模拟电子技术基础课件
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模拟电子技术基础PPT课件-经典全
模拟电子技术基础
绪论
一、电子技术的发展 二、模拟信号与模拟电路 三、电子信息系统的组成 四、模拟电子技术基础课的特点 五、如何学习这门课程
一、电子技术的发展
电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无 孔不入”，应用广泛！
• 广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电 话、手机
• 网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器
因基区薄且多子浓度低，使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合
基区空穴 的扩散
因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区
最大功耗PZM＝ IZM UZ
动态电阻rz＝ΔUZ /ΔIZ
若稳压管的电流太小则不稳压，若稳压管的电流太大则会
因功耗过大而损坏，因而稳压管电路中必需有限制稳压管电
流的限流电阻！
§1.3 晶体三极管
一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响 五、主要参数
结电容小，故结允许 结电容大，故结允许 可大，小的工作频率
的电流小，最高工作 的电流大，最高工作 高，大的结允许的电
频率高。
频率低。
流大。
二、二极管的伏安特性及电流方程
二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。
i f (u)
u
i IS(eUT 1) (常温下UT 26mV)
击穿 电压
温度的 电压当量
漂移运动
因电场作用所产 生的运动称为漂移 运动。
参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态 平衡，就形成了PN结。
PN 结的单向导电性
PN结加正向电压导通： 耗尽层变窄，扩散运动加
剧，由于外电源的作用，形 成扩散电流，PN结处于导通 状态。
绪论
一、电子技术的发展 二、模拟信号与模拟电路 三、电子信息系统的组成 四、模拟电子技术基础课的特点 五、如何学习这门课程
一、电子技术的发展
电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无 孔不入”，应用广泛！
• 广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电 话、手机
• 网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器
因基区薄且多子浓度低，使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合
基区空穴 的扩散
因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区
最大功耗PZM＝ IZM UZ
动态电阻rz＝ΔUZ /ΔIZ
若稳压管的电流太小则不稳压，若稳压管的电流太大则会
因功耗过大而损坏，因而稳压管电路中必需有限制稳压管电
流的限流电阻！
§1.3 晶体三极管
一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响 五、主要参数
结电容小，故结允许 结电容大，故结允许 可大，小的工作频率
的电流小，最高工作 的电流大，最高工作 高，大的结允许的电
频率高。
频率低。
流大。
二、二极管的伏安特性及电流方程
二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。
i f (u)
u
i IS(eUT 1) (常温下UT 26mV)
击穿 电压
温度的 电压当量
漂移运动
因电场作用所产 生的运动称为漂移 运动。
参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态 平衡，就形成了PN结。
PN 结的单向导电性
PN结加正向电压导通： 耗尽层变窄，扩散运动加
剧，由于外电源的作用，形 成扩散电流，PN结处于导通 状态。
《模拟电子技术》课件第2章半导体二极管及其基本电路
成为本自由征电半子导（体带负电）， 同时的共价导键电中机留理下一个空
位，称为空穴（带正电）。
+4
+4
+4
+4 空穴
&;4
4
自由电子
空穴：共价键中的空位。
空穴的移动：相邻共价
+4
键中的价电子依次充填
空穴来实现。 +4
电子空穴对：由热激发
而产生的自由电子和空
+4
穴对。
§1.1 半导体的基本知识
P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）的 半导体。【Positive】
1. P型半导体
三、杂质半导体
掺入三价元素（如硼）
Si
Si
BS–i
Si
空穴
掺杂后空穴数 目大量增加，空穴导电 成为这种半导体的主要 导电方式，称为空穴半 导体或 P型半导体。
接受一个 电子变为 负离子
硼原子
空穴：多子（多数载流子）
26
三、二极管的主要参数： (1) 最大整流电流IF
§3.3 二极管
二极二管极长管期反连向续电工流作急时， 允许剧通增过加二时极对管应的的最反大 整流向电电流压的值平称均为值反。向
击穿电压VBR。
(2) 反向击穿电压VBR和最大反向工为作安全电计压，V在R实M际工作
(3) 反向电流IR (4) 极间电容Cj
当vI = 6 sinωt (V)时，分别对于理想模型和恒压降模型绘出相应
的输出电压vO的波形。
R
+a.理想模型 D
当AVI=0V时 +
D截止
当VI=4V时
D导通
当VI=6V时
D导通
vI
VREF
位，称为空穴（带正电）。
+4
+4
+4
+4 空穴
&;4
4
自由电子
空穴：共价键中的空位。
空穴的移动：相邻共价
+4
键中的价电子依次充填
空穴来实现。 +4
电子空穴对：由热激发
而产生的自由电子和空
+4
穴对。
§1.1 半导体的基本知识
P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）的 半导体。【Positive】
1. P型半导体
三、杂质半导体
掺入三价元素（如硼）
Si
Si
BS–i
Si
空穴
掺杂后空穴数 目大量增加，空穴导电 成为这种半导体的主要 导电方式，称为空穴半 导体或 P型半导体。
接受一个 电子变为 负离子
硼原子
空穴：多子（多数载流子）
26
三、二极管的主要参数： (1) 最大整流电流IF
§3.3 二极管
二极二管极长管期反连向续电工流作急时， 允许剧通增过加二时极对管应的的最反大 整流向电电流压的值平称均为值反。向
击穿电压VBR。
(2) 反向击穿电压VBR和最大反向工为作安全电计压，V在R实M际工作
(3) 反向电流IR (4) 极间电容Cj
当vI = 6 sinωt (V)时，分别对于理想模型和恒压降模型绘出相应
的输出电压vO的波形。
R
+a.理想模型 D
当AVI=0V时 +
D截止
当VI=4V时
D导通
当VI=6V时
D导通
vI
VREF
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2. PN 结外加反向电压时处于截止状态(反偏) 反向接法时，外电场与内电场的方向一致，增强了内 电场的作用；
外电场使空间电荷区变宽； 不利于扩散运动，有利于漂移运动，漂移电流大于扩 散电流，电路中产生反向电流 I ； 由于少数载流子浓度很低，反向电流数值非常小。
24
P
耗尽层
N
IS
内电场方向
外电场方向
在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素，如 磷、锑、砷等，即构成 N 型半导体(或称电子型 半导体)。
常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
12
本征半导体掺入 5 价元素后，原来晶体中的某些 硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有 5 个价 电子，其中 4 个与硅构成共价键，多余一个电子只受 自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。
36
二、温度对二极管伏安特性的影响(了解)
在环境温度升高时，二极管的正向特性将左移，反
向特性将下移。
I / mA
15
温度增加
10
5
– 50 – 25
–0.01 0 0.2 0.4 U / V
–0.02
二极管的特性对温度很敏感。
37
1.2.3 二极管的参数
(1) 最大整流电流IF
(2) 反向击穿电压U（BR）和最高反向工作电压URM
3. 折线模型
3. 杂质半导体总体上保持电中性。
4. 杂质半导体的表示方法如下图所示。
(a)N 型半导体
(b) P 型半导体
图 杂质半导体的的简化表示法 17
1.1.3 PN结
在一块半导体单晶上一侧掺杂成为 P 型半导体，另 一侧掺杂成为 N 型半导体，两个区域的交界处就形成了 一个特殊的薄层，称为 PN 结。
外电场使空间电荷区变宽； 不利于扩散运动，有利于漂移运动，漂移电流大于扩 散电流，电路中产生反向电流 I ； 由于少数载流子浓度很低，反向电流数值非常小。
24
P
耗尽层
N
IS
内电场方向
外电场方向
在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素，如 磷、锑、砷等，即构成 N 型半导体(或称电子型 半导体)。
常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
12
本征半导体掺入 5 价元素后，原来晶体中的某些 硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有 5 个价 电子，其中 4 个与硅构成共价键，多余一个电子只受 自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。
36
二、温度对二极管伏安特性的影响(了解)
在环境温度升高时，二极管的正向特性将左移，反
向特性将下移。
I / mA
15
温度增加
10
5
– 50 – 25
–0.01 0 0.2 0.4 U / V
–0.02
二极管的特性对温度很敏感。
37
1.2.3 二极管的参数
(1) 最大整流电流IF
(2) 反向击穿电压U（BR）和最高反向工作电压URM
3. 折线模型
3. 杂质半导体总体上保持电中性。
4. 杂质半导体的表示方法如下图所示。
(a)N 型半导体
(b) P 型半导体
图 杂质半导体的的简化表示法 17
1.1.3 PN结
在一块半导体单晶上一侧掺杂成为 P 型半导体，另 一侧掺杂成为 N 型半导体，两个区域的交界处就形成了 一个特殊的薄层，称为 PN 结。
《模拟电子技术》课件
《模拟电子技术》PPT课件
CATALOGUE
目录
模拟电子技术概述模拟电子技术基础知识模拟电路分析模拟电子技术实践应用模拟电子技术面临的挑战与解决方案模拟电子技术未来展望
01
模拟电子技术概述
总结词
模拟电子技术是研究模拟电子电路及其应用的科学技术，具有模拟信号处理的特点。
详细描述
模拟电子技术主要涉及对模拟信号的处理，即对连续变化的电压或电流信号进行处理，实现信号的放大、滤波、转换等功能。与数字电子技术相比，模拟电子技术具有处理连续信号、实时性强、精度高等特点。
例如，石墨烯、氮化镓等新型材料具有优良的导电性能和热稳定性，可以应用于高性能的电子器件中。
此外，还有一些新型复合材料也逐渐被应用于模拟电子技术中，以提高器件的性能和稳定性。
03
此外，还需要加强人才培养和技术交流，提高电路设计师的技术水平和创新能力。
01
高性能电路设计是模拟电子技术的重要组成部分，也是实现高性能电子器件的关键。
二极管的结构
二极管由一个PN结和两个电极组成，其结构简单、可靠，应用广泛。
正向导通特性
当二极管正向偏置时，电流可以通过PN结，表现出低阻抗的导通特性。
反向截止特性
当二极管反向偏置时，电流很难通过PN结，表现出高阻抗的截止特性。
03
02
01
1
2
3
三极管由三个半导体组成，包括两个N型和一个P型半导体，具有三个电极。
总结词
滤波电路是一种根据特定频率范围对信号进行筛选和处理的电路，主要用于提取有用信号、抑制噪声和干扰。
详细描述
滤波电路通过利用电感器和电容器的频率特性，将信号中特定频率范围内的成分保留或滤除，从而实现信号的处理和控制。常见的滤波电路有低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
CATALOGUE
目录
模拟电子技术概述模拟电子技术基础知识模拟电路分析模拟电子技术实践应用模拟电子技术面临的挑战与解决方案模拟电子技术未来展望
01
模拟电子技术概述
总结词
模拟电子技术是研究模拟电子电路及其应用的科学技术，具有模拟信号处理的特点。
详细描述
模拟电子技术主要涉及对模拟信号的处理，即对连续变化的电压或电流信号进行处理，实现信号的放大、滤波、转换等功能。与数字电子技术相比，模拟电子技术具有处理连续信号、实时性强、精度高等特点。
例如，石墨烯、氮化镓等新型材料具有优良的导电性能和热稳定性，可以应用于高性能的电子器件中。
此外，还有一些新型复合材料也逐渐被应用于模拟电子技术中，以提高器件的性能和稳定性。
03
此外，还需要加强人才培养和技术交流，提高电路设计师的技术水平和创新能力。
01
高性能电路设计是模拟电子技术的重要组成部分，也是实现高性能电子器件的关键。
二极管的结构
二极管由一个PN结和两个电极组成，其结构简单、可靠，应用广泛。
正向导通特性
当二极管正向偏置时，电流可以通过PN结，表现出低阻抗的导通特性。
反向截止特性
当二极管反向偏置时，电流很难通过PN结，表现出高阻抗的截止特性。
03
02
01
1
2
3
三极管由三个半导体组成，包括两个N型和一个P型半导体，具有三个电极。
总结词
滤波电路是一种根据特定频率范围对信号进行筛选和处理的电路，主要用于提取有用信号、抑制噪声和干扰。
详细描述
滤波电路通过利用电感器和电容器的频率特性，将信号中特定频率范围内的成分保留或滤除，从而实现信号的处理和控制。常见的滤波电路有低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
模拟电子技术基础课件(全)
04
模拟电子电路分析
模拟电路的组成
负载
电路的输出部分，可以是电阻、 电容、电感等元件。
开关
控制电路的通断。
电源
为电路提供所需电压和电流。
传输线
连接电源和负载的导线或传输 介质。
保护元件
如保险丝、空气开关等，保护 电路免受过载或短路等故障的 影响。
模拟电路的分析方法
01
02
03
04
欧姆定律
用于计算电路中的电流和电压 。
稳定性影响因素
电路中的元件参数、电源电压、负载变化等 都会影响电路的稳定性。
稳定性分析方法
通过计算电路的极点和零点，分析系统的稳 定性。
提高稳定性的措施
如采用负反馈、调整元件参数等手段，提高 电路的稳定性。
05
模拟电子技术的应用
音频信号处理
音频信号放大
模拟电子技术可以用于放大音频 信号，提高声音质量，使声音更 加清晰和饱满。
技术进步与创新
绿色与可持续发展
随着科技的不断发展，模拟电子技术 也在不断创新和进步。新型材料、工 艺和设计方法的应用将进一步提高模 拟电路的性能和集成度。
在环保意识日益增强的背景下，模拟 电子技术将更加注重绿色、节能和可 持续发展，推动产业向低碳、环保的 方向发展。
与其他技术的融合
模拟电子技术正与其他领域的技术相 互融合，如人工智能、物联网和生物 医疗等，为各种应用场景提供更高效、 更智能的解决方案。
欧姆定律和基尔霍夫定律是电 路分析的基本定律，对于理解 和分析电路具有重要的作用。
电路分析方法
支路电流法
通过设定未知的电流为变量，建立并解决包含这些变量的线性方程组 来求解电路的方法。
模拟电子技术基础(第4版华成英)ppt课件
1
乙类功率放大器是一种非线性放大器，其工作原 理是将输入信号的负半周切除，仅让正半周通过 晶体管放大。
2
在乙类功率放大器中，晶体管只在正半周导通， 因此效率较高。但因为晶体管工作在截止区和饱 和区，所以失真较大。
3
乙类功率放大器通常采用推挽电路形式，以减小 失真。
THANKS
感谢观看
利用晶体管、可控硅等开关元件的开关特性，通过适当组合实现非 正弦波信号的输出。
非正弦波发生电路的组成
包括开关元件、储能元件和输出电路。
非正弦波发生电路的特点
输出信号波形多样，幅度大，但频率稳定性较差，且波形质量受开 关元件特性的影响较大。
波形变换电路
波形变换电路的原理
利用运算放大器和适当组合的RC电路，将一种波形变换为另一种波 形。
基本放大电路 放大电路的基本概念和性能指标
总结词
共基极放大电路的特点是输入阻抗低、 输出阻抗高。
VS
详细描述
共基极放大电路是一种特殊的放大电路， 其工作原理基于晶体管的电压放大作用。 由于其输入阻抗低、输出阻抗高的特点， 因此常用于实现信号的电压放大。在电路 结构上，共基极放大电路与共发射极放大 电路类似，只是晶体管的基极接输入信号 而不是发射极。
01
特征频率
晶体管在特定工作点上的最高使 用频率，超过该频率时放大电路 将失去放大能力。
截止频率
02
03
放大倍数
晶体管在正常放大区与截止区的 交界点上所对应的频率，是晶体 管的重要参数之一。
晶体管在不同频率下的电压放大 倍数，反映了晶体管在不同频率 下的放大性能。
单级放大电路的频率响应
低通部分
放大电路对低频信号的放大能力较强，随着频 率升高，增益逐渐下降。
模拟电子技术基础(第三版)童诗白、华成英(全)ppt课件
（动画1-1）（动画1-2）
四、本征半导体中载流子的浓度
本征激发(见动画) 复合
动态平衡
在一定温度下本征半导体中载流子的浓度是一定的， 并且自由电子与空穴的浓度相等。
本征半导体中载流子的浓度公式：
ni= pi= K1T3/2 e -EGO/(2KT)
T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:
n = p =1.43×1010/cm3
5. 载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升 高，基本按指数规律增加。
1.1.2 杂质半导体
杂质半导体有两种
N 型半导体 P 型半导体
一、 N 型半导体(Negative)
在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素，如 磷、锑、砷等，即构成 N 型半导体(或称电子型 半导体)。
常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
原子
浓度，即 p >> n。空穴
为多数载流子，电子为
+4
+4
+4
少数载流子。
图 1.1.4 P 型半导体
说明：
1. 掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决 定少数载流子的浓度。
2. 杂质半导体载流子的数目要远远高于本征半导 体，因而其导电能力大大改善。
3. 杂质半导体总体上保持电中性。
4. 杂质半导体的表示方法如下图所示。
第
3.场效应管的分类、工作原理和特性曲线。
三
版
童
诗
白
本章讨论的问题：
1.为什么采用半导体材料制作电子器件？
2.空穴是一种载流子吗？空穴导电时电子运动吗？
3.什么是N型半导体？什么是P型半导体？ 当二种半导体制作在一起时会产生什么现象？
模拟电子技术基础(第五版)新-ppt课件
19
3.2.1 载流子的漂移与扩散
漂移运动： 在电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动。
扩散运动： 由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散
运动。
20
3.2.2 PN结的形成
因浓度差 多子扩散 形成空间电荷区
促使少子漂移 阻止多子扩散
扩散到对方的载流子在P区和N区的交界处附近被相互中 和掉，使P区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子， N区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。这样在 两种半导体交界处逐渐形成由正、负离子组成的空间电 荷区(耗尽层) 。由于P区一侧带负电， N区一侧带正电， 所以出现了方向由N区指向P区的内电场
束缚电子同时受两个原子的约束，如果没有足 够的能量，不易脱离轨道。
因此，在绝对温度T=0K (-273 oC) 时，由于 共价键中的电子被束缚着，本征半导体中没有自由电子， 不导电。只有在激发下，本征半导体才能导电。
7
3、电子与空穴
当导体处于热
力学温度0oK时，
导体中没有自由电
子。当温度升高或
受到光的照射时，
向电流突然快速增加， 此现象称为PN结的反向 击穿。
它的耗散功率时， PN结将发生热 击穿。这时PN结的电流和温度之 间出现恶性循环，最终将导致PN 结烧毁。
热击穿——不可逆
雪崩击穿 齐纳击穿
电击穿——可逆
31
3.2.5 PN结的电容效应
(1) 扩散电容CD
是由多数载流子在扩散过程中积累而引起的。
(2) PN结加反向电压时
外加的反向电压方向 与PN结内电场方向相同， 加强了内电场。内电场对 多子扩散运动的阻碍增强， 扩散电流大大减小。此时 PN结区的少子在内电场的 作用下形成的漂移电流大 于扩散电流，可忽略扩散 电流， PN结呈现高阻性。
3.2.1 载流子的漂移与扩散
漂移运动： 在电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动。
扩散运动： 由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散
运动。
20
3.2.2 PN结的形成
因浓度差 多子扩散 形成空间电荷区
促使少子漂移 阻止多子扩散
扩散到对方的载流子在P区和N区的交界处附近被相互中 和掉，使P区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子， N区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。这样在 两种半导体交界处逐渐形成由正、负离子组成的空间电 荷区(耗尽层) 。由于P区一侧带负电， N区一侧带正电， 所以出现了方向由N区指向P区的内电场
束缚电子同时受两个原子的约束，如果没有足 够的能量，不易脱离轨道。
因此，在绝对温度T=0K (-273 oC) 时，由于 共价键中的电子被束缚着，本征半导体中没有自由电子， 不导电。只有在激发下，本征半导体才能导电。
7
3、电子与空穴
当导体处于热
力学温度0oK时，
导体中没有自由电
子。当温度升高或
受到光的照射时，
向电流突然快速增加， 此现象称为PN结的反向 击穿。
它的耗散功率时， PN结将发生热 击穿。这时PN结的电流和温度之 间出现恶性循环，最终将导致PN 结烧毁。
热击穿——不可逆
雪崩击穿 齐纳击穿
电击穿——可逆
31
3.2.5 PN结的电容效应
(1) 扩散电容CD
是由多数载流子在扩散过程中积累而引起的。
(2) PN结加反向电压时
外加的反向电压方向 与PN结内电场方向相同， 加强了内电场。内电场对 多子扩散运动的阻碍增强， 扩散电流大大减小。此时 PN结区的少子在内电场的 作用下形成的漂移电流大 于扩散电流，可忽略扩散 电流， PN结呈现高阻性。
模拟电子技术基础完整ppt课件
本章讨论的问题：
1.为什么采用半导体材料制作电子器件？
2.空穴是一种载流子吗？空穴导电时电子运动吗？
3.什么是N型半导体？什么是P型半导体？ 当二种半导体制作在一起时会产生什么现象？
4.PN结上所加端电压与电流符合欧姆定律吗？它为什么具 有单向性？在PN结中另反向电压时真的没有电流吗？
5.晶体管是通过什么方式来控制集电极电流的？场效 应管是通过什么方式来控制漏极电流的？为什么它 们都可以用于放大？
杂质半导体有两种
N 型半导体 P 型半导体
一、 N 型半导体(Negative)
在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素，如 磷、锑、砷等，即构成 N 型半导体(或称电子型 半导体)。
常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
本征半导体掺入 5 价元素后，原来晶体中的某些 硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有 5 个价 电子，其中 4 个与硅构成共价键，多余一个电子只受 自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。
电子技术:
电子技术就是研究电子器件及电路系统设计、分析 及制造的工程实用技术。目前电子技术主要由模拟电子 技术和数字电子技术两部分组成。
通常我们把由电阻、电容、三极管、二极管、集成 电路等电子元器件组成并具有一定功能的电路称为电子 电路，简称为电路。
一个完整的电子电路系统通常由若干个功能电路组 成，功能电路主要有：放大器、滤波器、信号源、波形 发生电路、数字逻辑电路、数字存储器、电源、模拟/数 字转换器等。
本征半导体中载流子的浓度公式：
ni=
pi=
K1T3/2
e
/ -E (2KT) GO
T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:
n = p =1.43×1010/cm3
模拟电子技术基础完整ppt课件
1.1 半导体的基础知识
1.1.1 本征半导体
纯净的具有晶体结构的半导体
一、导体、半导体和绝缘体
导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属 一般都是导体。
绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡 皮、陶瓷、塑料和石英。
半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘 体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓 和一些硫化物、氧化物等。
浓度 pn)分布曲线如图中曲线 1 所示。
PN 结
当电压加大，np (或 pn)会升高， N
P
如曲线 2 所示(反之浓度会降低)。
nP
2
正向电压变化时，变化载流子积
Q
累电荷量发生变化，相当于电容器充
1
Q
电和放电的过程 —— 扩散电容效应。 O
x
当加反向电压时，扩散运动被 x = 0 处为 P 与 耗
半导体的导电机理不同于其它物质，所以它 具有不同于其它物质的特点。例如：
当受外界热和光的作用时，
它的导电能力明显变化。
光敏器件
往纯净的半导体中掺入某些杂质， 会使它的导电能力明显改变。
二极管
二、本征半导体的晶体结构
完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导 体 称为本征半导体
将硅或锗材料提
+4
4. 漂移运动
内电场 有利于少子
阻挡层
P
空间电荷区
N
运动—漂移。
少子 的运动与 多子运动 方向相反
内电场 Uho
5. 扩散与漂移的动态平衡 扩散运动使空间电荷区增大，扩散电流逐渐减小；
随着内电场的增强，漂移运动逐渐增加；
当扩散电流与漂移电流相等时，PN 结总的电流等 于零，空间电荷区的宽度达到稳定。
模拟电子技术基础第四版课件-第一章
60A 40A
20A IB=0 9 12 UCE(V)
(1-51)
4
IC(mA
) 此区域中UC1E00UBAE,
集电结正偏，
3
IB>IC，UCE800.3VA 称为饱和区。
60A
2
40A
1
20A
IB=0
3 6 9 12 UCE(V)
(1-52)
IC(mA ) 4 3
2
此1区00域A中 :
I,UB=B80E0<,ICA死=I区CEO 电压60，A称为 截止40区A。
变薄
+ P
－+ －+ －+ －+
内电场被削弱，多子 的扩散加强能够形成 较大的扩散电流。
_ N
外电场
R
内电场
E
(1-22)
2、PN 结反向偏置
_ P
变厚
－+ －+ －+ －+
内电场被被加强，多子
的扩散受抑制。少子漂
移加强，但少子数量有
限，只能形成较小的反
向电流。
+
N
内电场
外电场
R
E
(1-23)
3 PN 结方程
I
U
I I S (e UT 1)
U
三 PN结的击穿
(1-24)
四 PN结的电容效应
PN结高频小信号时的等效电路： rd
势垒电容和扩散电 容的综合效应
(1-25)
1. 2 半导体二极管
1.2. 1 半导体二极管的结构和符号
PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。
点接触型
触丝线
PN结
引线 外壳线
20A IB=0 9 12 UCE(V)
(1-51)
4
IC(mA
) 此区域中UC1E00UBAE,
集电结正偏，
3
IB>IC，UCE800.3VA 称为饱和区。
60A
2
40A
1
20A
IB=0
3 6 9 12 UCE(V)
(1-52)
IC(mA ) 4 3
2
此1区00域A中 :
I,UB=B80E0<,ICA死=I区CEO 电压60，A称为 截止40区A。
变薄
+ P
－+ －+ －+ －+
内电场被削弱，多子 的扩散加强能够形成 较大的扩散电流。
_ N
外电场
R
内电场
E
(1-22)
2、PN 结反向偏置
_ P
变厚
－+ －+ －+ －+
内电场被被加强，多子
的扩散受抑制。少子漂
移加强，但少子数量有
限，只能形成较小的反
向电流。
+
N
内电场
外电场
R
E
(1-23)
3 PN 结方程
I
U
I I S (e UT 1)
U
三 PN结的击穿
(1-24)
四 PN结的电容效应
PN结高频小信号时的等效电路： rd
势垒电容和扩散电 容的综合效应
(1-25)
1. 2 半导体二极管
1.2. 1 半导体二极管的结构和符号
PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。
点接触型
触丝线
PN结
引线 外壳线
模拟电子技术基础(完整课件)
>100000
封装好的集成电路
课程的教学方法
模电——“魔”电 特点：电路形式多、公式多、工程性强 教学方法： 课堂讲课 ——每章小结 ——自我检测题
——作业 ——作业反馈
——实验 ——答疑
总成绩＝期末（70％）＋平时（30％） 平时：作业、课堂、实验等
教材：《模拟电子技术基础》，李国丽王涌李如 春主编，高等教育出版社，国家级十二 五规划教材
就在这个过程中，爱迪生还发现了一 个奇特 的现象：一块烧红的铁会散发出电子云。后人 称之为爱迪生效应，但当时不知道利用这一效 应能做些什么。
1904年，英国发明家弗莱明在真空中加热的 电丝(灯丝)前加了一块板极，从而发明了第一 只电子管，称为二极管。
1906 年，美国发明家德福雷斯特，在二极管 的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板，从而 发明了第一只真空三极管，建树了早期电子技 术上最重要的里程碑——电子工业真正的诞生 起点 。
2000年10月10日，基尔比 与另外两位科学家共同分享 诺贝尔物理学奖。
获得2000年Nobel物理奖
1958年第一块集成电路：TI公司的Kilby，12个器件，Ge晶片
1959年7月30日，硅谷的仙童半导体公司的诺依斯 采用先进的平面处理技术研制出集成电路，也申请到 一项发明专利 ，题为“半导体器件——导线结构”； 时间比基尔比晚了半年，但确实是后来微电子革命的 基础。
1959年仙童制造的IC
诺依斯
1971年：全球第一个微处理器4004由Intel 公司推出，在它3毫米×4毫米的掩模上，有 2250个晶体管，每个晶体管的距离是10微米， 每秒运算6万次。也就是说，一粒米大小的芯片 内核，其功能居然与世界上第一台计算机—— 占地170平方米的、拥有1.8万个电子管的 “爱
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U om
R L R c // R L 1 . 5 K
V CC
'
'
RL R L RC
Q’
V CC 6V
Q
输出回路直流负载线方程为
iC V CC RL
' '
u CE RL
'
UCEQ
例题
设图所示电路所加输入电压为正弦波。试问：
i ? i?
（1） A u 1 U 01 / U
500K B C 20K 12V U0
Rb
40K A
Rc 4K T +
I CS I BS
V CC U CES RC V CC U CES
RC
12 0 . 3 80 4
-
0 . 037 mA 37 A
V CC U BE Rb
开关置于A时
IB
12 0 . 6 40
1-2章小结
1.1 N型半导体和P型半导体 多子取决于掺杂，少子取决于本征激发(与环温有关） 1.2 PN结的特性 单相导电性
阳极
1.3 二极管的伏安特性、电路模型及应用电路分析
+15V
D 阴极
例：判断图示电路中的二极管D是截止还是导通？
10 10 140
+ 18K
25K
用二极管的理想模型计算流过二极管的电流。
( 小）
'
（ ） 大 rbe r( 1 ) R e be
R LR L'
'
ri
r0
R b // rbe (1 ) R L ( 大 ) R b b//1r// R1b 2 //) Rbe(( 小 ) R be ( r e 较大）
rbe R s （小） 1
uGS ＜ UGS(off) (＞ 0) uDS ＜ uGS-UGS(off)
UGS(off) ＜ uGS ＜ 0 uDS ＞ uGS-UGS(off)
UGS(off) ＞ uGS ＞ 0
uDS ＜ uGS-UGS(off)
1.6 场效应管的伏安特性及工作状态 例：分别判断图示各电路中的场效应管是否有可能工作在恒流区。
'
R（中） c
R（中） c
[例] 电路如图所示，设三极管的β=80，UBEQ=0.6V。试分析当 分析方法（1）求临界饱和电流 (2)求实际基极电流 （3）若 IB ＞IBS三极管处于饱和状态 开关分别置于A、B、C三个位置时，三极管工作在什么状态， U CES 若 V CC B ＜IBS U BEQ V CC U CES 0＜ I V CC 三极管处于放大状态 IB I CS I BS 并求出相应的输出电压。(UCES=0.3V) Rb RC RC 否则为截止状态 VCC ( 12V) 解：三极管处于临界饱和状态时
IB
CC
BE
A.2V
B.3V
C.6V
；
A.减小
i
B.不变
C.增大
（3）在 U ＝1mV时，将Rw调到输出电压最大且刚好不失真，若此时增大输入 （4）若发现电路出现饱和失真，则为消除失真，可将 A.RW减小 B.Rc减小
4
ic (mA)
＜
。
C.VCC减小 直流负载线
交流负载线
2
VCC’ = ICRL’ +UCE
D
－
iD
+
G S
－
（f ）
UGS(th) ＜ 0
UGS(off)＞0
UGS(off)＞0
uGS ＞ UGS(th) ＞ 0 uDS ＞ uGS-UGS(th)
uGS ＜ UGS(th) ＜ 0
uDS ＜ uGS-UGS(th)
uGS ＞ UGS(off) (＜ 0) uDS ＞ uGS-UGS(off)
uGS ＞ UGS(off) (＜ 0) UGS(off) ＜ uGS ＜ 0
U GS I D R S ＞0
,T截止
2.2 放大电路分析的任务 1. 静态分析：求静态时的 IB 、IC 、 UCE 静态、直流通路及画法
估算法
2.求动态时的 A u 、 r、 r0 i 动态、交流通路及画法 2.3 晶体三极管的小信号等效电路
△iC
Ib
b + △uBE e-
△iB
c
+ △uCE - e
r be 200 ( 1 )
Ic
+
+
U
rbe
be
Ib
U
ce
26 (mV) I E (mA)
-
2.4 基本放大电路
+Vcc Rb Rc +Vcc Rb
+Vcc
Rb2 Rc
_C1+ + ui _
+
C2_ + Rs RL + us_
2 1 2 .5 1 . 8 25 // 5 140 // 10
0 . 0327 mA
1.4 稳压二极管及应用电路分析 1.5 晶体三极管的伏安特性及工作状态 1）已知三极管三个电极对应电位确定其工作状态 NPN型三极管 UBE＜Uon →截止状态； UBE＞Uon， UCE ＞UBE→放大状态； UBE＞Uon， UCE ＜UBE→饱和状态。 2）已知放大状态三极管三个电极电位确定其型号、材料 NPN: Vc ＞ Vb ＞ Ve PNP: Vc ＜ Vb ＜ Ve
i
（2）当 ＝1mV时，若在不失真的条件下，减小RW，则输出电压的幅值将 U
＜
U ' rbb (1 ) T 在输出端加负载电阻RL，其阻值为3kΩ。选择一个合适的答案填入空内。 R b RW I EQ
'
R L //R c P136 三、已知图示电路中VCC＝12V，RC＝3kΩ，静态管压降UCEQ＝6V；并 V U Au
140K 1
10V 2
－ 2K 3 5K
解：断开二极管
V2 2 18 2
V1
15 1V
10
5 25 5
15 3 . 5 V
10K
V1＜ V2, 二极管截止， ID= 0。
+15V
解：断开二极管
+ 18K 20V － 2 2K 1 5K 10K 25K 3 140K
-
三极管工作在放大状态
I C I B =80×0.0228=1.824mA
U 0 U CE V CC I C R C
=12-1.824 ×4=4.7 V
开关置于C时, 三极管发射结反偏， 所以工作在截止状态 IB=0
IC=0
U0=VCC=12V
（1）该电路的最大不失真输出电压有效值Uom≈
0
3
6
9
12
uCE (V)
＜
电压，则输出电压波形将
A.顶部失真 B.底部失真
＜
C.为正弦波
P138 题2.4
电路如图（a）所示，图（b）是晶体管的输出特性，静态时 UBEQ＝0.7V。利用图解法分别求出RL＝∞和RL＝3kΩ时的静态
工作点和最大不失真输出电压Uom（有效值）。
解:（1）当RL开路且ui =0时
√
U 解:（a）
GS
√
I D RS
可能满足 U GS ( off ) U GS 0 且 U 不能 （c）U
GS
DS
U GS U GS ( off )
（b）U
GS
0 V GG
＜U
GS ( th )
I D RS
＜U
GS ( th )
不能
（d）U
GS
可能满足 U GS ( off ) U GS 0 且
IC IB
U CE V CC I C ( R C R e )
Re
3kΩ
-
（4）求Ri、 R01 、 R02 。
T
uo _ _
_ C1+ + ui _
T
+
Re C2 + + uo R u i _ L －
C1 +
Rb1 Re
+
C2 +
T R + L uo
-
Ai
β（大）
' RL
（1+β) (大）
(1 ) R L
'
β（大）
'
Au
（大）
rbe
R b // rbe rbe (中 )
rbe (1 ) R L
1
t
（2）两个电压放大倍数说明 uo1≈－ui，uo2≈ui。波形如解所示。
（3）求静态工作点
UCC
100kΩ
V CC I B R b ( 1 ) I B R e U BE
IB V CC U BE Rb (1 ) Re
Rb
3kΩ
Rc
↓IC + UC
IB
IB V BB U BE
1 0 .7 15
Rb
0 . 02 mA 20 A
直流负载线
输出回路直流负载线方程为
iC V CC RC u CE RC
UCES
Q
最大不失真输出电压
U om U CE U CES =6-0.7=5.3V
'
U om V CC U CE =12-6=6V