罗桂娥老师模电课件chapt01
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最新模电课件-第1章-半导体器件课件PPT
第一章 常用半导体器件
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管 §1.4 场效应晶体管
共价键
价电子共有化，形成共价键的晶格结构
空穴
自由电子
半导体中有两种载流子:自由电子和空穴
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
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+
-
+
-
在外电场作用下，电子的定向移动形成电流
+
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+
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+
-
在外电场作用下，空穴的定向移动形成电流
1.本征半导体中载流子为自由电子和空穴(金属呢？)。
2.电子和空穴成对出现,浓度相等。
3.由于热激发可产生电子和空穴,因此半导体的导 电性和温度有关,对温度很敏感。
2 杂质半导体
2.1 N型半导体
在纯净的硅晶体 中掺入五价元素 （如磷），使之取 代晶格中硅原子的 位置，就形成了N 型半导体。
PN结
I扩 I漂
当扩散电流等于漂移电流时，达到动态 平衡，形成PN结。
1.由于扩散运动形成空间电荷区和内电场;
2.内电场阻碍多子扩散，有利于少子漂移;
3.当扩散电流等于漂移电流时，达到动态 平衡，形成PN结。
3.2 PN结的单向导电性
1) PN结外加正向电压时处于导通状态 加正向电压是指P端加正电压，N端加负电压， 也称正向接法或正向偏置。
将PN结用外壳封装起来，并加上电极引线就构成了 半导体二极管。由P区引出的电极为阳极（A） ，由N区 引出的电极为阴极（ K ）。
模拟电子技术与应用教材(PPT 82张)
常州机电职业技术学院
模拟电子技术与应用
（2）质量指标 1)稳压系数S(电压调整率) 稳压系数定义为：当负载保持不变，输出电压 相对变化量与输入电压相对变化量之比， 即
△ U/ O U O S v △ U/ I U I
R 常 数 L
常州机电职业技术学院
模拟电子技术与应用
2)输出电阻RO
当输入电压UI（指稳压电路输入电压）保持不 变，由于负载变化而引起的输出电压变化量与 输出电流变化量之比， 即
常州机电职业技术学院
模拟电子技术与应用
模块二
串联直流稳压电源设计与制作
一、学习目标 终极目标： 能够按参数要求完成串联直流稳压电源的设计与制作。 促成目标： 1、理解串联稳压电源的工作原理和各元件的作用。 2、能根据电路原理图安装调试实际电路。 3、理解稳压电源的性能指标
常州机电职业技术学院
1
XSC1
1B4B42
3
+
RL 1k
C1 10uF
A + _ + B _
Ext Trig + _
10.193
-
V
U1 DC 10M
图4-1-11 单相桥式整流电容滤波电路仿真测试
常州机电职业技术学院
模拟电子技术与应用
1)观察输出电压波形，解析电路工作过程 2)保存持电容一定，改变负载电阻阻值，观察 输出电压波形与平均值的变化情况 3)保存持电阻一定，改变电容量，观察输出电 压波形与平均值的变化情况 4)测量上述不同情况下输出的纹波电压
1)观察输出电压波形，解析电路工作过程 2)改变输入交流电压值，寻找输出与输入的关 系 3)改变负载电阻阻值，观察输出电压平均值的 变化情况 4)用交流毫伏表测试输出电压（纹波电压）
华中科技大学模拟电子技术课件
《模拟电子技术》
4.1 反馈的基本概念
一、反馈的定义 二、反馈类型及判定方法 3、电压反馈与电流反馈
判断方法：负载短路法
反馈量为零。——电压反馈。
将负载短路，反馈量仍然存在。
电压反馈
将负载短路(未接负载时输出端对地短路),
——电流反馈。
电流反馈
华中科技大学文华学院
《模拟电子技术》
4.1 反馈的基本概念
华中科技大学文华学院
《模拟电子技术》
4.1 反馈的基本概念
一、反馈的定义
将电子系统输出回路的电量（电压或电流）， 送回到输入回路的过程。
反馈放大电路 基本放大电路的输入 假设信号的传输是 的输入信号 信号（净输入信号）
单向的。
反馈通路——信号反向传输的渠道 开环 ——无反馈通路 闭环 ——有反馈通路 输出信号
《模拟电子技术》
4.2 负反馈对放大电路性能的影响
3、展宽通频带
放大电路加入负反馈后，增益下降，通频带加宽， 如图所示。 无反馈时的通频带 f bw= f H－fL f H， 有反馈时 放大电路高频段的 放大倍数为
华中科技大学文华学院
《模拟电子技术》
4.2 负反馈对放大电路性能的影响
3、展宽通频带
X id X i X f 0
一、深度负反馈的特点
《模拟电子技术》
4.2 负反馈对放大电路性能的影响
2、影响输入电阻和输出电阻
UT IT AX id ro UT AFIT ro
闭环输出电阻
UT rof (1 AF )ro IT
电流负反馈
引入电流负反馈后，输出电阻增大了（1+AF）倍。 华中科技大学文华学院
模电第一节ppt
1785年，库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著 名的库仑定律。即两电荷间的力与两电荷的乘积成正 比，与两者的距离平方成反比。库仑定律是电学发展 史上的第一个定量规律，它使电学的研究从定性进入 定量阶段，是电学史中的一块重要的里程碑。电荷的 单位库仑就是以他的姓氏命名的。同年，他在给法国 科学院的《电力定律》的论文中详细地介绍了他的实 验装置，测试经过和实验结果。
AHU
Fundamental of Electronic Technology
宋昴
1
AHU
Fundamentபைடு நூலகம்l of Electronic Technology
2
1.1 课程慨述 1.2 电子学发展史 1.3 信号的传输与电子系统 1.4 放大电路的基本知识 1.5 学习方法与要求
3
1.1 课程概述
6
库仑在1736年6月14日生于法国昂古莱姆。青少年 时期，他就受到了良好的教育。他后来到巴黎军事工 程学院学习，离开学校后，他进入西印度马提尼克皇 家工程公司工作。工作了八年以后，他又在埃克斯岛 瑟堡等地服役。这时库仑就已开始从事科学研究工作， 他把主要精力放在研究工程力学和静力学问题上。
1777年法国科学院悬赏，征求改良航海指南针中的 磁针的方法。库仑对磁力进行深入细致的研究发现扭 力和针转过的角度成比例关系，从而可利用这种装置 算出静电力或磁力的大小。这导致他发明了扭秤， 1782年，他当选为法国科学院院士。
• 课程平时成绩占30%（其中课外作业占15%、课堂考勤占 15%），期末考试成绩占70% 。
4
1.2 电子学发展史
1750年，富兰克林指出：雷电与摩擦生电是一回事 1785年，库仑总结出电荷的力学定理 1800年，伏特创立了电位差理论 1820年，奥斯特发现导线通电磁针偏转 1831年，法拉第完成磁生电实验 1865年，麦克斯韦发表电磁理论公式 1888年，赫兹证明了电磁波的存在 1896年，马可尼发明电报，获1908年诺贝尔奖 1897年，汤姆孙发现电子，获1906年诺贝尔奖 1947年，萧克利、巴丁、布拉顿发明晶体管，获56年诺贝尔奖 1958年，基尔比发明集成电路，获2000年诺贝尔奖
AHU
Fundamental of Electronic Technology
宋昴
1
AHU
Fundamentபைடு நூலகம்l of Electronic Technology
2
1.1 课程慨述 1.2 电子学发展史 1.3 信号的传输与电子系统 1.4 放大电路的基本知识 1.5 学习方法与要求
3
1.1 课程概述
6
库仑在1736年6月14日生于法国昂古莱姆。青少年 时期，他就受到了良好的教育。他后来到巴黎军事工 程学院学习，离开学校后，他进入西印度马提尼克皇 家工程公司工作。工作了八年以后，他又在埃克斯岛 瑟堡等地服役。这时库仑就已开始从事科学研究工作， 他把主要精力放在研究工程力学和静力学问题上。
1777年法国科学院悬赏，征求改良航海指南针中的 磁针的方法。库仑对磁力进行深入细致的研究发现扭 力和针转过的角度成比例关系，从而可利用这种装置 算出静电力或磁力的大小。这导致他发明了扭秤， 1782年，他当选为法国科学院院士。
• 课程平时成绩占30%（其中课外作业占15%、课堂考勤占 15%），期末考试成绩占70% 。
4
1.2 电子学发展史
1750年，富兰克林指出：雷电与摩擦生电是一回事 1785年，库仑总结出电荷的力学定理 1800年，伏特创立了电位差理论 1820年，奥斯特发现导线通电磁针偏转 1831年，法拉第完成磁生电实验 1865年，麦克斯韦发表电磁理论公式 1888年，赫兹证明了电磁波的存在 1896年，马可尼发明电报，获1908年诺贝尔奖 1897年，汤姆孙发现电子，获1906年诺贝尔奖 1947年，萧克利、巴丁、布拉顿发明晶体管，获56年诺贝尔奖 1958年，基尔比发明集成电路，获2000年诺贝尔奖
模拟电子技术课件第2 讲.ppt
2.3 基本线性运算放大器
2.3.1 同相放大电路
3. 负反馈的基本概念(具体内容在第七章讲) a.负反馈和正反馈
若引回的反馈信号与输入信号相位相同,则使净输
入信号加强，就称为正反馈。 if Rf
引入反馈前：
ii
vP idvN
+
-
vo
R1
ii = id 引入反馈后：
id= ii+ if
16
2.3 基本线性运算放大器
vo
vP
+
vo
vN
-
vi
Rf
9
2.2理想集成运算放大器
2.2.3 结论 3.集成运放工作在非线性区的必要条件: 开环或接成正反馈
vP
+
vN
-
vo
v0
+V0m
Rf
vI （vP-vN）
vP
+
vN
-
vo
-V0m
10
2.3 基本线性运算放大器
理想运放工作在线性区的两个特点 (1) “虚短”
→IdvN -
)vs
Avf
v o
vs
1 Rf R1
若Rf=0，R1=∞
v o
vs
12
2.3 基本线性运算放大器
2.3.1 同相放大电路
R' vP
1. 基本电路 2. 电压跟随器
vs
vN
vo
根特据点虚：断的概念得：iP iN 0
Rf
所3根12v)s))以v据输输vP，oR虚入出＝f一Rv短电电1vs般Rs的阻阻1作v概大v小o N放念，，大得信带R电1：号负R路1A源载Rvv得ffP提能v输0供力vvv入so电强N级流1、很R输1RR小f1出；级平 R’和衡= 中R电1间阻// 级Rf。
华中科技大学模拟电子技术课件
《模拟电子技术》
2.3 放大电路的分析方法
三、静态工作点稳定电路
例：放大电路如图，已知三极管β =50，UBEQ=0.7V。 （1）估算放大电路的静态工作点。 （2）估算放大电路的Au、ri、ro。 R 解：(1) U BQ 1 U CC 4V
I CQ
R1 R2 U BQ U BEQ I EQ 1mA Re
2、图解法
分析非线性失真 分析最大不失真输出电压Uom
Uom
静态工作点设在 交流负载线的中点 华中科技大学文华学院
《模拟电子技术》
2.3 放大电路的分析方法
二、放大电路的动态分析
3、解析法
Uo 电压放大倍数 Au U i Ui 输入电阻 Ri I
i
输出电阻
Uo Ro (U S 0, RL ) Io
采用该方法分析静态工作点，必须已知 三极管的输入输出特性曲线。
华中科技大学文华学院
《模拟电子技术》
2.3 放大电路的分析方法
列输出回路方程（直流负载线）
列输入回路方程
uBE U CC iB Rb
UCE=UCC－iCRc
在输入特性曲线上，作出直线 uBE =UU CC RB，与IBQ曲线 在输出特性曲线上，作出直流负载线 UCE CC－iC i c Rb ，两线
Vo ( j ) 其中：AV ( ) 称为幅频响应 ( j ) Vi
( ) o ( ) i ( ) 称为相频响应
衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。
其 中 ： f H — —上限频率
f L — —下限频率
通频带：f BW f H f L
华中科技大学文华学院
模拟电子技术电子教案PPT课件
因此,+3价元素原子获得一个电子, 成为一个不能移动的负离子，而半导 体仍然呈现电中性。
➢ P型半导体的特点： • 多数载流子为空穴； • 少数载流子为自由电子。
11
1.1.1 半导体的导电特性
（2） N型半导体--掺入微量的五价元 素(如磷)
＋
＋ N型＋半导体:
4
4
4
多子自由-电自子 由电子
＋ 4
9
1.1.1 半导体的导电特性
三、杂质半导体
在本征半导体中加入微量杂质，可使其导电性 能显著改变。根据掺入杂质的性质不同，杂质半 导体分为两类：电子型（N型）半导体和空穴型 （P型）半导体。
（1） P型半导体--掺入微量的三价元素（如硼）
+
+
+
4
4
4
+
+
+
4
3 硼原子4
+
+
+
4
4
4
10
1.1.1 半导体的导电特性
＋ 5
少子＋ 4 -空穴
磷原子
＋
＋
＋
4
4
4
12
1.1.1 半导体的导电特性
注意：
❖杂质半导体中的多数载流子的浓度与 掺杂浓度有关；而少数载流子是因本 征激发产生，因而其浓度与掺杂无关， 只与温度等激发因素有关.
13
1.1.2 PN结
一．PN结的形成
在一块本征半导体的两边,分别形
成P型和N型半导体,在两种载流子交界
《模拟电子技术》
1
第一章 半导体二极管及其应用电路
本章主要内容： 1.1 半导体的基础知识 1.2 半导体二极管 1.3 特殊二极管 1.4 半导体二极管的应用 1.5 本章小结
➢ P型半导体的特点： • 多数载流子为空穴； • 少数载流子为自由电子。
11
1.1.1 半导体的导电特性
（2） N型半导体--掺入微量的五价元 素(如磷)
＋
＋ N型＋半导体:
4
4
4
多子自由-电自子 由电子
＋ 4
9
1.1.1 半导体的导电特性
三、杂质半导体
在本征半导体中加入微量杂质，可使其导电性 能显著改变。根据掺入杂质的性质不同，杂质半 导体分为两类：电子型（N型）半导体和空穴型 （P型）半导体。
（1） P型半导体--掺入微量的三价元素（如硼）
+
+
+
4
4
4
+
+
+
4
3 硼原子4
+
+
+
4
4
4
10
1.1.1 半导体的导电特性
＋ 5
少子＋ 4 -空穴
磷原子
＋
＋
＋
4
4
4
12
1.1.1 半导体的导电特性
注意：
❖杂质半导体中的多数载流子的浓度与 掺杂浓度有关；而少数载流子是因本 征激发产生，因而其浓度与掺杂无关， 只与温度等激发因素有关.
13
1.1.2 PN结
一．PN结的形成
在一块本征半导体的两边,分别形
成P型和N型半导体,在两种载流子交界
《模拟电子技术》
1
第一章 半导体二极管及其应用电路
本章主要内容： 1.1 半导体的基础知识 1.2 半导体二极管 1.3 特殊二极管 1.4 半导体二极管的应用 1.5 本章小结
模电课件ppt
线性系统分析
研究非线性电路的静态和动态特性，如分岔、混沌等现象。
非线性系统分析
利用控制理论和方法研究电路系统的反馈控制和自动调节。
控制系统分析
通过最优化算法和数学规划方法，寻求电路性能的最佳设计方案。
最优化系统分析
模拟电路元件
总结词
电阻是模拟电路中最基本的元件之一，用于限制电流。
详细描述
电阻的阻值大小由其材料、长度和横截面积决定，通常用欧姆（Ω）作为单位。在电路中，电阻用于调节电流和电压，实现各种不同的功能。
总结词
不同类型的电阻具有不同的特性，如碳膜电阻、金属膜电阻、水泥电阻等。
详细描述
碳膜电阻具有较好的稳定性，适用于高精度的测量和控制系统；金属膜电阻具有较低的温度系数和稳定的性能，适用于高频电路；水泥电阻则具有较大的功率容量，适用于大电流电路。
01
02
03
04
总结词：电容是模拟电路中用于存储电荷的元件，具有隔直流通交流的特性。详细描述：电容的容量大小由其电极面积和间距决定，通常用法拉（F）作为单位。在电路中，电容用于滤波、旁路、耦合等作用，能够平滑电流或电压的波动。总结词：不同类型的电容具有不同的特性，如电解电容、陶瓷电容、薄膜电容等。详细描述：电解电容具有较大的容量和较低的价格，适用于低频电路；陶瓷电容具有较高的绝缘性能和稳定的温度系数，适用于高频电路；薄膜电容具有较小的体积和较高的可靠性，适用于小型化和便携式设备。
电压放大倍数是指输出电压与输入电压的比值，用于衡量模拟电路的放大能力。
电压放大倍数是模拟电路的重要性能指标之一，它反映了电路对输入信号的放大能力。在理想情况下，电压放大倍数越大，电路的放大能力越强。然而，在实际应用中，过高的放大倍数可能导致信号失真和稳定性问题。因此，需要根据实际需求选择合适的放大倍数。
研究非线性电路的静态和动态特性，如分岔、混沌等现象。
非线性系统分析
利用控制理论和方法研究电路系统的反馈控制和自动调节。
控制系统分析
通过最优化算法和数学规划方法，寻求电路性能的最佳设计方案。
最优化系统分析
模拟电路元件
总结词
电阻是模拟电路中最基本的元件之一，用于限制电流。
详细描述
电阻的阻值大小由其材料、长度和横截面积决定，通常用欧姆（Ω）作为单位。在电路中，电阻用于调节电流和电压，实现各种不同的功能。
总结词
不同类型的电阻具有不同的特性，如碳膜电阻、金属膜电阻、水泥电阻等。
详细描述
碳膜电阻具有较好的稳定性，适用于高精度的测量和控制系统；金属膜电阻具有较低的温度系数和稳定的性能，适用于高频电路；水泥电阻则具有较大的功率容量，适用于大电流电路。
01
02
03
04
总结词：电容是模拟电路中用于存储电荷的元件，具有隔直流通交流的特性。详细描述：电容的容量大小由其电极面积和间距决定，通常用法拉（F）作为单位。在电路中，电容用于滤波、旁路、耦合等作用，能够平滑电流或电压的波动。总结词：不同类型的电容具有不同的特性，如电解电容、陶瓷电容、薄膜电容等。详细描述：电解电容具有较大的容量和较低的价格，适用于低频电路；陶瓷电容具有较高的绝缘性能和稳定的温度系数，适用于高频电路；薄膜电容具有较小的体积和较高的可靠性，适用于小型化和便携式设备。
电压放大倍数是指输出电压与输入电压的比值，用于衡量模拟电路的放大能力。
电压放大倍数是模拟电路的重要性能指标之一，它反映了电路对输入信号的放大能力。在理想情况下，电压放大倍数越大，电路的放大能力越强。然而，在实际应用中，过高的放大倍数可能导致信号失真和稳定性问题。因此，需要根据实际需求选择合适的放大倍数。
模拟电子技术 全套课件
图2.13 分压式偏置电路
高职高专电气系列教材——模拟电子技术
• （2 • （3）具有Re
出版
高职高专电气系列教材——模拟电子技术
• 2.2.2
出版社 理工分社
图2.15 阻容耦合交流放大电路
高职高专电气系列教材——模拟电子技术
• 2.2.3 • （1 • （2 •1 •2 •3 • 2.2.4 • 2.3 • 2.3.1
高职高专电气系列教材——模拟电子技术
出版社 理工分社
图2.18 分压式共射放大器
高职高专电气系列教材——模拟电子技术
出版社 理工分社
• 3）根据基尔霍夫回路电压法估算三极管的 管压降UCE
• （2
图2.19 无Re的放大电路
高职高专电气系列教材——模拟电子技术
• 2.3.2
出版社 理工分社
图2.21 （a）共射放大器 （b）射极输出器
高职高专电气系列教材——模拟电子技术
出版社 理工分社
图1.13 半波整流波形图
高职高专电气系列教材——模拟电子技术
出版社 理工分社
• （2）输出电压Uo与输入电压U2的关系
• （3）选择整流二极管的原则
• 1.3.2 • （1 • （2
高职高专电气系列教材——模拟电子技术
出版社 理工分社
图1.14 桥式整流电路
高职高专电气系列教材——模拟电子技术
模拟电子技术
主 编 冯守汉 副主编 唐敬权
出版社 理理工工分分社社
ISBN 978-7-5624-3115-2 出版社
高职高专电气系列教材——模拟电子技术
出出版版社社 理工分社
第1章 半导体二极管及整流电路
• 1.1 PN
模拟电子技术教学PPT
A +
3k
6V
UAB
12V
– B
电路如图，求：UAB
取 B 点作参考点， 断开二极管，分析二 极管阳极和阴极的电 位。
V阳 =－6 V V阴 =－12 V V阳>V阴 二极管导通 若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB =－ 6V 否则， UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V
在这里，二极管起钳位作用。
0 8V
ui
二极管阴极电位为 8 V
电路的传输特性
ui > 8V，二极管导通，可看作短路 uo = 8V ui < 8V，二极管截止，可看作开路 uo = ui
二极管的用途： 1.整流：将正弦交流信号变为单向信号 2.检波：将周期非正弦信号变为单向信号 3.钳位：二极管一端与固定电位相连接，另一端 不高于（低于）该电位。 不同方向钳位构成限幅电路 4.开关：用于数字电路 5.元件保护：二极管反向并联，限制其端电压 6.温度补偿：利用半导体的温度特性
P区的空穴向N区扩散并与电子复合
空间电荷区
N区
成一个PN结 。
N区的电子内向电P区场扩方散并向与空穴复合
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第1章
在一定条件下，多子扩散和少子漂移达到动态平衡。
P区 少子漂移
空间电荷区
N区
多子扩散
内电场方向
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P 少子漂移
空间电荷区
N
结论：
多子扩散
内电场方向
在PN结中同时存在多子的扩散运动和少子的漂移运动。
导-5通0 时-2的5 正向电压压降：硅
管约为:0.6V～0.8V,锗管
O 0.4 击穿电压
0.8
模拟电子技术第1半导体器件精品PPT课件
根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求， 放大器可分为四种类型，可以定义四种放大倍数。
第1讲
1.2.2.放大电路的主要技术指标
1. 放大倍数
放大电路有四种类型： 电压/电流放大器 互阻/互导放大器
（1）电压放大倍数定义为: （2）电流放大倍数定义为: （3）互阻放大倍数定义为: （4）互导放大倍数定义为:
用来实现电信号的产生、传输或处理的电路整体。 如：收音机、电视机 其设计目标为SOPC（单片可编程系统）
实用系统：在很多情况下，电子系统必须与
其它物理系统结合，从而构成完整的实用系统。 如：计算机系统有光驱、软驱等精密机械系统
工业生产中的许多生产设备，可能由电子、机械、 动力、热工、激光等多种物理系统组合而成。
电信号：代表一定信息的电压或电流信号。
利用变换设备，把语言、文字、图像等信息转换为 随时间作相应变化的电压或电流信号，以便于传输。
例1：无线电收音机——超外差式
射频
混频级
中频
中频载波 放大级
检波级
中频载波
音频
功率 放大级
音频
载波信号
小信号
大信号
信号
信号
1.1.1 信号及其分类
例2：电视收发系统
景物 摄 像 机
温度为300K时几种材料的电阻率（Ω·cm）
导体
半导体
银
铜
纯净锗 纯净硅 砷化镓
Ag
Cu
Ge
Si
GeAs
1.6×10-8
1.7×10-8
600
0.6
2.3×103
绝缘体
橡胶
其中的各个电子系统完成两方面工作： 1)对生产过程的监视与调控； 2)控制生产机械的驱动机构动作；
第1讲
1.2.2.放大电路的主要技术指标
1. 放大倍数
放大电路有四种类型： 电压/电流放大器 互阻/互导放大器
（1）电压放大倍数定义为: （2）电流放大倍数定义为: （3）互阻放大倍数定义为: （4）互导放大倍数定义为:
用来实现电信号的产生、传输或处理的电路整体。 如：收音机、电视机 其设计目标为SOPC（单片可编程系统）
实用系统：在很多情况下，电子系统必须与
其它物理系统结合，从而构成完整的实用系统。 如：计算机系统有光驱、软驱等精密机械系统
工业生产中的许多生产设备，可能由电子、机械、 动力、热工、激光等多种物理系统组合而成。
电信号：代表一定信息的电压或电流信号。
利用变换设备，把语言、文字、图像等信息转换为 随时间作相应变化的电压或电流信号，以便于传输。
例1：无线电收音机——超外差式
射频
混频级
中频
中频载波 放大级
检波级
中频载波
音频
功率 放大级
音频
载波信号
小信号
大信号
信号
信号
1.1.1 信号及其分类
例2：电视收发系统
景物 摄 像 机
温度为300K时几种材料的电阻率（Ω·cm）
导体
半导体
银
铜
纯净锗 纯净硅 砷化镓
Ag
Cu
Ge
Si
GeAs
1.6×10-8
1.7×10-8
600
0.6
2.3×103
绝缘体
橡胶
其中的各个电子系统完成两方面工作： 1)对生产过程的监视与调控； 2)控制生产机械的驱动机构动作；
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二、二极管的伏安特性
iD /mA
0 U Uth
iD = 0
U (BR) IS
正向特性
uD /V
Uth = 0.5 V (硅管) 0.1 V (锗管)
U Uth iD 急剧上升 反 反向特性 O Uth 向 击 UD(on) = (0.6 0.8) V 硅管 0.7 V 死区 穿 电压 (0.2 0.4) V 锗管 0.3 V
在室温或光照下价电子获得足够能量摆 脱共价键的束缚成为自由电子，并在共价键 中留下一个空位(空穴)的过程。 复 合： 自由电子和空穴在运动中相遇重新结合 成对消失的过程。 漂 移： 自由电子和空穴在电场作用下的定向运动。
5
4） 两种载流子1.1.1半导体的导电特性（ 两种载流子的运动
电子(自由电子) 空穴 结论：
+4 +4 +4
空穴为少数载流子
+4 磷原子 +5 +4 自由电子
载流子数 电子数
7
P型 +4
1.1.2杂质半导体（2）
+4
+4
空穴 — 多子 电子 — 少子
+4 硼原子
+3
+4 空穴
载流子数 空穴数
8
1.1.2杂质半导体（3）
二、杂质半导体的导电作用 I
IN
IP
I = IP + IN N 型半导体 I IN P 型半导体 I IP
17
C (cathode)
硅二极管 锗二极管
正极 引线
铝合金 1. 2.1二极管的结构和类型（ 2） N 型锗片 负极 小球 引线
正极引线 PN 结
N型锗 外壳 触丝 负极引线
正极 负极 引线 引线
金锑 合金
底座
点接触型
面接触型
P N
P 型支持衬底
集成电路中平面型
18
1. 2.1二极管的结构和类型（3）
UZ < 4 V，CTV < 0 (为齐纳击穿)具有负温度系数； UZ > 7 V，CTV > 0 (为雪崩击穿)具有正温度系数； 4 V < UZ < 7 V，CTV 很小。
33
1. 2.5其它二极管（1）
补充： 发光二极管与光敏二极管 一、发光二极管 LED (Light Emitting Diode)
– 50 – 25
–0.01 0 0.2 –0.02
0.4
uD / V
硅管的伏安特性
锗管的伏安特性
23
温度对二极管特性的影响 1. 2.2二极管的伏安特性（5）
iD / mA
60 40 20 –50
90C 20C
–25
0 – 0.02 0.4
uD / V
T 升高时，
UD(on)以 (2 2.5) mV/ C 下降
理想
恒压降 UO = VDD – UD(on) = 2 0.7 = 1.3 (V) IO = UO / R = 1.3 / 2 = 0.65 (mA) 理想 2. VDD = 10 V VDD 大， IO = VDD/ R = 10 / 2 = 5 (mA) 采用理想模型 VDD 小， 采用恒压降模型
︱U(BR) ︱> ︱U︱ > 0 ︱U ︱> ︱U(BR) ︱
iD = IS < 0.1 A(硅)几十 A (锗) 反向电流急剧增大 (反向击穿)
21
反向击穿类型： 电击穿 — PN 结未损坏，断电即恢复。 热击穿 — PN 结烧毁。
1. 2.2二极管的伏安特性（3）
反向击穿原因： 齐纳击穿： 反向电场太强，将电子强行拉出共价键。 (Zener) (击穿电压 < 6 V，负温度系数)
40
恒压降 UO = 10 0.7 = 9.3 (V) IO = 9.3 / 2 = 4.65 (mA)
1. 2.6二极管应用举例（3）
例2： 试求电路中电流 I1、I2、IO 和输出电压 UO 的值。
P N
解：假设二极管断开 UP = 15 V 3 UN 12 9 (V) 1 3 UP > UN 二极管导通 等效为 0.7 V 的恒压源
自由电子(在共价键以外)的运动 空穴(在共价键以内)的运动
1. 本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少；
2. 半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电；
3. 本征半导体导电能力弱，并与温度有关。
6
1.1.2 杂质半导体 1.1.2 杂质半导体（1） 一、N 型半导体和 P 型半导体
N型
电子为多数载流子
本征半导体 — 纯净的半导体。如硅、锗单晶体。 载流子 — 自由运动的带电粒子。 共价键 — 相邻原子共有价电子所形成的束缚。
3
硅(锗)的原子结构
1.1.1半导体的导电特性（2）
硅(锗)的共价键结构
自 由 电 子
空 穴
简化 模型 惯性核
价电子(束缚电子)源自空穴空穴可在共 价键内移动
4
本征激发：
1.1.1半导体的导电特性（3）
41
1. 2.6二极管应用举例（4）
UO = VDD1 UD(on)= 15 0.7 = 14.3 (V) IO = UO / RL= 14.3 / 3 = 4.8 (mA) I2 = (UO VDD2) / R = (14.3 12) / 1 = 2.3 (mA)
斜率1/ rD
iD
UD(on) U
I uD
rD
U I
rD
UD(on)
29
1. 2.4二极管的常用电路模型（ 4） • 半导体二极管的型号 (补充) • 国家标准对半导体器件型号的命名举例如下： • 2AP9 • 用数字代表同类型器件的不同型号 • 用字母代表器件的类型，P代表普通管 • 用字母代表器件的材料，A代表N型Ge • B代表P型Ge，C代表N型Si，D代表N型Si
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1. 2.3二极管的主要参数（ 2） 影响工作频率的原因 — PN 结的电容效应
结论： 1. 低频时，因结电容很小，对 PN 结影响很小。 高频时，因容抗增大，使结电容分流，导致单向 导电性变差。 2. 结面积小时结电容小，工作频率高。
26
1. 2.4二极管的常用电路模
1.2.4 二极管的常用电路模型 一、理想二极管模型
24
1.2.3 二极管的主要参数 1. 2.3二极管的主要参数（1）
iD U (BR) URM O IF uD
1. IF — 最大整流电流(最大正向平均电流) 2. URM — 最高反向工作电压，为 U(BR) / 2 3. IR — 反向电流(越小单向导电性越好) 4. fM — 最高工作频率(超过时单向导电性变差)
9
三、P 型与N 1.1.2 型半导体的简化示意图 杂质半导体（4）
P型 多数载流子 N型 多数载流子 负离子
少数载流子 正离子 少数载流子
10
1.1.3 PN 结
一、PN 结(PN Junction)的形成
1.1.2PN结（1）
1. 载流子的浓度差引起多子的扩散
内建电场 2. 复合使交界面形成空间电荷区 (耗尽层) 空间电荷区特点: 无载流子， 阻止扩散进行， 利于少子的漂移。
越大稳压效果越好， 小于 Imin 时不稳压。 P ZM = UZ IZM
3. 最大工作电流 IZM 最大耗散功率 PZM 4. 动态电阻 rZ
几 几十
rZ = UZ / IZ 越小稳压效果越好。
32
1. 2.5稳压二极管（ 3） 5. 稳定电压温度系数 CT
一般，
U Z UZ CT 100% T
•
2代表二极管，3代表三极管
30
1. 2.5稳压二极管（1）
1.2.5 稳压二极管 一、伏安特性
iZ /mA
符号
UZ
IZ
O
UZ
IZminuZ/V IZ IZmax 特性
工作条件：反向击穿
31
二、主要参数 1. 稳定电压 UZ
2. 稳定电流 IZ
1. 2.5稳压二极管（2）
流过规定电流时稳压管 两端的反向电压值。
11
1.1.2PN结（2） 3. 扩散和漂移达到动态平衡
扩散电流 等于漂移电流，
总电流 I = 0。
12
二、PN 结的单向导电性 1.1.2PN结（3）
1. 外加正向电压(正向偏置)— forward bias
扩散运动加强形成正向电流 IF
IF
P区 外电场
N区 内电场
外电场使多子向 PN 结移动, 中和部分离子使空间电荷区变窄
1.2.6 二极管应用举例
例 1：下图电路中，硅二极管，R = 2 k，分 别用二极管理想模型和恒压降模型求出 VDD = 2 V 和 VDD = 10 V 时 IO 和 UO 的值。
理想模型 实际电路
UD(on)
恒压降模型
39
[ 解]
1. VDD = 21. V2.6二极管应用举例（2） UO = VDD = 2 V IO = VDD / R = 2 / 2 = 1 (mA)
IF = I多子 I少子 I多子
限流电阻
13
1.1.2PN结（4） 2. 外加反向电压(反向偏置 ) — reverse bias
IR
P区
N区 内电场 外电场
漂移运动加强形成反向电流 IR
IR = I少子 0
外电场使少子背离 PN 结移动， 空间电荷区变宽。
PN 结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大; 反偏截止，电阻很大，电流近似为零。
14
三、PN 结的伏安特性
1.1.2PN结（5）