模拟电子技术基础教程
模拟电子技术基础完整版
rD 正向约为几-几十
第一章
半导体器件
半导体物理基础知识
电子—空穴对 当T 或光线照射下,少数价电子因热激发而获得 足够的能量挣脱共价键的束缚 ,成为自由电子. 同时在原来的共价键中留下一个空位称 空穴 在本征半导体中电子和空穴是成对出现的 本征半导体在热或光照射作用下, 产生电子空穴对-----本征激发 T↑光照↑→电子-空穴对↑→导电能力↑ 所以 半导体的导电能力 与 T，光照 有关
§1.1 PN结及二极管
二 PN结的特征——单向导电性 1.正向特征—又称PN结正向偏置 外电场作用下多子 推向耗尽层，使耗尽 层变窄，内电场削弱 扩散 > 漂移 从而在外电路中出现 了一个较大的电流 称 正向电流
Vb
V
§1.1 PN结及二极管
在正常工作范围内，PN结上外加电压 只要有变化，就能引起电流的显著变化。 ∴ I 随 V 急剧上升，PN结为一个很 小的电阻（正向电阻小） 在外电场的作用下，PN结的平衡状态 被打破，使P区中的空穴和N区中的电子 都向PN结移动，使耗尽层变窄
单向导电 性
§1.1 PN结及二极管
3.PN结伏安特性表示式
Is —— 反向饱和电流
决定于PN结的材料，制造工艺、温度 UT =kT/q ---- 温度的电压当量或热电压 当 T=300K时, UT = 26mV K—波耳兹曼常数 T—绝对温度 q—电子电荷 u—外加电压 U 为反向时，且
1模拟电子技术基础简明教程(第三版)杨素行_PPT课件_第一章1
又称正向偏置，简称正偏。
P
空间电荷区
空间电荷区变窄，有利 于扩散运动，电路中有 较大的正向电流。
N
I 内电场方向
外电场方向
V
R
图3 正向偏置PN结
在 PN 结加上一个很小的正向电压，即可得到较大的 正向电流，为防止电流过大，可接入电阻 R。
（2） PN 结外加反向电压(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；
模拟电子技术基础
一、电子技术的发展
• 1947年 • 1958年 • 1969年 • 1975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
第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成电路 中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍/6年 的速度增长，到2015或2020年达到饱和。
3. 本征半导体中自由电子和空穴的浓度相等。
4. 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。
三、杂质半导体
杂质半导体有两种 1、 N 型半导体
N 型半导体 P 型半导体
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)。
学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！
电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展 上。从电子管→半导体管→集成电路
1904年 电子管问世
1947年 晶体管诞生
1958年集成电 路研制成功
电子管、晶体管、集成电路比较
值得纪念的几位科学家！
第一只晶体管的发明者
（by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab）
模拟电子技术基础简明教程
2.3.2 单管共发射极放大电路的 工作原理
一、放大作用： Δ uΙ Δ uBE Δ iB Δ iC( Δ iB )
Δ uO Δ uCE( Δ iCRC )
ΔuO ΔuΙ 实现了放大作用。
图 2.3.1 单管共射放大电路的原理电路
二、组成放大电路的原则：
1. 外加直流电源的 极性必须使发射结正偏， 集电结反偏。则有：
VCC
UBEQ Rb
(12 0.7 )mA 40 μA 280
做直流负载线，确定 Q 点
根据 UCEQ = VCC – ICQ Rc
iC = 0，uCE = 12 V ； uCE = 0，iC = 4 mA .
图 2.4.3(a)
iC /mA
4
80 µA
3
60 µA
静态工作点
40 µA
2
Q
动态分析：加上交流输入信号时的工作状态，估算 各项动态技术指标。
2.4.1 直流通路与交流通路
图 2.3.2(b)
图 2.4.1(a)
图 2.4.1(b)
2.4.2 静态工作点的近似计算
IB
Q
VCC
UBEQ Rb
硅管 UBEQ = (0.6 ~ 0.8) V 锗管 UBEQ = (0.1 ~ 0.2) V
2. 方便估算最大输出幅值的数值； 3. 可直观表示电路参数对静态工作点的影响； 4. 有利于对静态工作点 Q 的检测等。
2.4.4 微变等效电路法
晶体管在交流小信号(微变量)情况下工作时，可以 在静态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极 管的输入、输出特性曲线，三极管就可以等效为一个线 性元件。这样就可以将非线性元件晶体管所组成的放大 电路等效为一个线性电路。
模拟电子技术基本教程 - 华成英主编
三、PN结的形成及其单向导电性
物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气 体、液体、固体均有之。
P区空穴 浓度远高 于N区。
N区自由电 子浓度远高
于P区。
扩散运动
扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面 N区的自由电子浓度降低(相遇而复合) ，产生内电场。
PN 结的形成
由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成 内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P 区、自由电子从P区向N 区运动。
材料 硅Si 锗Ge
开启电压 0.5V 0.1V
导通电压 0.5~0.8V 0.1~0.3V
反向饱 开启 和电流 电压
反向饱和电流 1µA以下 几十µA
从二极管的伏安特性可以反映出：
1. 单向导电性
正向特性为 指数曲线
u
i IS(eUT 1)
u
若正向电压u
U T，则i
I
eUT
S
若反向电压u U价键
由于热运动，具有足够能量 的价电子挣脱共价键的束缚
而成为自由电子
自由电子的产生使共价键中 留有一个空位置，称为空穴
自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。 动态平衡
一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高， 热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对 的浓度加大。
• 为什么半导体器件有最高工作频率？
3.2 半导体二极管
一、二极管的组成 二、二极管的伏安特性及电流方程 三、二极管的等效电路 四、二极管的主要参数 五、稳压二极管
一、二极管的组成
将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。
小功率 二极管
大功率 二极管
稳压 二极管
(完整)《模拟电子技术基础教程》华成英——第三章习题解答
PTER半导伸二嘏管及其基市应用电路3. 1判断下列说法的正、误，在相应的括号内蔺表示正确・画“X”衣示错谋.(1)本征半导体是指没冇博杂的纯净晶体半导体.( )(2)本征半异体温度升高后两种栽流子浓度仍然相等.( )(3)P®半导体帯正电( ),N®半导体带负电( ).(4)空间电荷区内的潦移电流址少数戏流子在内电场作用下形成的.Z )(5)二极管所加正向电压增大时，其动态电限增大.( )(6)只耍在稳圧管两端加反向电压就能起稳压作用.( )解(2) 7 (3) X.X (4> V (5)X (6) X3.2选择正确的答案填空.(1) N凤半导体是空本征半导体中捧人 ____________ » P51半导体是在本征半导体中掺人 _______ ・A.三价元索，如硼導B.四价元索，如错铮C.五价元素•如磷等(2) PN结加正向电压时.由__________ 形成电流，其耗尽层__________ I加反向电压时, 由 _______ 形成电流，其耗斥煨__________ ・A.扩散运动B.漂移运动C.变龙D.变牢(3) 当温度升高时•二极管的反向饱和电流___________ ・A.增大.B.不变C.减小(4) 硅二极管的正向导通电压比诸二极管的_____________ ，反向饱和电流比緒二极管的 _______ ・A.大B.小C.相等(5) 稳压暂工作在槍压区时，其丁•作状态为_________ .A.正向导通B.反向截止C.反向击穿解 (1) Cl A (2) Al D» B ； C (3) A (4) A» B (5> C 3.3填空(1) PN 结的导电特性定 __________ ・(2) 徃外加直流电压时，理想二极管正向导通阻抗为 _________________ ，反向截止阻抗为 ________ 。
(3) PN 结的结电容包插 __________ 电容和 _________ 电容。
模拟电子技术基本教程课后习题答案
《模拟电子技术基础简明教程》课后习题答案第一章1-1 二极管的正向电阻愈小愈好，反向电阻愈大愈好。
1-7 ① I Z =14mA ② I Z =24mA ③ I Z =17mA1-13 （a ）放大区（b ）截止区（c ）放大区（d ）饱和区（e ）截止区（f ）临界饱和（g ）放大区（h ）放大区1-15 （a ）NPN 锗管（b ）PNP 硅管第二章2-1 （a ）无（b ）不能正常放大（c ）有（d ）无（e ）有（f ）无（g ）无（h ）不能正常放大（i ）无2-7 ②U BQ =3.3V ，I CQ = 2.6mA ，U CEQ =7.2V2-8①饱和失真2-10 ① I BQ = 10μA ，I CQ = 0.6mA ，U CEQ ≈3V②r be = 2.6k Ω③uA =－51.7,R i ≈2.9k Ω, R o =5k Ω 2-11 先估算Q 点，然后在负载线上求Q 点附近的β，最后估算r be 、 u A 、R i 、R o ，可得r be ≈1.6k Ω，uA =－80.6,R i =0.89k Ω, R o =2k Ω 2-14 ① I BQ = 20μA ，I CQ = 1mA ，U CEQ ≈6.1V②r be = 1.6k Ω，uA =－0.94,R i =84.9k Ω, R o =3.9k Ω 2-16 ① I BQ ≈10μA ，I CQ = 1mA ，U CEQ ≈6.4V②r be = 2.9k Ω，当R L =∞时，R e /= R e ∥R L = 5.6k Ω,uA ≈0.99; 当R L =1.2k Ω时，R e /= R e ∥R L = 0.99k Ω,uA ≈0.97。
③当R L =∞时，R i ≈282k Ω；当R L =1.2k Ω时，R i ≈87k Ω ④R o ≈2.9k Ω2-19 （a ）共基组态（b ）共射组态（c ）共集组态（d ）共射组态（e ）共射－共基组态第三章3-2 如︱u A ︱=100，则20lg ︱uA ︱=40dB; 如20lg ︱u A ︱=80dB,则︱uA ︱=10000。
《模拟电子技术基础(同济版)》教学教案(全)
《模拟电子技术基础(同济版)》教学教案(一)一、教学目标1. 让学生了解模拟电子技术的基本概念、原理和应用。
2. 使学生掌握晶体管、放大器、滤波器、振荡器等基本电路的分析方法。
3. 培养学生运用模拟电子技术解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 模拟电子技术的基本概念1.1 模拟信号与数字信号1.2 模拟电路与数字电路2. 晶体管2.1 晶体管的结构与分类2.2 晶体管的放大作用2.3 晶体管的其他应用3. 放大器3.1 放大器的基本原理3.2 放大器的类型及特点3.3 放大器的分析方法4. 滤波器4.1 滤波器的基本原理4.2 滤波器的类型及特点4.3 滤波器的应用5. 振荡器5.1 振荡器的基本原理5.2 振荡器的类型及特点5.3 振荡器的应用三、教学方法1. 采用讲授法，系统地介绍模拟电子技术的基本概念、原理和应用。
2. 利用示教板、仿真软件等进行演示，帮助学生理解抽象的电路原理。
3. 引导学生进行课后练习，巩固所学知识。
4. 组织课堂讨论，鼓励学生提问、发表见解，提高学生的参与度。
四、教学资源1. 教材：《模拟电子技术基础(同济版)》2. 示教板：展示晶体管、放大器、滤波器、振荡器等电路原理。
3. 仿真软件：辅助分析电路性能，如Multisim、LTspice等。
4. 课件：用于课堂讲解和复习。
五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的课堂表现、提问、讨论等参与程度。
2. 课后作业：检验学生对课堂所学知识的掌握情况。
3. 实验报告：评估学生在实验过程中的操作技能和分析能力。
4. 期末考试：全面测试学生对模拟电子技术基础知识的掌握。
《模拟电子技术基础(同济版)》教学教案(二)六、教学目标1. 让学生了解模拟电子技术的基本概念、原理和应用。
2. 使学生掌握晶体管、放大器、滤波器、振荡器等基本电路的分析方法。
3. 培养学生运用模拟电子技术解决实际问题的能力。
七、教学内容1. 模拟电子技术的基本概念1.1 模拟信号与数字信号1.2 模拟电路与数字电路2. 晶体管2.1 晶体管的结构与分类2.2 晶体管的放大作用2.3 晶体管的其他应用3. 放大器3.1 放大器的基本原理3.2 放大器的类型及特点3.3 放大器的分析方法4. 滤波器4.1 滤波器的基本原理4.2 滤波器的类型及特点4.3 滤波器的应用5. 振荡器5.1 振荡器的基本原理5.2 振荡器的类型及特点5.3 振荡器的应用八、教学方法1. 采用讲授法，系统地介绍模拟电子技术的基本概念、原理和应用。
《模拟电子技术基础(同济版)》教学教案(全)
《模拟电子技术基础(同济版)》教学教案(一)一、教学目标：1. 让学生了解模拟电子技术的基本概念、基本原理和基本电路。
2. 培养学生掌握模拟电路分析方法，提高分析和解决实际问题的能力。
3. 使学生熟悉常用模拟电子器件的性能、应用和选用方法。
二、教学内容：1. 模拟电子技术的基本概念2. 模拟电路的基本元件3. 模拟电路的基本分析方法4. 常用模拟电子器件5. 模拟电路的应用实例三、教学重点与难点：1. 教学重点：模拟电子技术的基本概念、基本原理和基本电路；模拟电路分析方法；常用模拟电子器件的性能、应用和选用方法。
2. 教学难点：模拟电路的分析方法；常用模拟电子器件的工作原理和性能。
四、教学方法：1. 采用讲授法，系统地讲解模拟电子技术的基本概念、基本原理和基本电路。
2. 采用案例分析法，分析实际电路，使学生掌握模拟电路分析方法。
3. 采用实验法，让学生动手操作，熟悉常用模拟电子器件的性能和应用。
4. 采用讨论法，引导学生思考和探讨模拟电子技术在实际中的应用和发展前景。
五、教学准备：1. 教材：《模拟电子技术基础(同济版)》2. 教学辅助材料：课件、教案、实验设备3. 实验材料：元器件、实验板、测试仪器4. 参考资料：相关论文、书籍、网络资源《模拟电子技术基础(同济版)》教学教案(二)一、教学目标：1. 让学生了解模拟电子技术的基本概念、基本原理和基本电路。
2. 培养学生掌握模拟电路分析方法，提高分析和解决实际问题的能力。
3. 使学生熟悉常用模拟电子器件的性能、应用和选用方法。
二、教学内容：1. 模拟电子技术的基本概念2. 模拟电路的基本元件3. 模拟电路的基本分析方法4. 常用模拟电子器件5. 模拟电路的应用实例三、教学重点与难点：1. 教学重点：模拟电子技术的基本概念、基本原理和基本电路；模拟电路分析方法；常用模拟电子器件的性能、应用和选用方法。
2. 教学难点：模拟电路的分析方法；常用模拟电子器件的工作原理和性能。
模拟电子技术基础简明教程
05
模拟电子技术的应用
音频信号处理
音频信号放大
模拟电子技术常用于音频信号的放大，如音响设备中 的前置放大器、功率放大器等，可将微弱的音频信号 放大至合适的幅度，以驱动扬声器或其他输出设备。
音频信号处理效果
通过模拟电子技术，可以对音频信号进行各种处理， 如均衡、混响、压缩等，以达到特定的音效效果，广 泛应用于音乐制作、录音和演出等领域。
关注电路在正弦交流信号下的响应， 分析电路的频率响应、阻抗和增益等 参数。
直流分析
关注电路在静态或直流条件下的工作 状态，分析电路的静态工作点、直流 电阻和电流等参数。
等效电路分析
要点一
等效电路
将复杂的电路简化成易于分析的等效电路，通过等效元件 和等效阻抗来表示原电路的性能。
要点二
等效分析方法
利用电路理论和等效原理，将复杂的电路简化为简单的等 效电路，便于理解和分析。
详细描述
电阻是一种电子元件，其作用是限制电流的流动 。它的主要特性是阻值，即电阻对电流的阻碍能 力。电阻的阻值通常由欧姆定律确定，即电压与 电流的比值等于电阻。
详细描述
电阻的阻值精度表示其实际阻值与标称阻值的接 近程度。温度系数则表示电阻阻值随温度变化的 程度。稳定性则是指电阻在长期使用或环境变化 下，阻值保持稳定的能力。
团队协作
在项目实践中，能够与团队成员 协作完成项目任务，发挥各自的 优势，提高团队协作能力。
项目实施与总结
参与项目实施过程，对项目进行 总结和评估，提出改进意见和建 议，为后续项目提供参考。பைடு நூலகம்
THANKS
感谢观看
06
实验与项目
基本实验操作
01
02
03
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4
模拟电子技术：
模拟电子技术主要研究处理模拟信号的电子电路。 模拟信号就是幅度连续的信号，如温度、压力、流量等。
幅度
幅度
时间
T 2T 3T 4T 5T 6T
时间
第 数字电子技术：
四
版
数字电子技术主要研究处理数字信号的电子电路。
童
数字信号通常是指时间和幅度均离散的信号，如电报
诗 信号、计算机数据信号等等。
表示，显然 ni = pi 。
第
4. 由于物质的运动，自由电子和空穴不断的产生又
四 不断的复合。在一定的温度下，产生与复合运动
版 会达到平衡，载流子的浓度就一定了。
童 诗
5. 载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升
白
高，基本按指数规律增加。
13
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
自由电子浓度远大于空穴的浓度，即 n >> p 。
第 四
电子称为多数载流子(简称多子)，
版 空穴称为少数载流子(简称少子)。
童
诗 白
5 价杂质原子称为施主原子。
15
+4
+4
+4
自由电子
+4
+45
+4
第
施主原子
四
+4
+4
+4
版
童
诗 白
图 1.1.3 N 型半导体
16
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。
一、PN 结的形成
P
PN结
N
第
四
版
童
诗
白
图 PN 结的形成
20
PN 结中载流子的运动
1. 扩散运动
P
电子和空
穴浓度差形成
多数载流子的
扩散运动。
2. 扩 散
第 运动形成空
P
四 间电荷区
版 —— PN 结，
童 诗
耗尽层。
白
耗尽层 空间电荷区
N N （动画1-3）21
3. 空间电荷区产生内电场
空间电荷区正负离子之间电位差 Uho —— 电位壁垒；— — 内电场；内电场阻止多子的扩散 —— 阻挡层。
白
5
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？
第
4.PN结上所加端电压与电流符合欧姆定律吗？它为什么
四
具有单向性？在PN结中另反向电压时真的没有电流吗？
版 童 诗 白
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
第 发生电路、数字逻辑电路、数字存储器、电源、模拟/数 四 字转换器等。
版
在电子技术迅猛发展的今天，电子电路的应用在日
童 诗 白
常生活中无处不在，小到门铃、收音机、DVD播放机、 电话机等，大到全球定位系统GPS（Global Positioning Systems）、雷达、导航系统等。
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？
7
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
导言
1. 本课程的性质
电子技术基础课
2. 特点
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. 研究内容
第
以器件为基础、以电信号为主线，研究各种模拟电子电路的工作
四 原理、特点及性能指标等。
版 童
4. 教学目标
能够对一般性的、常用的模拟电子电路进行分析，同时对较简单
诗 的单元电路进行设计。
童
华科大出版社
诗
陈 洁主编， 《EDA软件仿真技术快速入门-
白
Protel99SE+Multisim10+Proteus 7 》中国电力出版社
2
目录
1 常用半导体器件（10学时）
2 基本放大电路（8学时）
3 多级放大电路 （6学时）
4 集成运算放大电路（4学时） 5 放大电路的频率响应（6学时）
第 6 放大电路中的反馈（6学时）
3 价杂质原子称为受主原子。
第
四
空穴浓度多于电子浓度，即 p >> n。空
版
穴为多数载流子，电子为少数载流子。
童
诗
白
17
+4
+4
+4
空穴
+4
+34
+4
受主 原子
第 四
+4
+4
+4
版
童
诗
白
图 1.1.4 P 型半导体
18
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
四
版
童
诗
(a)N 型半导体
(b) P 表示法
19
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。
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
第 磷、锑、砷等，即构成 N 型半导体(或称电子型
四 版
半导体)。
童
诗 白
常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
14
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。
白
1
导言
5. 学习方法
重点掌握基本概念；基本电路的结构、性能特点；基本分析估算方法。
6. 课时及成绩评定标准
课时：80学时=64(理论）+16（实验） 平时10%+实验30%+卷面60%
第 7. 教学参考书
四
康华光主编，《电子技术基础》 模拟部分 第三版，高教出版社
版
陈大钦主编，《模拟电子技术基础问答：例题 • 试题》，
四 7 信号的运算和处理（6学时）
版 童
8 波形的发生和信号的转换（6学时）
诗 9 功率放大电路（4学时）
白 10 直流稳压电源（8学时）
3
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
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。
第
四
少子
版 童
的运动与
诗 多子运动
白 方向相反
内电场 Uho
22
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；