模拟电路课件第一章
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模拟电子课件第一章_半导体材料及二极管
–10 0 0.2 0.4
–20
I/uA
锗管的伏安特性
图 二极管的伏安特性
ID
UD
-
UD / V
34
1.正偏伏安特性
当正向电压比较小时，正向电流很小，几乎为零。，
相应的电压叫死区电压。
死区电压： 硅二极管为0.5V左右 锗二极管为0.1V左右
i/mA 30
当正向电压超过死区电压后，二极 管导通, 电流与电压关系近似指数关 系。
42
3.二极管的其它主要参数
➢最大平均整流电流 : I F 允许通过的最大正向平均电流 ➢最高反向工作电压 : 最V大R 瞬时值，否则二极管击穿
1
18
半导体中某处的扩散电流 主要取决于该处载流子的浓 度差（即浓度梯度），而与 该处的浓度值无关。即扩散 电流与载流子在扩散方向上 的浓度梯度成正比，浓度差 越大，扩散电流也越大。
图1.6 半导体中载流子的浓度分布
1
19
即:某处扩散电流正比于浓度分布曲线上该点处的斜率
和。
dn( x) dx
dp ( x) dx
在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素，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。
1
10
原来晶格中的某些硅原子将 被杂质原子代替。 杂质原子与周围四个硅原子 组成共价键时多余一个电子。 这个电子只受自身原子核吸引， 在室温下可成为自由电子。
5价的杂质原子可以提供电子， 所以称为施主原子。
Problem: N型半导体是否呈电中性？
1
+4
+4
+5
+4
+4
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I/uA
锗管的伏安特性
图 二极管的伏安特性
ID
UD
-
UD / V
34
1.正偏伏安特性
当正向电压比较小时，正向电流很小，几乎为零。，
相应的电压叫死区电压。
死区电压： 硅二极管为0.5V左右 锗二极管为0.1V左右
i/mA 30
当正向电压超过死区电压后，二极 管导通, 电流与电压关系近似指数关 系。
42
3.二极管的其它主要参数
➢最大平均整流电流 : I F 允许通过的最大正向平均电流 ➢最高反向工作电压 : 最V大R 瞬时值，否则二极管击穿
1
18
半导体中某处的扩散电流 主要取决于该处载流子的浓 度差（即浓度梯度），而与 该处的浓度值无关。即扩散 电流与载流子在扩散方向上 的浓度梯度成正比，浓度差 越大，扩散电流也越大。
图1.6 半导体中载流子的浓度分布
1
19
即:某处扩散电流正比于浓度分布曲线上该点处的斜率
和。
dn( x) dx
dp ( x) dx
在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素，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。
1
10
原来晶格中的某些硅原子将 被杂质原子代替。 杂质原子与周围四个硅原子 组成共价键时多余一个电子。 这个电子只受自身原子核吸引， 在室温下可成为自由电子。
5价的杂质原子可以提供电子， 所以称为施主原子。
Problem: N型半导体是否呈电中性？
1
+4
+4
+5
+4
+4
+4
模电课件第一章
+ Vi –
放大电路
+ Vo –
RL
AV AV ( ) ( )
Vo ( j ) AV ( ) V ( j )
i
Av为什么是 f 的函数？
原因：放大电路存在电抗
称为幅频响应 元件，如电容、电感。
称为相频响应
( ) o ( ) i ( )
1.5 放大电路的主要性能指标
九、联系方式
•姓名：张华
•单位：电子信息教研室 408
•Email: 8755166@
课程介绍 部分结束
进入绪论部分学习
1.1 信号 1.2 信号的频谱
1.3 模拟信号与数字信号 1.4 放大电路模型
1.5 放大电路的主要性能指标
1.1 信号
1. 信号： 信息的载体
T/℃ 2 200.5 2 200.0 2 199.5
在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频率连续变化的 稳态响应，称为放大电路的频率响应。 电压增益可表示为
Vo ( j ) AV ( j ) V ( j )
i
Ii
Io
+ Vs –
Rs
Vo ( j ) [ o ( ) i ( )] Vi ( j )
或写为 其中
课程介绍
一、课程名称及教材 模拟电子技术基础
二、课程的性质
工程性、 实践性强 是一门技术基础课
三、课程的特点
1）规律性 基本电子电路的组成具有规律性
2）非线性 3）工程性
4）实践性
半导体器件具有非线性 即近似性。抓主要矛盾
实验和设计－实验课
四、课程研究内容
器件 二极管(chap3)
三极管(chap4)
模电第一章课件
பைடு நூலகம்
图1.6 PN结的形成过程
空间电荷区：在交界面附近出现的带电离子集中 的薄层，又称耗尽层、阻挡层。
内电场：空间电荷区的左半部是带负电的杂质离 子，右半部是带正电的杂质离子，空间电荷区中 就形成一个N区指向P区的内建电场。
接触电位差 U ：达到动态平衡后的PN结， 内建电场的方向由N区指向P区的电位差。
1.1 半导体的基础知识 1.2 PN结与半导体二极管 1.3 特殊二极管
1.4 半导体三极管
1.5 场效应晶体管
1.1 半导体的基础知识
1.1.1 导体、绝缘体、和半导体 1.1.2 本征半导体 1.1.3 杂质半导体
1.1.1 导体、绝缘体和半导体
导体:导电的物质，如铜、铝、铁、银等。 绝缘体:不导电的物质，石英、橡胶等。 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之 间。常用的半导体材料有硅(Si)、锗 (Ge)、砷化镓(GaAs)等。
4．最大反向工作电压UFM：二极管安全运行时所能承受的最大反向电压。一 般取击穿电压U(BR)的一半作为UFM 。
5．反向电流：指二极管未击穿时反向电流。IR 值越小，二极管单向导电性越 好。随温度变化而改变。 6. 最高工作频率fM ：fM 由PN结的结电容大小决定。二极管的工作频率超过 fM，单向导电性变差。
1.2.3
PN结的电容效应
PN结的结电容:在外加电压发生变化时，PN结耗尽层内的空间电 荷量和耗尽层外的载流子数目均发生变化的电容效应。 按产生的机理不同结电容可分为：
一是势垒电容CB 二是扩散电容CD
一、势垒电容CB
指阻挡层中电荷量随外加电压变化而改变所呈 现的电容效应,用CB表示。CB的大小与PN结面积、 阻挡层宽度、半导体材料的介电常数有关， 且随外加反向电压变化而 变化。反向电压越大，CB 越小。 利用PN结的势垒电容 效应，可制造变容二极 管(压控可变电容器)
图1.6 PN结的形成过程
空间电荷区：在交界面附近出现的带电离子集中 的薄层，又称耗尽层、阻挡层。
内电场：空间电荷区的左半部是带负电的杂质离 子，右半部是带正电的杂质离子，空间电荷区中 就形成一个N区指向P区的内建电场。
接触电位差 U ：达到动态平衡后的PN结， 内建电场的方向由N区指向P区的电位差。
1.1 半导体的基础知识 1.2 PN结与半导体二极管 1.3 特殊二极管
1.4 半导体三极管
1.5 场效应晶体管
1.1 半导体的基础知识
1.1.1 导体、绝缘体、和半导体 1.1.2 本征半导体 1.1.3 杂质半导体
1.1.1 导体、绝缘体和半导体
导体:导电的物质，如铜、铝、铁、银等。 绝缘体:不导电的物质，石英、橡胶等。 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之 间。常用的半导体材料有硅(Si)、锗 (Ge)、砷化镓(GaAs)等。
4．最大反向工作电压UFM：二极管安全运行时所能承受的最大反向电压。一 般取击穿电压U(BR)的一半作为UFM 。
5．反向电流：指二极管未击穿时反向电流。IR 值越小，二极管单向导电性越 好。随温度变化而改变。 6. 最高工作频率fM ：fM 由PN结的结电容大小决定。二极管的工作频率超过 fM，单向导电性变差。
1.2.3
PN结的电容效应
PN结的结电容:在外加电压发生变化时，PN结耗尽层内的空间电 荷量和耗尽层外的载流子数目均发生变化的电容效应。 按产生的机理不同结电容可分为：
一是势垒电容CB 二是扩散电容CD
一、势垒电容CB
指阻挡层中电荷量随外加电压变化而改变所呈 现的电容效应,用CB表示。CB的大小与PN结面积、 阻挡层宽度、半导体材料的介电常数有关， 且随外加反向电压变化而 变化。反向电压越大，CB 越小。 利用PN结的势垒电容 效应，可制造变容二极 管(压控可变电容器)
模拟电路讲义PPT课件
1.1.1功率放大器（Power Amplifier）
一．分类
(a)甲类放大电路 1．直接藕荷功率放大电路 (b)乙类互补对称功率 电放 路大
(c)甲、乙类互补对称 放功 大率 电路
2．变压器耦合功率放大电路
OT电 L 路 (单电源加)电藕合 3.其他类型的功率放大电路 BT电 L 路 ,由两个差动 OC 输 电 L出 路的 组成
ICEO0 ，
V C V E C 2 , Q I C C 0 , V Q C V E C 2 , Q I C C V C Q R E L V C Q 2 R L C
. 图1-2-1 图解分析
二.输出集电极电流和电压
ic IC Q iC IC Q Icm co ts
二．功率放大器的性能要求
1．最主要的要求是：安全、高效率和不失真（失真可在允许 的范围内）地输出信号功率。 2．最重要的性能指标是：集成电极效率 c
c
PO PD
PO
PO PC
（1-1-1）
式中：PD直流电 ,PO 源 输功 出率 信 ,PC 号 功功 率率 管的 . 耗
3．功率放大器的本质是：在输入信号作用下，将直流电源的 直流功率转换为输出信号功率，所以用 c 来评价这种转换能 力。
2．功率合成技术
首先介绍输入变压器的工作原理及其功能，
然后重点讨论用传输线变压器构成的魔T混合网
络实现功率合成及功率分配的原理。
3础上，简单介绍半联型、开关型稳压 器的工作原理及稳压性能。
4．为了开设实验内容，首先进行相关实验仪器、仪表 的介绍，并让学生初步学会使用及进行简单操作， 然后安排2学时的实验课。
Vce ,ic 管子未发烫就已损坏，是 不可逆的。
12．产生二次击穿的原因及过程 ①原因：管内结面不均匀，晶格缺陷等。 ②过程：结面某些薄弱点电流密度
模拟电子电路电子课件第一章二极管及其应用
18
第一章 二极管及其应用
（2）扩散电容 当PN结外加正向电压时，在空间电荷区两侧的扩散区内，少数载流子 的分布会随外加电压的变化而发生改变，形成电容效应，称为扩散电容。 PN结的势垒电容和扩散电容都是非线性电容。PN结的结电容为势垒电 容和扩散电容之和。由于结电容的存在，当工作频率很高时，结电容的影 响就不可忽略，如果工作频率过高，高频电流将主要从结电容通过，这将 会破坏PN结的单向导电性。
38
第一章 二极管及其应用
将交流电转换为直流电称为整流。具有单向导电性的二极管是最常用的 整流元件。
电动自行车充电器
39
第一章 二极管及其应用
一、单相半波整流电路
观察半波整流电路波形，实验电路如图所示。
单相半波整流电路 a)原理电路 b)实测半波整流波形
40
第一章 二极管及其应用
二、单相桥式整流电路
PN结外加正向电压
16
第一章 二极管及其应用
（2）PN结外加反向电压 PN结P区接低电位、N区接高电位时，称PN结外加反向电压，又称PN结 反向偏置，简称反偏，如图所示。这时，外电场与PN结内电场方向相同， 内电场被增强，PN结空间电荷区变宽。这使得多数载流子的扩散运动受阻， 但对少数载流子的漂移运动有利，从而形成极小的反向电流，反向电流的 方向由N区指向P区。
26
第一章 二极管及其应用
二极管内部结构示意图 a)点接触型 b)面接触型 c)平面型
27
第一章 二极管及其应用
二、二极管的型号命名
国产二极管的型号命名方法见表。
国产二极管的型号命名方法
28
第一章 二极管及其应用
三、二极管的主要参数
不同型号的二极管都有一些技术数据（即参数）作为它合理、安全使用 的依据。二极管的主要参数如下：
第一章 二极管及其应用
（2）扩散电容 当PN结外加正向电压时，在空间电荷区两侧的扩散区内，少数载流子 的分布会随外加电压的变化而发生改变，形成电容效应，称为扩散电容。 PN结的势垒电容和扩散电容都是非线性电容。PN结的结电容为势垒电 容和扩散电容之和。由于结电容的存在，当工作频率很高时，结电容的影 响就不可忽略，如果工作频率过高，高频电流将主要从结电容通过，这将 会破坏PN结的单向导电性。
38
第一章 二极管及其应用
将交流电转换为直流电称为整流。具有单向导电性的二极管是最常用的 整流元件。
电动自行车充电器
39
第一章 二极管及其应用
一、单相半波整流电路
观察半波整流电路波形，实验电路如图所示。
单相半波整流电路 a)原理电路 b)实测半波整流波形
40
第一章 二极管及其应用
二、单相桥式整流电路
PN结外加正向电压
16
第一章 二极管及其应用
（2）PN结外加反向电压 PN结P区接低电位、N区接高电位时，称PN结外加反向电压，又称PN结 反向偏置，简称反偏，如图所示。这时，外电场与PN结内电场方向相同， 内电场被增强，PN结空间电荷区变宽。这使得多数载流子的扩散运动受阻， 但对少数载流子的漂移运动有利，从而形成极小的反向电流，反向电流的 方向由N区指向P区。
26
第一章 二极管及其应用
二极管内部结构示意图 a)点接触型 b)面接触型 c)平面型
27
第一章 二极管及其应用
二、二极管的型号命名
国产二极管的型号命名方法见表。
国产二极管的型号命名方法
28
第一章 二极管及其应用
三、二极管的主要参数
不同型号的二极管都有一些技术数据（即参数）作为它合理、安全使用 的依据。二极管的主要参数如下：
模拟电子技术第一章PPT课件
06 反馈放大电路
反馈的基本概念
反馈：将放大电路输出信号的一部分或全部，通过一定 的方式（反馈网络）送回到输入端的过程。
反馈的判断：瞬时极性法。
反馈的分类：正反馈和负反馈。 反馈的连接方式：串联反馈和并联反馈。
正反馈和负反馈
正反馈
反馈信号使输入信号增强的反 馈。
负反馈
反馈信号使输入信号减弱的反 馈。
集成化与小型化
随着便携式设备的普及，模拟电子技术需要实现 更高的集成度和更小体积，以满足设备小型化的 需求。
未来发展趋势
智能化
01
随着人工智能技术的发展，模拟电子技术将逐渐实现智能化，
能够自适应地处理各种复杂信号和数据。
高效化
02
未来模拟电子技术将更加注重能效，通过优化电路设计和材料
选择，提高能量利用效率和系统稳定性。
电压放大倍数的大小与电路中 各元件的参数有关，可以通过 调整元件参数来改变电压放大 倍数。在实际应用中，需要根 据具体需求选择合适的电压放 大倍数。
输入电阻和输出电阻
总结词
详细描述
总结词
详细描述
输入电阻和输出电阻分别表 示放大电路对信号源和负载 的阻抗，影响信号源和负载 的工作状态。
输入电阻越大，信号源的负 载越轻，信号源的输出电压 越稳定；输出电阻越小，放 大电路对负载的驱动能力越 强，负载得到的信号电压越 大。
共基放大电路和共集放大电路
共基放大电路的结构和工作原理
共基放大电路是一种特殊的放大电路，其输入级和输出级采用相同的晶体管，输入信号 通过输入级进入，经过晶体管的放大作用，输出信号被送到输出级，最终输出放大的信
号。
共集放大电路的结构和工作原理
共集放大电路是一种常用的放大电路，其结构包括输入级、输出级和偏置电路。输入信 号通过输入级进入，经过晶体管的放大作用，输出信号被送到输出级，最终输出放大的 信号。共集放大电路的特点是电压增益高、电流增益低、输出电压与输入电压同相位。
模拟电路PPT课件
A u
1 (156) 39 31
集成运算放大电路
1 集成运算放大器的组成
通常由共发射极放大电路构成，目的 是为了获得较高的电压放大倍数。
输入级
中间级
输出级
通常由差动放 大电路构成， 目的是为了减 小放大电路的 零点漂移、提 高输入阻抗。
偏置电路
一般由各种恒流源电路构成，作 用是为上述各级电路提供稳定、 合适的偏置电流，决定各级的静
iC
iC
Q'
Q
ICQ
Q"
t
0
0
UCEQ
uCE
0
uCE
(a) 饱和失真
t
iC
iC
ICQ
0
0
t
0
(b) 截止失真 t
Q'
Q
Q"
UCEQ uCE uCE
2．微变等效电路法
（1）基本思路
把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效成一个线性 电路，就是放大电路的微变等效电路，然后用线性电路 的分析方法来分析，这种方法称为微变等效电路分析法。 等效的条件是晶体管在小信号（微变量）情况下工作。 这样就能在静态工作点附近的小范围内，用直线段近似 地代替晶体管的特性曲线。
1．估算法
直流通路：耦合电容可视为开路。
RB
RC +UCC
ICQ
IBQ
+
+
V UCEQ
UBEQ
－
－
I BQ
U CC
U BEQ RB
ICQ IBQ
U CEQ U CC ICQ RC
图解步骤：
2．图解法
（1）用估算法求出基极电流IBQ（如40μA）。 （2）根据IBQ在输出特性曲线中找到对应的曲线。 （3）作直流负载线。根据集电极电流IC与集、射间电 压UCE的关系式UCE=UCC－ICRC可画出一条直线，该直 线在纵轴上的截距为UCC/RC，在横轴上的截距为UCC， 其斜率为－1/ RC ，只与集电极负载电阻RC有关，称为 直流负载线。
孙肖子版模拟电子电路及技术基础课件第1章
加一输测出试电电阻压RU.oo的，定算义出和电计压算U. o方引法起如的图输1出.4电.5所流示I.o，，则在输出端
Ro
Uo Io
US 0
RL
(1.4.5)
第一章 绪论
图1.4.5 Ro的定义及计算方法
第一章 绪论
图1.4.6 Ro的测量方法
第一章 绪论
图1.4.6给出Ro的测量电路。信号源给放大器施加幅度和 频率合适的交流信号输入。在放大器的输出端接一个已知的
第一章 绪论
图1.2.2 (a)滤波器；(b)均衡器；(c)直流稳压电源；(d)扩音器
第一章 绪论
1.3分析与综合(设计)
“分析”是计算给定系统对各种输入的响应并确定 它们的性质的过程。分析过程就是一个找出系
统特性的过程。分析的途径有所不同，但答案和特 性往往是惟一的，如图1.3.1(a)所示。
第一章 绪论
正如毕查德·拉扎维(美)教授所说的那样，“好的模拟 电路设计需要直觉、严密和创新。
作为模拟电路设计者，必须以工程师的眼光快速而直觉 地理解一个大的电路，以数学家的智慧量化那些在电路中难
结构。”
第一章 绪论
1.4.2 放大器是模拟信号处理中最重要的、也是最基本的部件。
放大电路不仅具有独立地完成信号放大的功能，而且也是其 他模拟电路，如振荡器、滤波器、稳压器、调制解调器的基
Ai
Io Ii
(输出电压与输入电压之比) (1.4.1a)
(输出电流与输入电流之比) (1.4.1b)
互阻放大倍数 Ar
Ar
Uo Ii
()
(输出电压与输入电流之比) (1.4.1c)
互导放大倍数
Ag
Ag
Io (1/ ) (输出电流与输入电压之比)
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
电子技术电路(模拟部分)康华光版_第一章课件讲解
称为幅频响应
( ) o ( ) i ( ) 称为相频响应
14
§ 1.5 放大电路的主要性能指标
4. 频率响应
A.频率响应及带宽
普通音响系统放大电路的幅频响应
20 lg AV / dB
低频区
中频区
高频区
3dB 60
40
带宽
20
o
2
20 2102 2103 2104
fL
fH
4. 互阻放大模型
ii
is
Rs
Ro
Ri
Arovi
vo RL
5. 互导放大模型
Rs
vs
vi Ri
io
Ro
RL
Ags ii
11
§ 1.5 放大电路的主要性能指标
1. 输入电阻
Ri
vi ii
Rs ii
Ro
vs
vi Ri
Av ov i
vo RL
2. 输出电阻
Rs
vt R o
实际电压传输特性
18
小结:
1. 四种放大电路模型。 2. 放大电路的五种主要性能指标。
19
其中
VS 2
0
2
T
——直流分量
2VS ——基波分量
v
VS
2VS
2VS
VS
3
2VS
2
5
o 0
3 0
5 0
方波的频谱
5
§ 1.2 信号的频谱
3. 非周期信号
模电第1章 常用半导体器件
1、工程性
实际工程需要证明其可行性。
强调定性分析。
实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存
在一定的误差范围的。 电子电路的定量分析称为“估算”。 近似分析要“合理”。 抓主要矛盾和矛盾的主要方面。
电子电路归根结底是电路。
估算不同的参数需采用不同的模型，可用电路的
基本理论分析电子电路。
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第一章 常用半导体器件
+4
+4
+4 自由电子
+4
+5 +4
+4 施主原子
+4
+4
+4
图 1.1.3
N 型半导体
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第一章 常用半导体器件
二、 P 型半导体
在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 价杂质元素，如 硼、镓、铟等，即构成 P 型半导体。
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第一章 常用半导体器件
导
言
本课程成绩评定标准
作业
考勤
10 %
10 %
实验报告
考试
10 %
70 %
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第一章 常用半导体器件
导
言
一、电子技术的发展 二、模拟信号与模拟电路 三、“模拟电子技术基础”课程的特 点 四、如何学习这门课程 五、课程的目的 六、考查方法
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第一章 常用半导体器件
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。 自由电子浓度远大于空穴的浓度，即 n >> p 。 电子称为多数载流子(简称多子)， 空穴称为少数载流子(简称少子)。 5 价杂质原子称为施主原子。
实际工程需要证明其可行性。
强调定性分析。
实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存
在一定的误差范围的。 电子电路的定量分析称为“估算”。 近似分析要“合理”。 抓主要矛盾和矛盾的主要方面。
电子电路归根结底是电路。
估算不同的参数需采用不同的模型，可用电路的
基本理论分析电子电路。
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第一章 常用半导体器件
+4
+4
+4 自由电子
+4
+5 +4
+4 施主原子
+4
+4
+4
图 1.1.3
N 型半导体
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第一章 常用半导体器件
二、 P 型半导体
在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 价杂质元素，如 硼、镓、铟等，即构成 P 型半导体。
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第一章 常用半导体器件
导
言
本课程成绩评定标准
作业
考勤
10 %
10 %
实验报告
考试
10 %
70 %
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第一章 常用半导体器件
导
言
一、电子技术的发展 二、模拟信号与模拟电路 三、“模拟电子技术基础”课程的特 点 四、如何学习这门课程 五、课程的目的 六、考查方法
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第一章 常用半导体器件
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。 自由电子浓度远大于空穴的浓度，即 n >> p 。 电子称为多数载流子(简称多子)， 空穴称为少数载流子(简称少子)。 5 价杂质原子称为施主原子。
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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。
(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
1.1.3 PN结
模拟电子技术
成都大学 电子信息工程学院 李红连
绪 论
绪
1. 信号
论（信号与系统）
信号是反映信息的物理量。
非电物理量可以通过各种传感器比较容易地转换成电信号， 而电信号又容易传送和控制，所以成为应用最为广泛的信 号。 电信号是指随时间变化的电压与电流，可以表示成时间的 函数。 2.信号的分类 随机性：随机信号 、确定信号 周期性：周期信号、非周期信号 取值：离散时间信号、连续时间信号
第一片集成电路只有4集成度按10倍/6年的速
度还将继续到2015或2020年，将达到饱和。 量子电子学的兴起（量子电子器件、量子计算机、量 子信息处理、量子通信系统）
第一章 半导体器件
绪
1. 本课程的性质
是一门技术基础课
论（课程介绍）
2. 特点
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。
第一章 半导体器件
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。
第一章 半导体器件
非纯理论性课程 实践性很强 以工程实践的观点来处理电路中的一些问题
3. 内容
以器件为基础、以信号为主线，分析各种模拟电子电路的工作原 理、特点及性能指标等。
4. 教学目标
能够对一般性的、常用的电子电路进行分析，同时对较简单的单 元电路进行设计。
第一章 半导体器件 5. 学习方法
重点掌握基本概念、基本电路的分析、计算及设计方法。
本征半导体中载流子的浓度公式： 3
ni pi K1T 2 e
EGO 2 KT
T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:
n = p =1.43×1010/cm3
本征锗的电子和空穴浓度:
n = p =2.38×1013/cm3
小结：
1. 半导体中两种载流子
带负电的自由电子 带正电的空穴
2. 本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现， 称为 电子 - 空穴对。
3. 本征半导体中自由电子和空穴的浓度用 ni 和 pi 表示，显然 ni = pi 。 4. 由于物质的运动，自由电子和空穴不断的产生又 不断的复合。在一定的温度下，产生与复合运动 会达到平衡，载流子的浓度就一定了。 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
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
+4 +4 +4 价 电 子 +4 +4 +4
将硅或锗材料提 纯便形成单晶体， 它的原子结构为 共价键结构。
共 价 键
+4
+4
+4
当温度 T = 0 K 时，半导 体不导电，如同绝缘体。 图 1.1.1 本征半导体结构示意图
三、本征半导体中的两种载流子
若 T ，将有少数价 电子克服共价键的束缚成 为自由电子，在原来的共 价键中留下一个空位 —— 空穴。
杂质半导体
N 型半导体 P 型半导体
杂质半导体有两种
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。
+4
+4
+4 自由电子
+4
+4 +5
+4 施主原子
+4
+4
+4
图 1.1.3
N 型半导体
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。 自由电子浓度远大于空穴的浓度，即 n >> p 。 电子称为多数载流子(简称多子)， 空穴称为少数载流子(简称少子)。 5 价杂质原子称为施主原子。
二、 P 型半导体
在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 价杂质元素，如 硼、镓、铟等，即构成 P 型半导体。
+4 +4 空穴 +4
3 价杂质原子称为 受主原子。 空穴浓度多于电子 浓度，即 p >> n。空穴 为多数载流子，电子为 少数载流子。
+4
+3 +4
受主 原子
+4
+4
+4
+4
图 1.1.4
P 型半导体
T
+4 空穴 +4
+4
+4 自由电子
自由电子和空穴使本 征半导体具有导电能力， 但很微弱。
空穴可看成带正电的 载流子。
+4
+4
+4
+4
+4
图 1.1.2
本征半导体中的 自由电子和空穴
四、本征半导体中载流子的浓度
本征激发 复合 动态平衡
第一章 半导体器件
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。
绪 论 电子电路：模拟信号、数字信号
3. 模拟电路 模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。 最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放大电路。 大多模拟电路以放大电路为基础。
绪 论 4. 电子信息系统
绪 论
绪
论（器件）
第一章 半导体器件
电子技术的发展
• • • • 47年 58年 69年 75年 贝尔实验室制成第一只晶体管 集成电路 大规模集成电路 超大规模集成电路
6. 成绩评定标准
实验 20 %
作业、考勤
期终考试
10 %
70 %
7. 教学参考书
童诗白主编，《模拟电子技术基础》 第四版，高教出版社 康华光主编，《电子技术基础》 模拟部分 第三版，高教出版社
陈大钦主编，《模拟电子技术基础问答：例题 • 试题》，华工出版社
1.1 半导体的基础知识
1.1.1 本征半导体