01第一章与第二章绪论与常用半导体器件原理
第一章--半导体器件讲解
输
RB 入
UEE
电 路
输 出
IE 电
路
共射极放大电路
2、三极管内部载流子的传输过程
a）发射区向基区注入电子，
形成发射极电流 iE
b）电子在基区中的扩散与复 IB
合，形成基极电流 iB c）集电区收集扩散过来的电
RB
子，形成集电极电流 iC
UBB
IC N RC
P UCC N
IE
另外，集电结的反偏也形成集电区中的少子空穴 和基区中的少子电子的漂移运动，产生反向饱和电流 ICBO。
1.3 半导体三极管
一、三极管的结构及类型
半导体三极管是由两个背靠背的PN结 构成的。在工作过程中，两种载流子（电 子和空穴）都参与导电，故又称为双极型 晶体管，简称晶体管或三极管。
两个PN结，把半导体分成三个区域。 这三个区域的排列，可以是N-P-N，也可以 是P-N-P。因此，三极管有两种类型：NPN 型和PNP型。
第一章 半导体器件
1.1 半导体基础知识 1.2 PN结（半导体二极管） 1.3 半导体三极管
1.1 半导体基础知识
半导体器件是用半导体材料制成的电 子器件。常用的半导体器件有二极管、三 极管、场效应晶体管等。半导体器件是构 成各种电子电路最基本的元件。
一、半导体的导电特征
导体：金、银、铜铁、铝等容易传导电流的物质 绝缘体: 橡胶、木头、石英、陶瓷等几乎不传导电流的物质 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质， 如硅、锗、硒、砷化钾等。
稳压管是一种用特殊工艺制造的半导体二极管，稳 压管的稳定电压就是反向击穿电压。稳压管的稳压作用 在于：电流增量很大，只引起很小的电压变化。
i/mA
8
4
半导体器件的基础知识
向电压—V（BR）CBO。 当集电极开路时，发射极与基极之间所能承受的最高反
向电压—V（BR）EBO。
精选课件
28
1.2 半导体三极管
③ 集电极最大允许耗散功率 PCM 在三极管因温度升高而引起的参数变化不超过允许值时， 集电极所消耗的最大功率称集电极最大允许耗散功率。
三极管应工作在三极 管最大损耗曲线图中的安 全工作区。三极管最大损 耗曲线如图所示。
热击穿：若反向电流增大并超过允许值，会使 PN 结烧 坏，称为热击穿。
结电容：PN 结存在着电容，该电容为 PN 结的结电容。
精选课件
5
1.1 半导体二极管
1.1.3 半导体二极管
1．半导体二极管的结构和符号 利用 PN 结的单向导电性，可以用来制造一种半导体器 件 —— 半导体二极管。 电路符号如图所示。
将两个 NPN 管接入判断 三极管 C 脚和 E 脚的测试电 路，如图所示，万用表显示阻
值小的管子的 值大。
4．判断三极管 ICEO 的大小 以 NPN 型为例，用万用 表测试 C、E 间的阻值，阻值 越大，表示 ICEO 越小。
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33
1.2 半导体三极管
1.2.6 片状三极管
1．片状三极管的封装 小功率三极管：额定功率在 100 mW ~ 200 mW 的小功率 三极管，一般采用 SOT-23形式封装。如图所示。
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21
1.2 半导体三极管
由图可见： （1）当 V CE ≥ 1 V 时，特性曲线基本重合。 （2）当 VBE 很小时，IB 等于零，三极管处于截止状态。
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22
1.2 半导体三极管
（3）当 VBE 大于门槛电压（硅管约 0.5 V，锗管约 0.2 V） 时，IB 逐渐增大，三极管开始导通。
常用半导体器件原理
高压能力
IGBT可承受高压，适用于高 压应用，如电动汽车和工业 电机控制。
高开关速度
IGBT具有较快的开关速度， 可实现高频率的开关操作。
低饱和压降
由于其低饱和压降，IGBT能 够在低功耗状态下工作。
光电子器件的工作原理和应用
光电子器件将光能转换为电能或通过光控制电流。它们在通信技术、太阳能电池和光传感器等领域发挥 着重要作用。
需要负电压来控制MOSFET的导通，其导通电阻较高。
3
应用领域
从CPU到手机，各种电子设备都离不开MOSFET的快速开关特性。
JFET的工作原理和应用
JFET是一种具有电压控制的场效应管。它基于电场控制电荷分布，实现信号放大和调制功能。JFET广 泛应用于放大电路和高频应用中。
1 结构简单
JFET由一个N型或P型 半导体材料形成，具有 简单可靠的箭头指向的方向代 表电流流动的方向。
整流二极管
整流二极管将交流电转换为直流电。它在电力系 统和电源供应中使用广泛。
三极管的工作原理和分类
三极管是一种三端口的半导体器件。它可以放大电流和电压，是许多电子设备的核心部件。常见的三极 管有NPN型和PNP型。
NPN型
基极与发射极之间的电流决定了集电极电流的放大倍数。
PNP型
NPN型的相反极性。它可以用于特定的电路设计和应用需求。
MOSFET的工作原理和应用
MOSFET是一种重要的场效应管。它通过改变栅电压来控制漏电流，实现开关和放大功能。MOSFET 广泛用于微处理器和功率电子设备。
1
增强型MOSFET
通过提供正向电压来激活MOSFET，其导通电阻较低。
2
耗尽型MOSFET
化合物半导体
半导体物理1-8章重点总结
半导体重点总结（1-7章）绪论1. 制作pn 结的基本步骤。
（重点，要求能够画图和看图标出步骤）第一章． 固体晶体结构1. 半导体基本上可以分为两类：位于元素周期表IV 元素半导体材料和化合物半导体材料。
大部分化合物半导体材料是III 族和V 族化合形成的。
2. 元素半导体，如：Si 、Ge ； 双元素化合物半导体，如：GaAs （III 族和V 族元素化合而成）、InP 、ZnS 。
类似的也有三元素化合物半导体。
3. 固体类型：（a ）无定形（b ）多晶（c ）单晶 图见P6 多晶：由两个以上的同种或异种单晶组成的结晶物质。
多晶没有单晶所特有的各向异性特征 准晶体: 有长程的取向序，沿取向序的对称轴方向有准周期性，但无长程周期性。
似晶非晶。
4. 原胞和晶胞：原胞是可以通过重复形成晶格的最小晶胞。
晶胞就是可以复制出整个晶体 的小部分晶体。
5. （a ）简立方 1 个原子（b ）体心立方 2 个原子（c ）面心立方 4 个原子计算方法：顶点的一个原子同时被8个晶胞共享，因此对于所求晶胞而言只占有了该原子的1/8；边上、面心和体心原子分别同时被4,2,1个晶胞共享，对于所求晶胞而言分别占有了该原子的1/4,1/2,1/2.如此计算。
例如（c ）图中8*1/8+6*1/2=1+3=4. 6. 晶格常数：所取的立方体晶胞的边长。
单位为A ,1A=10^-8cm. 7. 原子体密度：原子个数/体积。
比如上图（c ）假设晶格常数为5A 。
求原子体密度。
8．密勒指数（取面与x,y,z 平面截距的倒数）：密勒指数描述晶面的方向，任何平行平面都有相同的密勒指数。
9. 特定原子面密度：原子数/截面面积。
计算方法：计算原子面密度时求原子个数的方法与求体密度时的方法类似，但是应当根据面的原子共用情况来计算。
其中有一种较为简便的算法：计算该面截下该原子的截面的角度除处以360，即为该面实际占有该原子的比例。
举例1：计算下图（a ）中所显示面所拥有的原子个数和原子面密度：该面截取了顶角四个原子和体心一个原子，顶角每个原子与面的截面角度为90度，90/360=1/4,体心原子与面的截面角度为360度，360/360=1，所以原子总数,1+1+1/4*4=2()223384 3.210510cm ρ-==⨯⨯个原子/举例2：第一次作业中有一道小题是计算硅晶体在晶面（1,1,1）的面密度，晶格常数为a ，如下图可以知道如图所示的等边三角形的边长为√2*a,三个角顶点截面角度为60度，所以该面实际占据这个三个点的比率都为1/6,三个面心点截面角度为180度，所以该面实际占据这个三个点的比率都为1/2.所以该面拥有原子数为3*1/6+3*1/2=1/2+3/2=2.等边三角形面积为√3/2*a^2,所以可以算出面密度为4/(√3a^2).10. 晶向：与晶面垂直的矢量（在非简立方体晶格中不一定成立）。
常用半导体器件原理
常用半导体器件原理
半导体器件是由半导体物质构成的一类特殊的电子元件，它们能够控
制电子电路中的电势。
它们主要应用于控制电流的开关，放大信号，调节
频率或连接电路的功能。
下面将介绍一些常用的半导体器件原理。
1、微处理器：
微处理器是一种基于数字技术的处理器，它可以处理复杂的数据。
它
可以控制、逻辑控制和数据处理，它能够在计算机系统中对输入数据进行
实时处理，它还可以对外输出控制信号。
微处理器通常由多个门、寄存器、状态寄存器、计算寄存器、累加器、指令寄存器和控制器等组成。
2、晶体管：
晶体管是最基本的半导体器件，它是由晶体管和三个极（正极、负极
和中间极）组成的电子器件，它有三个端子，它能控制电子电路的电流，
也可以放大输入的信号。
晶体管（通常简称为“管”）可以用来放大、限幅、滤波和截止信号、运算或抑制信号。
3、双极型晶体管：
双极型晶体管是一种两极电子器件，它是由两个晶体管组成的，它有
四个端子，它能够控制电子电路的电流。
双极型晶体管的两个极子之间电
势相反，信号由晶体管的一路传送到另一路。
双极型晶体管可以放大信号，也可以控制电子电路的开关，也可以实现反相输出功能。
第一章 半导体材料绪论
李斌斌 南京航空航天大学
《半导体材料》教材
教材： 《半导体材料》，邓志杰等编，化学工业出版社 参考书目： 1. 《半导体材料》杨树人 等编，科学出版社
2. 《半导体物理学》刘思科等编，国防工业出版社
讲课内容
第一章 绪论 第二章 半导体材料的基本性质 第三章 元素半导体材料 第四章 化合物半导体材料 第五章 固溶体半导体材料 第六章 非晶、有机和微结构半导体材料 第七章 半导体器件基础 第八章 半导体电子材料 第九章 半导体光电子材料 第十章 其他半导体材料 第十二章 半导体材料的制备
光生伏特效应是半导体材料的特有性质 之四
照片
光生伏特效应
1.1.6 半导体的特有性质－霍尔效应
1879年，霍尔(E.H. Hall) 在研究通有电流的导 体在磁场中受力，发现在垂直于磁场和电流 的方向上产生了电动势，这个电磁效应称为 “霍尔效应”。 “霍尔效应”就是为纪念霍尔而命名的。 利用“霍尔效应”可以测量半导体材料的载 流子浓度、迁移率、电阻率、霍尔系数等重 要参数。 霍尔效应是半导体材料的特有性质之五
第一章 绪论
1.1 半导体材料的发展简史
1.2 半导体材料的发展趋势 1.3 半导体材料的分类
1.1.1 首次报道半导体
伏特 A. Volta (1745~1827)，意大利物理学家 国际单位制中,电压的单位伏即为纪念他而命 名。 1800年，他发明了世界上第一个伏特电池， 这是最早的直流电源。从此，人类对电的研 究从静电发展到流动电，开拓了电学的研究 领域。 他利用静电计对不同材料接地放电，区分了 金属，绝缘体和导电性能介于它们之间的 “半导体”。 他在给伦敦皇家学会的一篇论文中首先使用 了“Semiconductor”（半导体）一词。
半导体器件 绪论
Source Gate
Gate Source Drain
Drain
Gate Oxide
Sapphire Substrate
Appenzeller, et al., PRL, 93, 19, 2019
Liu, et al., Nano Letters, 6, 34, 2019
2019/9/13
半导体器件物理
S
D
SiO2
Si back gate
High-quality nanotubes can be grown at specific positions
2.6 nm in diameter
1 mm
1.0 nm in diameter
1 mm
2019/9/13
IDS(nA)
-60 -50 -40 -30 -20 -10
Si Substrate
5 nm
Tri-Gate
Nanowire
5 nm
S DS
G
III-V Carbon Nanotube
FET
Future options subject to research & change
半导体器件物理
24
中国科学技术大学物理系微电子专业
2019/9/13
半导体器件物理
0 0.0 -0.2
半导体器件物理
-0.4 -0.6 VDS(V)
Vg: -4 V 0V
2V 6V
-0.8 -1.0 33
中国科学技术大学物理系微电子专业 Toward Integrated Nanotube Systems
N-type Field Effect Transistor
01 第一章与第二章 绪论与常用半导体器件原理PPT课件
17
西安电子科技大学微电子学院 张∙进17成∙
第一章 绪论
1.3 本书的教学路线图（MAP---地图） 1. 为什么需要放大器？
2. 寻找受控源----放大器件
3. 构建合理有效的放大电路，设置合适的“工作点”
4. 利用“小信号模型”来简化放大器的分析和计算5. Biblioteka 进“负反馈”来稳定和改善放大器性能
电路定义：把晶体管、二极管、电阻、电容、电感等元器件及布线连接在一 起，实现一定功能的电子系统。
电路分类: 按功能分：模拟电路、数字电路、数/模混合电路 按形式分：印制板电路、薄厚膜混合集成电路、半导体集成电路
电路发展趋势： SoC（系统集成、片上系统）
电路的作用： 将人类带入智器时代（石器时代、金属时代、机械时代、半导体时代）
授课思路：（由简单到复杂，由基础到应用） 绪论，常用半导体器件，单元电路（放大电路、电流源电路），集成运算放 大器，反馈放大器与震荡器，运算电路(应用)，滤波器，功率放大器，电源 电路
教师联系方式： 电子邮件：jchzhang@
3
西安电子科技大学微电子学院 张进∙ 3成∙
第一章 绪论
6. 集成运算放大器应用是重点
4
西安电子科技大学微电子学院 张进∙ 4成∙
第一章 绪论
电路 Electrical circuit
电子回路，是由电气设备和元器件（用电器），按一定方式联接起来，为电荷流
通提供了路径的总体，也叫电子线路或称电气回路，简称网络或回路。如电阻、电容、
电感、二极管、三极管和开关等，构成的网络。
根据所处理信号的不同，电子电路可以分为模拟电路和数字电路。
模拟电路
是由自然界产生周期性变化的连续物理自然变量，在将连续性物理自然变量转换
《模拟电子技术基础》教学教案
《模拟电子技术基础》教学教案第一章：绪论1.1 课程介绍1.2 模拟电子技术的基本概念1.3 模拟电子技术的发展历程1.4 模拟电子技术的应用领域第二章：常用半导体器件2.1 半导体基础知识2.2 晶体管的结构与工作原理2.3 场效应晶体管的结构与工作原理2.4 晶体二极管的结构与工作原理2.5 晶体三极管的结构与工作原理第三章：放大电路基础3.1 放大电路的基本概念3.2 放大电路的分类与性能指标3.3 放大电路的基本分析方法3.4 放大电路的频率响应3.5 放大电路的稳定性与调整第四章：集成运算放大器4.1 运算放大器的基本概念4.2 运算放大器的内部结构与工作原理4.3 运算放大器的性质与参数4.4 运算放大器的基本应用电路4.5 运算放大器的线性应用与非线性应用第五章：模拟信号处理5.1 滤波器的基本概念5.2 滤波器的分类与性能指标5.3 低通滤波器的原理与设计5.4 高通滤波器的原理与设计5.5 带通滤波器和带阻滤波器的原理与设计5.6 滤波器的应用实例第六章：直流稳压电源6.1 稳压电源的基本概念6.2 稳压电源的电路组成6.3 稳压二极管与稳压电路6.4 线性稳压电源的工作原理6.5 开关稳压电源的工作原理第七章：信号运算与处理7.1 模拟运算放大器的基本应用7.2 模拟信号运算与处理的基本概念7.3 模拟信号运算放大器的比例运算7.4 模拟信号运算放大器的积分与微分运算7.5 模拟信号运算放大器的对数与指数运算第八章：模拟信号转换8.1 模数转换器（ADC）的基本概念8.2 模数转换器的工作原理与类型8.3 模拟信号到数字信号的转换过程8.4 数模转换器（DAC）的基本概念8.5 数模转换器的工作原理与类型第九章：振荡电路9.1 振荡电路的基本概念9.2 LC振荡电路的工作原理9.3 RC振荡电路的工作原理9.4 石英晶体振荡电路的工作原理9.5 振荡电路的应用实例第十章：调制与解调10.1 调制与解调的基本概念10.2 调幅（AM）的原理与实现10.3 调频（FM）的原理与实现10.4 调相（PM）的原理与实现10.5 解调电路的原理与实现第十一章：功率放大器11.1 功率放大器的基本概念11.2 功率放大器的分类与性能指标11.3 甲类功率放大器的工作原理11.4 乙类功率放大器的工作原理11.5 甲乙类功率放大器的应用与选择第十二章：模拟集成电路12.1 集成电路的基本概念12.2 模拟集成电路的分类与性能12.3 集成电路的制造工艺12.4 常用模拟集成电路的功能与原理12.5 模拟集成电路的应用与设计第十三章：数字电路与模拟电路的接口13.1 数字电路与模拟电路的接口概念13.2 模拟信号与数字信号的转换原理13.3 数字模拟转换器（DAC）的原理与应用13.4 模拟数字转换器（ADC）的原理与应用13.5 数字电路与模拟电路接口电路的设计与分析第十四章：噪声与滤波14.1 电子系统中的噪声来源14.2 噪声的度量与控制14.3 滤波器在电子系统中的应用14.4 线性滤波器的设计与分析14.5 非线性滤波器的设计与分析第十五章：模拟电子技术在实际应用中的案例分析15.1 模拟电子技术在通信系统中的应用15.2 模拟电子技术在信号处理中的应用15.3 模拟电子技术在医疗设备中的应用15.4 模拟电子技术在消费电子产品中的应用15.5 模拟电子技术在工业控制中的应用重点和难点解析重点：1. 模拟电子技术的基本概念、发展历程和应用领域。
半导体器件基本原理 .ppt
电子
Si
Si
+
PSi
Si
Si
Si
P
•这种以自由电子导电作为主要导电方式的半导体 称为电子型半导体或N（Negative）型半导体。
•通过掺杂，半导体材料中电子载流子数目将比本 征激发的载流子多几十万倍。 •掺杂激发的载流子浓度主要取决于掺杂的浓度， 体材料的性能可以得到很好的控制。
如果不考虑本征激发，N型半导体的空穴浓度 大还是电子浓度大？
在“紧密”接触的PN结区域，会发生什么？
P
空穴扩散
N
－－ ＋＋ －－ ＋＋ － －内电场＋ ＋ －－ ＋＋ －－ ＋＋
电子扩散
PN结的形成
1、P型和N型半导体相邻； 2、由于两者空穴和电子浓度的差别，电子和空穴在 交界处产生扩散运动；
3、扩散到对方的载流子由于浓度较低，称为少数载 流子；
4、P型区由于空穴的扩散，留下带负电的原子，而N 型区由于电子的扩散，留下带正电的原子；
+4
+4
+4
+4
本征半导体的本征激发
空穴
+4
+4
自由电子
+4
+4
束缚电子
本征半导体中电子和空穴的浓度哪个更高？
本征半导体的导电机理
+4
+4
+4
+4
空穴的存在将吸引临近的价 电子来填补，这个过程称为 复合
价电子的移动也可以理解为 空穴反方向在迁移
空穴的迁移相当于正电荷的 移动，因此空穴也可以认为 是载流子
PN结的热效应
本征激发是PN结受温度影响重要起因。
• PN结存在工作温度的上限。
《模拟电子技术基础》教学教案
《模拟电子技术基础》教学教案第一章：绪论1.1 教学目标让学生了解模拟电子技术的基本概念和特点使学生掌握模拟电子技术在工程应用中的重要性培养学生对模拟电子技术的兴趣和好奇心1.2 教学内容模拟电子技术的定义和发展历程模拟电子技术的基本特点和应用领域模拟电子技术在工程实践中的重要性1.3 教学方法采用讲授法，讲解模拟电子技术的概念和特点通过实例分析，使学生了解模拟电子技术在实际应用中的作用引导学生进行思考和讨论，培养学生的创新意识1.4 教学评估课堂问答：检查学生对模拟电子技术概念的理解程度第二章：常用半导体器件2.1 教学目标让学生掌握半导体器件的基本原理和特性使学生能够识别和使用常用的半导体器件培养学生对半导体器件在电路中的应用能力2.2 教学内容半导体的基本概念和性质常用半导体器件的结构和特性半导体器件的应用电路及功能2.3 教学方法采用讲解法，介绍半导体器件的基本原理和特性通过实验演示，使学生能够直观地观察半导体器件的工作状态引导学生进行实践操作，培养学生的动手能力2.4 教学评估课堂问答：检查学生对半导体器件原理的理解程度实验报告：评估学生在实验中对半导体器件的应用能力第三章：基本放大电路3.1 教学目标让学生了解放大电路的基本原理和分类使学生掌握基本放大电路的设计和分析方法培养学生对放大电路在模拟电路中的应用能力3.2 教学内容放大电路的基本原理和分类基本放大电路的设计和分析方法放大电路的应用实例及功能3.3 教学方法采用讲解法，介绍放大电路的基本原理和分类通过仿真实验，使学生能够直观地观察放大电路的工作状态引导学生进行实践操作，培养学生的动手能力3.4 教学评估课堂问答：检查学生对放大电路原理的理解程度实验报告：评估学生在实验中对放大电路的应用能力第四章：集成运算放大器4.1 教学目标让学生了解集成运算放大器的基本原理和特性使学生掌握集成运算放大器的应用电路及功能培养学生对集成运算放大器在模拟电路中的应用能力4.2 教学内容集成运算放大器的基本原理和特性集成运算放大器的应用电路及功能集成运算放大器的选择和使用方法4.3 教学方法采用讲解法，介绍集成运算放大器的基本原理和特性通过实验演示，使学生能够直观地观察集成运算放大器的工作状态引导学生进行实践操作，培养学生的动手能力4.4 教学评估课堂问答：检查学生对集成运算放大器原理的理解程度实验报告：评估学生在实验中对集成运算放大器的应用能力第五章：模拟信号处理5.1 教学目标让学生了解模拟信号处理的基本原理和方法使学生掌握模拟信号处理电路的设计和分析方法培养学生对模拟信号处理在实际应用中的创新能力5.2 教学内容模拟信号处理的基本原理和方法模拟信号处理电路的设计和分析方法模拟信号处理的应用实例及功能5.3 教学方法采用讲解法，介绍模拟信号处理的基本原理和方法通过仿真实验，使学生能够直观地观察模拟信号处理电路的工作状态引导学生进行实践操作，培养学生的动手能力5.4 教学评估课堂问答：检查学生对模拟信号处理原理的理解程度实验报告：评估学生在实验中对模拟信号处理电路的应用能力第六章：数字电子技术基础6.1 教学目标让学生了解数字电子技术的基本概念和特点使学生掌握数字电子技术在工程应用中的重要性培养学生对数字电子技术的兴趣和好奇心6.2 教学内容数字电子技术的定义和发展历程数字电子技术的基本特点和应用领域数字电子技术在工程实践中的重要性6.3 教学方法采用讲授法，讲解数字电子技术的概念和特点通过实例分析，使学生了解数字电子技术在实际应用中的作用引导学生进行思考和讨论，培养学生的创新意识6.4 教学评估课堂问答：检查学生对数字电子技术概念的理解程度第七章：常用数字逻辑器件7.1 教学目标让学生掌握数字逻辑器件的基本原理和特性使学生能够识别和使用常用的数字逻辑器件培养学生对数字逻辑器件在电路中的应用能力7.2 教学内容数字逻辑器件的基本概念和性质常用数字逻辑器件的结构和特性数字逻辑器件的应用电路及功能7.3 教学方法采用讲解法，介绍数字逻辑器件的基本原理和特性通过实验演示，使学生能够直观地观察数字逻辑器件的工作状态引导学生进行实践操作，培养学生的动手能力7.4 教学评估课堂问答：检查学生对数字逻辑器件原理的理解程度实验报告：评估学生在实验中对数字逻辑器件的应用能力第八章：数字电路设计8.1 教学目标让学生了解数字电路设计的基本原理和方法使学生掌握数字电路设计的过程和技巧培养学生对数字电路设计在实际应用中的创新能力8.2 教学内容数字电路设计的基本原理和方法数字电路设计的过程和技巧数字电路设计的应用实例及功能8.3 教学方法采用讲解法，介绍数字电路设计的基本原理和方法通过仿真实验，使学生能够直观地观察数字电路设计的工作状态引导学生进行实践操作，培养学生的动手能力8.4 教学评估课堂问答：检查学生对数字电路设计原理的理解程度实验报告：评估学生在实验中对数字电路设计的应用能力第九章：数字信号处理9.1 教学目标让学生了解数字信号处理的基本原理和方法使学生掌握数字信号处理电路的设计和分析方法培养学生对数字信号处理在实际应用中的创新能力9.2 教学内容数字信号处理的基本原理和方法数字信号处理电路的设计和分析方法数字信号处理的应用实例及功能9.3 教学方法采用讲解法，介绍数字信号处理的基本原理和方法通过仿真实验，使学生能够直观地观察数字信号处理电路的工作状态引导学生进行实践操作，培养学生的动手能力9.4 教学评估课堂问答：检查学生对数字信号处理原理的理解程度实验报告：评估学生在实验中对数字信号处理电路的应用能力第十章：综合应用与实践10.1 教学目标让学生掌握模拟电子技术和数字电子技术的综合应用使学生能够独立完成复杂的电子系统设计和分析培养学生解决实际电子工程问题的能力10.2 教学内容模拟电子技术与数字电子技术的综合应用案例复杂电子系统的设计和分析方法实际电子工程问题的解决策略10.3 教学方法采用案例教学法，分析模拟电子技术与数字电子技术的综合应用通过项目驱动，让学生参与复杂电子系统的设计和分析引导学生进行创新实践，培养学生的工程能力10.4 教学评估项目报告：评估学生在项目中对模拟电子技术和数字电子技术的综合应用能力课堂展示：检查学生对复杂电子系统设计和分析的理解程度综合测试：评估学生解决实际电子工程问题的能力1. 教学目标让学生理解模拟电子技术的基本概念和原理使学生掌握常用半导体器件的结构、特性和应用培养学生运用模拟电子技术解决实际问题的能力2. 教学内容半导体的基本概念、性质和制备方法常用半导体器件（如二极管、晶体管、集成电路等）的结构和特性模拟电子技术在实际工程应用中的典型案例分析3. 教学方法采用讲授法，讲解模拟电子技术的基本原理和概念通过实验演示，让学生亲身体验半导体器件的工作状态结合实例分析，培养学生的实际应用能力4. 教学评估课堂问答：检查学生对模拟电子技术基本原理的理解程度课后作业：要求学生完成相关的半导体器件应用案例第一章：绪论模拟电子技术的定义和发展历程模拟电子技术的应用领域和重要性半导体导电性的基本原理第二章：半导体器件基础半导体的基本概念和性质常用半导体器件（如二极管、晶体管等）的结构和特性半导体器件的参数和应用第三章：放大器电路放大器电路的基本原理和类型放大器电路的设计和分析方法放大器电路的应用实例第四章：振荡器和滤波器振荡器的工作原理和类型滤波器的原理和设计方法振荡器和滤波器的应用案例第五章：模拟电子技术在工程应用中的案例分析模拟电子技术在信号处理中的应用模拟电子技术在通信系统中的应用模拟电子技术在控制系统和功率电子中的应用。
半导体器件原理 绪论
晶体结构----单晶半导体材料
晶体中原子的周期性排列称为晶格，整个晶格可以用
单胞来描述，重复单胞能够形成整个晶格。 三种立方晶体单胞
金属原子分布在立方体 的八个角上，且每个原 子都有六个等距的邻近 原子。
八个原子处于立方体的 角上，一个原子处于立 方体的中心。每一个原 子有八个最邻近原子。
硅、锗都是由单一原子所 组成的元素半导体，均为 周期表第IV族元素。 20世纪50年代初 期，锗曾是最主要的 半导体材料； 60年代初期以后， 硅已取代锗成为半导 体制造的主要材料。
周期 2 3 Mg
镁
II
III B
硼
IV C
炭
V N
氮
VI
Al
铝
Si
硅
P
磷
S
硫
4 5 6
Zn
锌
Ga
镓
Ge
锗
As
砷
Se
导带或者被部分 填充，或者与价 带重叠。很容易 产生电流。
金属：不含禁带，半导体：含禁带，绝缘体：禁带较宽
§1.4 半导体中的载流子
载流子：能够自由移动的电子和空穴；
电子：带负电的导电载流子，是价电子脱离原子束
缚后形成的自由电子，对应于导带中占据的电子。 空穴：带正电的导电载流子，是价电子脱离原子束 缚后形成的电子空位，对应于价带中的电子空位。
§1.1 半导体材料
§1.2 晶体结构
§1.3 能带 §1.4 半导体中的载流子 §1.5 半导体掺杂 §1.6 半导体中的载流子及其输运
§1.7 半导体中的光电特性
半导体物理基础
§1.1 半导体材料
1、什么是半导体？ Semiconductor 固体材料从导电特性上分成： 超导体、导体、半导体、绝缘体
第一章 半导体器件
硼原子
P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。
第一章 半导体器件
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三、杂质半导体的示意表示法
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － P 型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N 型半导体
势垒电容：势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时， 就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出 的电容是势垒电容CT。 扩散电容：为了形成正向电流 （扩散电流），注入P 区的少子 （电子）在P 区有浓度差，越靠 近PN结浓度越大，即在P 区有电 子的积累。同理，在N区有空穴的 积累。正向电流大，积累的电荷 多。这样所产生的电容就是扩散 电容CD。
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1.1.2 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导 体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的 某种载流子浓度大大增加。 N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体， 也称为（电子半导体）。
P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也 称为（空穴半导体）。
第一章 半导体器件 内电场越强，就使漂移
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运动越强，而漂移使空 间电荷区变薄。 P型半导体
漂移运动 内电场E N型半导体
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第一章 绪论
1.2 模拟电路特点及主要应用领域
信号是信息的载体
信息是信号的内容
电信号：随时间变化的电流或电压。
（电容电荷量、线圈磁通量、空间电磁场）
非电物理量 传感器 电信号
模拟信号：幅度与时间都是连续的
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根据所处理信号的不同，电子电路可以分为模拟电路和数字电路。 模拟电路
是由自然界产生周期性变化的连续物理自然变量，在将连续性物理自然变量转换 为连续的电信号，并通过运算连续性电信号的电路即称为模拟电路。模拟电路对电信 号的连续性电压、电流进行处理。
最典型的模拟电路应用包括：放大电路、振荡电路、线性运算电路（加法、减法、 乘法、除法、微分和积分电路）。运算连续性电信号。 数字电路
模拟电子技术基础
西安电子科技大学微电子学院 主讲教师：张进成
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教材：模拟电子技术基础，孙肖子主编，高等教育出版社，2013年2月
授课思路：（由简单到复杂，由基础到应用） 绪论，常用半导体器件，单元电路（放大电路、电流源电路），集成运算放 大器，反馈放大器与震荡器，运算电路(应用)，滤波器，功率放大器，电源 电路
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第一章 绪论 1.3 本书的教学路线图（MAP---地图） 1. 为什么需要放大器？
2. 寻找受控源----放大器件 3. 构建合理有效的放大电路，设置合适的“工作点” 4. 利用“小信号模型”来简化放大器的分析和计算 5. 引进“负反馈”来稳定和改善放大器性能 6. 集成运算放大器应用是重点 7. 以增大功率和提高效率为线索，
电路发展趋势： SoC（系统集成、片上系统）
电路的作用： 将人类带入智器时代（石器时代、金属时代、机械时代、半导体时代）
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第一章 绪论
电路 Electrical circuit 电子回路，是由电气设备和元器件（用电器），按一定方式联接起来，为电荷流
通提供了路径的总体，也叫电子线路或称电气回路，简称网络或回路。如电阻、电容、 电感、二极管、三极管和开关等，构成的网络。
(只介绍与本课有关的三大事件) 1.1.1 电子管的发明
1904年英国物理学家和电气工程师弗莱明发明了电子管(电真空器件) ，并获得了发明专利权。人类第一只电子管的诞生，使人类找到了一 种实现电信号放大、产生、变换、控制与处理的核心器件。
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第一章 绪论
1.1 电子器件与电子电路发展史概要
教师联系方式： 电子邮件：jchzhang@
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第一章 绪论
电路定义：把晶体管、二极管、电阻、电容、电感等元器件及布线连接在一 起，实现一定功能的电子系统。
电路分类: 按功能分：模拟电路、数字电路、数/模混合电路 按形式分：印制板电路、薄厚膜混合集成电路、半导体集成电路
1.1.1 电子管的发明
电真空器件：利用电子在真空状态下运行的电子器件。 基本工作条件：第一个前提是真空，第是要有电子发射； 器件举例：以前常见电子管有二极管、三极管、四极管和其他多极管、 复合管（如双三极管）等等。 示波管、显像管、摄像管也是电真空器件。 目前常用：微波波段的速调管、行波管、磁控管、回旋管
中功率行波管： 工作电压10～ 30KV﹐频带宽 度为15%～20%
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第一章 绪论
1.1.2 晶体管的发明
由贝尔实验室理论物理学家威廉·肖克利（1910--1989年）、 理论物理学家约翰·巴丁（1908--1991年） 实验物理学家沃尔特·布拉顿（1902--1987年） 三人组成的研究小组于1947年12月发明了具有放大作用的 点触式晶体三极管
亦称为逻辑电路 , 将连续性的电讯号，转换为不连续性定量的电信号，并运算不 连续性定量电信号的电路，称为数字电路。数字电路中，信号大小为不连续并定量化 的电压状态。多数采用布尔代数逻辑电路对定量后信号进行处理。
典型数字电路有: 振荡器、寄存器、加法器、减法器等。 西安电子科技大学微电子学院 张进∙ 成4 ∙
1956年三人获得了诺贝尔物理学奖。
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第一章 绪论
1.1.3 集成电路的发明
1958年9月12日美国德州仪器公司年轻工程师 杰克·基尔比（Jack S. Kilby，34岁）发明了 世界第一片集成电路---相移振荡器，成功地实现了 把电子器件（电阻、电容、晶体管）集成在一块 半导体材料上的构想，而获得了集成电路发明专利权。
讲解和学习“功率电路和电源管理” 一章。
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第一章 绪论
电子系统 = 模拟电路 + 数字电路
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第一章 绪论
电子系统 = 模拟电路 &#∙ 成6 ∙
第一章 绪论 电子系统 = 模拟电路 + 数字电路
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第一章 绪论
1.1 电子器件与电子电路发展史概要
第一章 绪论 模拟信号： 时间和数值（幅度）都连续
采样数据信号(也归模拟信号)： 时间离散， 数值（幅度）连续
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第一章 绪论
数字信号：时间和数值（幅度）都离散
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第一章 绪论
模拟电路的主要内容及应用领域
本书将介绍除DDS,调制解调以外的全部内容
真空微波功率器件的应用： 微波炉：磁控管；雷达：行波管、速调管 治疗癌症用加速器(理疗)：速调管、磁控管 工业辐照加速器(食物保鲜等)：速调管、磁控管
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第一章 绪论
1.1 电子器件与电子电路发展史概要
1.1.1 电子管的发明
北京正负电子对 撞机：16个脉冲 功率为50MW的 S波段速调管