模拟电子技术基础(第4版华成英)ppt课件
合集下载
模拟电子技术基础(第4版)ppt课件
多子浓度高
多子浓度很 低，且很薄
面积大
晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
华成英 hchya@
二、晶体管的放大原理
（发射结正偏） uBE U on 放大的条件 （集电结反偏） uCB 0，即 uCE uBE
少数载流 子的运动 因集电区面积大，在外电场作用下大 部分扩散到基区的电子漂移到集电区 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 因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区 基区空穴 的扩散
华成英 hchya@
§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
华成英 hchya@
一、晶体管的结构和符号
为什么有孔？
小功率管
中功率管
大功率管
华成英 hchya@
2、本征半导体的结构
共价键
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。
指数曲线
若正向电压 UT，则i ISe u
u UT
若反向电压u UT，则i IS
2. 伏安特性受温度影响
反向特性为横轴的平行线
T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓ →反向饱和电流IS↑，U(BR) ↓ 增大1倍/10℃
T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移
华成英 hchya@
华成英 hchya@
模拟电子技术基础-清华大学 华成英-全套完整版ppt课件
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） 他们在1947年11月底发明了晶 体管，并在12月16日正式宣布“晶 体管”诞生。1956年获诺贝尔物理 学奖。巴因所做的超导研究于1972 年第二次获得诺贝尔物理学奖。
2. 实践性
➢ 常用电子仪器的使用方法 ➢ 电子电路的测试方法 ➢ 故障的判断与排除方法 ➢ EDA软件的应用方法
华成英 hchya@
五、如何学习这门课程
1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法
➢ 基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万 变不离其宗”。 ➢ 基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种 多样的。 ➢ 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标 和描述方法，因而有不同的分析方法。 2. 注意定性分析和近似分析的重要性 3. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题 ➢ 根据需求，最适用的电路才是最好的电路。 ➢ 要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。 4. 注意电路中常用定理在电子电路中的应用
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。
学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！
华成英 hchya@
1. 电子电路中信号的分类
“1”的倍数
➢数字信号：离散性
介于K与K+1之 间时需根据阈值 确定为K或K+1
“1”的电 压当量
任何瞬间的任何 值均是有意义的
模电课件模拟电子技术基础第四童诗白华成英ppt
集成运算放大器的分析和设计
• 分析 • 输入电阻和输出电阻的分析，以及频率特性的分析。 • 线性范围和非线性失真的分析。 • 直流和交流性能的分析。 • 设计 • 选择合适的晶体管和电阻器。 • 设计合适的偏置电路和反馈电路。 • 进行频率补偿和稳定性分析。
集成运算放大器的应用
作为通用放大器使用，用于各种不同的信号放大场合 。
THANK YOU.
反馈的极性
正反馈用“+”表示，负反馈用“-”表示 。
正反馈
使放大器的净输入信号增加。
负反馈对放大电路性能的影响
提高放大倍数的稳定性
展宽频带
由于环境温度的变化，晶体管的放大倍数会 发生变化，加入负反馈后，可以减小这种变 化。
由于负反馈的作用，使得放大器的上限频率 有所降低，下限频率有所升高，这样频带就 展宽了。
减小非线性失真
负反馈对噪声的抑制作 用
当输入信号为正弦波时，晶体管的输出信号 由于管子的非线性而产生失真，加入负反馈 后，可以使这种失真减小。
在放大器中，噪声是不可避免的，负反馈可 以抑制噪声。
正反馈和自激振荡
自激振荡
在正反馈的作用下，放大器会自己产生信号而输出音调不变的音调。
消除自激振荡的方法
在放大器中引入负反馈来破坏自激振荡的条件。
直流电源及其应用
直流电源
01
它通常由交流电源经整流、滤波和稳压等环 节转换而来。
03
直流电源广泛应用于各种电子设备和系统中 ，如计算机、手机和电动车等。
05
02
直流电源是一种能够提供稳定直流电压的电 子器件。
04
直流电源电压， 保证其正常工作和延长使用寿命。
电子技术的起源与发展
模电课件-第1章-精选文档
（3）运算电路：完成一个或多个信号的各种运算。 （4）信号转换电路： 电压（流）→电流（压）、
直（交）流→交（直）流。
（5）信号发生电路：产生正弦、三角、矩形波等。 （6）直流电源：将交流电转换成不同输出电压和电流的 直流电。
33 MHz
目录
Analog Electronics
1
导言
33 MHz
2 运算放大器 3 二极管及其基本电路 4 晶体三极管及放大电路基础 5 场效应管放大电路 6 模拟集成电路 7 反馈放大电路 8 信号的运算和滤波 9 波形的发生与变换电路 10 直流稳压电源
信号的 信号的 信号的
信号的
提取
传感器 接收器
预处理
隔离、滤波 放大、阻抗 变换
加工
运算、转 换、比较
执行
功率放大 A/D转换
33 MHz
图1.2.1电子信息系统示意图
Analog Electronics
1.2.3
电子信息系统中的模拟电路
信号的 预处理 信号的 加工 信号的 执行
信号的 提取
（1）放大电路：用于信号的电压、电流或功率放大。 （2）滤波电路：用于信号的提取、变换或抗干扰。
Analog Electronics
模拟电子技术基本教程 Fundamentals of Analog Electronics 华成英 主编
33 MHz
Analog Electronics 1. 电子技术的发展简史
电子技术诞生的历史虽短，但深入的领域却是最深最广， 它不仅是现代化社会的重要标志，而且成为人类探索宇宙宏观 世界和微观世界的物质技术基础。 1904年第一只电子器件发明以来，世界电子技术经历了 电子管、晶体管和集成电路等重要发展阶段。
直（交）流→交（直）流。
（5）信号发生电路：产生正弦、三角、矩形波等。 （6）直流电源：将交流电转换成不同输出电压和电流的 直流电。
33 MHz
目录
Analog Electronics
1
导言
33 MHz
2 运算放大器 3 二极管及其基本电路 4 晶体三极管及放大电路基础 5 场效应管放大电路 6 模拟集成电路 7 反馈放大电路 8 信号的运算和滤波 9 波形的发生与变换电路 10 直流稳压电源
信号的 信号的 信号的
信号的
提取
传感器 接收器
预处理
隔离、滤波 放大、阻抗 变换
加工
运算、转 换、比较
执行
功率放大 A/D转换
33 MHz
图1.2.1电子信息系统示意图
Analog Electronics
1.2.3
电子信息系统中的模拟电路
信号的 预处理 信号的 加工 信号的 执行
信号的 提取
（1）放大电路：用于信号的电压、电流或功率放大。 （2）滤波电路：用于信号的提取、变换或抗干扰。
Analog Electronics
模拟电子技术基本教程 Fundamentals of Analog Electronics 华成英 主编
33 MHz
Analog Electronics 1. 电子技术的发展简史
电子技术诞生的历史虽短，但深入的领域却是最深最广， 它不仅是现代化社会的重要标志，而且成为人类探索宇宙宏观 世界和微观世界的物质技术基础。 1904年第一只电子器件发明以来，世界电子技术经历了 电子管、晶体管和集成电路等重要发展阶段。
模拟电子技术华成英,童诗白,第四版,考试重点,学习基础第3章多级放大电路PPT课件
点击此处输入 相关文本内容
第3章 多级放大电路
《模拟电子技术基础》
第3章 多级放大电路
3.1 多级放大电路的耦合方式 3.2 多级放大电路的动态分析 3.3 直接耦合放大电路
第3章 多级放大电路
《模拟电子技术基础》
本章重点和考点：
1、掌握多级放大电路的耦合方式，为集成电路 的学习打好基础
2、掌握直接耦合放大电路中差分放大电路的组态 及动态参数的计算
模拟电子技术
Fundamentals of Analog Electronics
—多媒体教学课件
E-mail:heroncsh216@ Tel:15994095515
第3章 多级放大电路
《模拟电子技术基础》
总体概述
标题添加
点击此处输入相 关文本内容
点击此处输入 相关文本内容
标题添加
点击此处输入相 关文本内容
3、了解多级放大电路中的互补输出级
本章教学时数： 8学时
第3章 多级放大电路
本章讨论的问题：
《模拟电子技术基础》
1.单管放大电路为什么不能满足多方面性能的要求？
2.如何将多个单级放大电路连接成多级放大电路？ 各种连接方式有和特点？
3.直接耦合放大电路的特殊问题是什么？如何解决？
4.差分放大电路与其它基本放大电路有什么区别？ 为什么它能抑制零点漂移？
第3章 多级放大电路
《模拟电子技术基础》
一、零点漂移现象及其产生的原因
1. 什么是零点漂移现象：ΔuI＝0，ΔuO≠0的现象。
产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶 体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。
克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。 典型电路：差分放大电路
模电4版华成英课件0模拟电子技术基础课绪论
02
03
二极管
利用半导体材料制成的单 向导电元件，可用于整流 、检波等电路。
三极管
利用半导体材料制成的多 电极元件，可用于放大、 开关等电路。
集成电路
多个半导体器件集成在一 块芯片上，具有小型化、 高性能、低成本等特点。
电子器件的工作原理
01
电子器件的工作基础是电子的运 动和相互作用，通过控制电子的 运动和相互作用来实现电子器件 的功能。
学习目标
知识目标
掌握模拟电子技术的基本概念、 电路分析方法、放大器、振荡器
、滤波器等基本知识。
能力目标
能够运用所学知识进行模拟电子 电路的分析、设计和实验操作。
素质目标
培养团队协作精神、创新思维和 实践能力，提高解决实际问题的
能力。
学习要求
课前预习
学生需提前预习相关课程内容，了解基本概念和知识点。
音频处理
模拟电子技术在音频处理领域 应用广泛，如音频放大、录音
、混音等。
视频处理
模拟电子技术在视频处理领域 也得到了广泛应用，如电视信 号的传输、视频信号的放大和 处理等。
控制系统
模拟电子技术可以用于各种控 制系统的设计和优化，如温度 控制、压力控制等。
测量仪器
模拟电子技术也广泛应用于各 种测量仪器中，如示波器、信
模电4版华成英课件0模 拟电子技术基础课绪论
目录 CONTENT
• 绪论 • 模拟电子技术概述 • 电子器件基础 • 模拟电路基础 • 课程安排与学习目标
01
绪论
课程背景
模拟电子技术是电子工程学科的重要基础课程，为后续专业课程的学习奠定基础。
随着电子技术的不断发展，模拟电子技术在通信、计算机、医疗等领域的应用越来 越广泛，掌握模拟电子技术对于专业发展具有重要意义。
模拟电子技术清华华成英第四第八章ppt文档
模拟电子技术清华华成英第四第八章
8.1 正弦波振荡电路
一、产生正弦波振荡的条件 U i 2Uisi nt
无外输入信号，放大电路输出端也有一个正弦波信 号——自激振荡。(电路要引入正反馈)
X f Xi
+
X f X i
X O X i
•
X f X O
AF 1
AF AF1 幅值平衡条件
ArA gF ArA g ArF gAF 相位平衡条件 2n(n0、 1、 2）
分析：
① f f0
F 0
2
② f f0
F 0
2
③ f f0
F 1 3
0
分析：
① f f0
F 0
2
② f f0
F 0
2
③ f f0
F 1 3
0
当 f f0
F 1 max 3
F 0
二、RC桥式正弦波振荡电路
如何实现？
起振条件 稳幅条件
Au
U UOf
1Rf R1
3
Au
U UOf
L
1 当 CR2 ( L)2 0
f 0电路发生并联谐振。
2 LC O
1 1( R
• )2
OL
1
LC
1
1
1 Q2
•
LC
令QRoL（Q为品质因数）0
1 LC
根据引入反馈的方式不同，LC正弦波振荡电路分为 三种电路。
变压器反馈式、 电感反馈式、 电容反馈式。
二、变压器反馈式振荡电路 满通常，选取
R1 R2 RC1C2 C
F
U f U O
R
R // 1
jC
1 R //
8.1 正弦波振荡电路
一、产生正弦波振荡的条件 U i 2Uisi nt
无外输入信号，放大电路输出端也有一个正弦波信 号——自激振荡。(电路要引入正反馈)
X f Xi
+
X f X i
X O X i
•
X f X O
AF 1
AF AF1 幅值平衡条件
ArA gF ArA g ArF gAF 相位平衡条件 2n(n0、 1、 2）
分析：
① f f0
F 0
2
② f f0
F 0
2
③ f f0
F 1 3
0
分析：
① f f0
F 0
2
② f f0
F 0
2
③ f f0
F 1 3
0
当 f f0
F 1 max 3
F 0
二、RC桥式正弦波振荡电路
如何实现？
起振条件 稳幅条件
Au
U UOf
1Rf R1
3
Au
U UOf
L
1 当 CR2 ( L)2 0
f 0电路发生并联谐振。
2 LC O
1 1( R
• )2
OL
1
LC
1
1
1 Q2
•
LC
令QRoL（Q为品质因数）0
1 LC
根据引入反馈的方式不同，LC正弦波振荡电路分为 三种电路。
变压器反馈式、 电感反馈式、 电容反馈式。
二、变压器反馈式振荡电路 满通常，选取
R1 R2 RC1C2 C
F
U f U O
R
R // 1
jC
1 R //
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。
课件：模拟电子技术基础(第四版)
9
半导体的导电机理不同于其它物质， 半导体的导电机理不同于其它物质，所以它 的导电机理不同于其它物质 具有不同于其它物质的特点。例如： 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， 当受外界热和光的作用时， 它的导电能力明显变化。 它的导电能力明显变化。
第 四 版 童 诗 白
光敏器件
16
第 四 版 童 诗 白
+4
+4
+4 自由电子
+4
+5 +4
+4 施主原子
第 四 版 童 诗 白
+4
+4
+4
图 1.1.3
N 型半导体
17
二、 P 型半导体
杂质元素， 在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 价杂质元素，如 铟等， 型半导体。 硼、镓、铟等，即构成 P 型半导体。 3 价杂质原子称为受主原子。 价杂质原子称为受主原子 受主原子。
5
第 四 版 童 诗 白
模拟电子技术： 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。 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 第 四 版 童 诗 白
T
2T
3T 4T
1. 掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决 掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度； 定少数载流子的浓度。 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 杂质半导体载流子的数目 载流子的数目要远远高于本征半导 因而其导电能力大大改善。 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。 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。 杂质半导体的表示方法如下图所示。
半导体的导电机理不同于其它物质， 半导体的导电机理不同于其它物质，所以它 的导电机理不同于其它物质 具有不同于其它物质的特点。例如： 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， 当受外界热和光的作用时， 它的导电能力明显变化。 它的导电能力明显变化。
第 四 版 童 诗 白
光敏器件
16
第 四 版 童 诗 白
+4
+4
+4 自由电子
+4
+5 +4
+4 施主原子
第 四 版 童 诗 白
+4
+4
+4
图 1.1.3
N 型半导体
17
二、 P 型半导体
杂质元素， 在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 价杂质元素，如 铟等， 型半导体。 硼、镓、铟等，即构成 P 型半导体。 3 价杂质原子称为受主原子。 价杂质原子称为受主原子 受主原子。
5
第 四 版 童 诗 白
模拟电子技术： 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。 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 第 四 版 童 诗 白
T
2T
3T 4T
1. 掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决 掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度； 定少数载流子的浓度。 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 杂质半导体载流子的数目 载流子的数目要远远高于本征半导 因而其导电能力大大改善。 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。 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。 杂质半导体的表示方法如下图所示。
模拟电电子技术基础第8章(第四版)童诗白 华成英
2. RC串并联选频网络的选频特性
FV 32 ( 1
模拟电子技术基础
0 2 ) 0
(
f arctg
RC
0 ) 0
3
当 0 1 或 f f0 幅频响应有最大值
FVmax 1 3
1 2RC
相频响应
f 0
模拟电子技术基础
Rds 1k
模拟电子技术基础
桥式振荡电路如图所示， 设A为理想运放， （1）标出A的极性 （2）场效应管的作用 是什么？其d、s 间的等效电阻的 最大值为多少？ （3）电路的振荡频率为 多少？
1 1 f 6 3 1061Hz 2 RC 2 0.003 10 50 10
1. 单门限电压比较器 特点：
开环，虚短和虚断不成立 增益A0大于105
vI
模拟电子技术基础
+VCC + A -VEE vO
VEE vO VCC
运算放大器工作在非线性状态下
8.2 电压比较器
1. 单门限电压比较器
（1）过零比较器
vI
模拟电子技术基础
+VCC + A -VEE vO
假设 V
1. 单门限电压比较器 （2）门限电压不为零的比较器 电压传输特性
vO VOH
模拟电子技术基础
+VCC vI + VREF A -VEE vO
O VOL
VREF
vI
输入为正负对称的正弦波 时，输出波形如图所示。
模拟电子技术基础
模拟电子技术基础
分析任务及方法
求传输特性 方向
输出电平VOH 、VOL
又，放大器为反相比例电路 a = 180° 所以: a + f = 360°或0°
模拟电子技术 华成英 童诗白4集成运算放大电路PPT课件
uo
u+-u-
UOPPuoma xVCC
例：若UOPP=12V，Ao=106， -UOPP
运放 则|ui|<12V时，
线性放大区
处于线性区。
Ao越大，运放的线性范围越小，必须在输出与输入之
间加负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围。
理想运放在线性区的两个重要特点：
虚短路
Ao
uoAo(uu) u u
镜象电流源
其中：基准电流 I R 是稳定的，故输出电流 I C 2 也是稳定的。
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
四、输出电阻ro
ro =几-几十。
五、最大共模输入电压UIcmax 六、最大差模输入电压UIdmax 七、-3dB带宽fH
运放是直流放大器， 也可放大低频信号，不 适用于高频信号。
还有其他一些反映运放对成性、零漂等的参数。 不再一一介绍。
关于集成运放的应用在后面章节介绍。其中运放 都是作为理想运放来处理。
第四章
集成运算放大电路
4.1 集成运放的内部结构及特点
集成电路: 将整个电路的各个元件做在同一个半导
体基片上。
集成电路的优点：
工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、 功耗小。
集成电路的分类：
模拟集成电路、数字集成电路； 小、中、大、超大规模集成电路；
集成电路内部结构的特点：
1. 电路元件制作在一个芯片上，元件参数偏差方 向一致，温度均一性好。
清华模电华成英PPT课件
➢ 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标 和描述方法，因而有不同的分析方法。
2. 注意定性分析和近似分析的重要性
3. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题
➢ 根据需求，最适用的电路才是最好的电路。
➢ 要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。
4. 注意电路中常用定理在电子. 电路中的应用
10
华成英 hchya@
考查解决问题的能力－－设计能力 4. 会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA
考查解决问题的能力－－实践能力
综合应用所学知识的能力
.
12
华成英 hchya@
第一章 半导体二极管和三极管
.
13
华成英 hchya@
第一章 半导体二极管和三极管
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管
.
14
华成英 hchya@
§1 半导体基础知识
一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应
.
15
华成英 hchya@
• 医学：γ刀、CT、B超、微创手术
• 消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照
相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统
.
3
华成英 hchya@
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
模拟电子技术基础
清华大学 华成英
.
1
华成英 hchya@
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 六、课程的目的 七、考查方法
2. 注意定性分析和近似分析的重要性
3. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题
➢ 根据需求，最适用的电路才是最好的电路。
➢ 要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。
4. 注意电路中常用定理在电子. 电路中的应用
10
华成英 hchya@
考查解决问题的能力－－设计能力 4. 会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA
考查解决问题的能力－－实践能力
综合应用所学知识的能力
.
12
华成英 hchya@
第一章 半导体二极管和三极管
.
13
华成英 hchya@
第一章 半导体二极管和三极管
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管
.
14
华成英 hchya@
§1 半导体基础知识
一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应
.
15
华成英 hchya@
• 医学：γ刀、CT、B超、微创手术
• 消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照
相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统
.
3
华成英 hchya@
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
模拟电子技术基础
清华大学 华成英
.
1
华成英 hchya@
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 六、课程的目的 七、考查方法
《模拟电子技术基础》第四版(童诗白、华成英主编)教学课件8-波形的发生和信号的转换
输入电阻小、 输入电阻小、输出 电阻大，影响f 电阻大，影响 0 可引入电压串联负反馈， 可引入电压串联负反馈，使 电压放大倍数大于3， 电压放大倍数大于 ，且Ri大、 Ro小，对f0影响小
应为RC 串并联网路配一个电压放大倍数略大于 、输入电 串并联网路配一个电压放大倍数略大于3、 应为 阻趋于无穷大、输出电阻趋于0的放大电路 的放大电路。 阻趋于无穷大、输出电阻趋于 的放大电路。
华成英 hchya@
§8.1 正弦波振荡电路
一、正弦波振荡的条件和电路的组成 二、RC正弦波振荡电路 正弦波振荡电路 三、LC正弦波振荡电路 正弦波振荡电路 四、石英晶体正弦波振荡电路
大家网：/
华成英 hchya@
华成英 hchya@
2. 起振与稳幅：输出电压从幅值很小、含有丰富频率，到 输出电压从幅值很小、 输出电压从幅值很小 含有丰富频率，
仅有一种频率且幅值由小逐渐增大直至稳幅。 仅有一种频率且幅值由小逐渐增大直至稳幅。
很多种频率
大家网：/
华成英 hchya@
3. 电感反馈式电路
特点：耦合紧密，易振， 特点：耦合紧密，易振，振 幅大， 幅大，C 用可调电容可获得 较宽范围的振荡频率。波形 较宽范围的振荡频率。 较差，常含有高次谐波。 较差，常含有高次谐波。
大家网：/
华成英 hchya@
相位条件的判断方法：瞬时极性法 ：
+ & U −
i
极性？ 极性？
在多数正弦波振荡电路 输出量、 中，输出量、净输入量和 反馈量均为电压量。 反馈量均为电压量。
断开反馈， 断开反馈，在断开处给放大电路加 f＝f0的信号 i，且规 ＝ 的信号U 定其极性， 定其极性，然后根据 Ui的极性 Uo的极性 Uf的极性 的极性→ 的极性→ 极性相同，则电路可能产生自激振荡； 若Uf与Ui极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电路不 可能产生自激振荡。 可能产生自激振荡。
应为RC 串并联网路配一个电压放大倍数略大于 、输入电 串并联网路配一个电压放大倍数略大于3、 应为 阻趋于无穷大、输出电阻趋于0的放大电路 的放大电路。 阻趋于无穷大、输出电阻趋于 的放大电路。
华成英 hchya@
§8.1 正弦波振荡电路
一、正弦波振荡的条件和电路的组成 二、RC正弦波振荡电路 正弦波振荡电路 三、LC正弦波振荡电路 正弦波振荡电路 四、石英晶体正弦波振荡电路
大家网：/
华成英 hchya@
华成英 hchya@
2. 起振与稳幅：输出电压从幅值很小、含有丰富频率，到 输出电压从幅值很小、 输出电压从幅值很小 含有丰富频率，
仅有一种频率且幅值由小逐渐增大直至稳幅。 仅有一种频率且幅值由小逐渐增大直至稳幅。
很多种频率
大家网：/
华成英 hchya@
3. 电感反馈式电路
特点：耦合紧密，易振， 特点：耦合紧密，易振，振 幅大， 幅大，C 用可调电容可获得 较宽范围的振荡频率。波形 较宽范围的振荡频率。 较差，常含有高次谐波。 较差，常含有高次谐波。
大家网：/
华成英 hchya@
相位条件的判断方法：瞬时极性法 ：
+ & U −
i
极性？ 极性？
在多数正弦波振荡电路 输出量、 中，输出量、净输入量和 反馈量均为电压量。 反馈量均为电压量。
断开反馈， 断开反馈，在断开处给放大电路加 f＝f0的信号 i，且规 ＝ 的信号U 定其极性， 定其极性，然后根据 Ui的极性 Uo的极性 Uf的极性 的极性→ 的极性→ 极性相同，则电路可能产生自激振荡； 若Uf与Ui极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电路不 可能产生自激振荡。 可能产生自激振荡。
模电4版华成英课件4-7
华成英 hchya@
一、集成运放的特点
集成运算放大电路，简称集成运放，是一个高性能的直接 耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名。 （1）直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采用 差分放大电路和电流源电路。 （2）用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路的复杂 化并不带来工艺的复杂性。 （3）用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制作 的大电阻。 （4）采用复合管。
U BE1 U BE0 ， I B1 I B0 I C1 I C0 I C
I R I C 0 I B 0 I B1 I C
IC
2IC
2
IR
电路中有负反 馈吗？
若 2 ，则 I C I R
华成英 hchya@
输出级的分析
准互补输出级，UBE倍增电路消除交越失真。
电流采样电阻
D1和D2起过流保护作用，未 过流时，两只二极管均截止。
U D 1＝ U BE 14 i O R 9 U
R7
iO增大到一定程度，D1导 通，为T14基极分流，从而保 护了T14。 特点： 输出电阻小 最大不失真输出电压高
华成英 hchya@
hchya@
华成英 hchya@
第五章 放大电路的频率响应
华成英 hchya@
第五章 放大电路的频率响应
§5.1 频率响应的有关概念 §5.2 晶体管的高频等效电路 §5.3 放大电路的频率响应
华成英 hchya@
'
C μ (1 g m R L ) C μ
华成英 hchya@
输入级的分析
T7的作用：抑制共模信号 放大差模信号 + + _ + + + + + T5、T6分别是T3、T4的有源负 载，而T4又是T6的有源负载，增 大电压放大倍数。 _ _ 特点： 输入电阻大、差模放大倍数大、 共模放大倍数小、输入端耐压高， 并完成电平转换（即对“地”输 出）。
清华大学模电4版华成英课件第一章
考查解决问题的能力－－实践能力
综合应用所学知识的能力
整理ppt
12
第一章 半导体二极管和三极管
整理ppt
13
第一章 半导体二极管和三极管
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管
整理ppt
14
§1 半导体基础知识
一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应
➢ 故障的判断与排除方法
➢ EDA软件的应用方法
整理ppt
9
五、如何学习这门课程
1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法
➢ 基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万 变不离其宗”。
➢ 基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种 多样的。
➢ 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标 和描述方法，因而有不同的分析方法。
他们在1947年11月底发明了晶 体管，并在12月16日正式宣布“晶 体管”诞生。1956年获诺贝尔物理 学奖。巴因所做的超导研究于1972 年第二次获得诺贝尔物理学奖。
第一个集成电路及其发明者 （ Jack Kilby from TI ）
1958年9月12日，在德州仪器公司 的实验室里，实现了把电子器件集成 在一块半导体材料上的构想。42年以 后， 2000年获诺贝尔物理学奖。 “为
模拟电子技术基础
清华大学 华成英
整理ppt
1
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 六、课程的目的 七、考查方法
整理ppt
2
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！
综合应用所学知识的能力
整理ppt
12
第一章 半导体二极管和三极管
整理ppt
13
第一章 半导体二极管和三极管
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管
整理ppt
14
§1 半导体基础知识
一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应
➢ 故障的判断与排除方法
➢ EDA软件的应用方法
整理ppt
9
五、如何学习这门课程
1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法
➢ 基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万 变不离其宗”。
➢ 基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种 多样的。
➢ 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标 和描述方法，因而有不同的分析方法。
他们在1947年11月底发明了晶 体管，并在12月16日正式宣布“晶 体管”诞生。1956年获诺贝尔物理 学奖。巴因所做的超导研究于1972 年第二次获得诺贝尔物理学奖。
第一个集成电路及其发明者 （ Jack Kilby from TI ）
1958年9月12日，在德州仪器公司 的实验室里，实现了把电子器件集成 在一块半导体材料上的构想。42年以 后， 2000年获诺贝尔物理学奖。 “为
模拟电子技术基础
清华大学 华成英
整理ppt
1
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 六、课程的目的 七、考查方法
整理ppt
2
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！
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
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1. N型半导体
5
多数载流子
空穴比未加杂质时的数目多 了？少了？为什么？
杂质半导体主要靠多数载流 子导电。掺入杂质越多，多子 浓度越高，导电性越强，实现 导电性可控。
磷（P）
华成英 hchya@
2. P型半导体
3
硼（B）
多数载流子
P型半导体主要靠空穴导电， 掺入杂质越多，空穴浓度越高， 导电性越强，
2. 主要参数
不至于损坏的最大电流
稳定电压UZ、稳定电流IZ
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！
华成英 hchya@
§1.3 晶体三极管
决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流 iB
控制的电流源iC 。
华成英 hchya@
四、温度对晶体管特性的影响
T (℃) ICEO
uBE不变时iB ，即iB不变时uBE
华成英 hchya@
五、主要参数
•
直流参数：
第一章 半导体二极管和三极管
华成英 hchya@
第一章 半导体二极管和三极管
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管
华成英 hchya@
§1 半导体基础知识
一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应
对V和Ui二极管的模 型有什么不同？
iD
V
uD R
V与uD可比，则需图解： ID 实测特性
Q
uD=V－iR
UD
华成英 hchya@
五、稳压二极管
限流电阻
1. 伏安特性
由一个PN结组
成，反向击穿后
在一定的电流范
围内端电压基本
不变，为稳定电
斜率？
压。
进入稳压区的最小电流
华成英 hchya@
一、本征半导体
1、什么是半导体？什么是本征半导体？
导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。 导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电 子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原 子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导 电。 半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原 子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。 本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。
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
发光 二极管
华成英 hchya@
一、二极管的组成
点接触型：结面积小， 面接触型：结面积大， 平面型：结面积可小、
结电容小，故结允许 结电容大，故结允许 可大，小的工作频率
结电容： Cj Cb Cd
结电容不是常量！若PN结外加电压频率高到一定程 度，则失去单向导电性！清华大学 华成英 源自chya@华成英 hchya@
问题
• 为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制 成本征半导体，导电性能极差，又将其掺杂， 改善导电性能？
对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线 可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。
华成英 hchya@
2. 输出特性
iC f (uCE ) IB
对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。
饱和区
iC
放大区
为什么uCE较小时iC随uCE变 化很大？为什么进入放大状态
在杂质半导体中，温度变化时， 载流子的数目变化吗？少子与多 子变化的数目相同吗？少子与多 子浓度的变化相同吗？ 多子受温度影响小，少子（由本 征激发）受温度影响大。
华成英 hchya@
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。
曲线几乎是横轴的平行线？
iB
iC iB
UCE 常量
截止区 β是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ?
华成英 hchya@
晶体管的三个工作区域
状态
uBE
iC
uCE
截止
＜Uon
ICEO
VCC
放大
≥ Uon
βiB
≥ uBE
饱和
≥ Uon ＜βiB
≤ uBE
晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅
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
华成英 hchya@
一、晶体管的结构和符号
为什么有孔？
小功率管
中功率管
大功率管
多子浓度高
多子浓度很 低，且很薄
面积大
晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移
华成英 hchya@
三、二极管的等效电路
1. 将伏安特性折线化
导通时△i与△u 成线性关系
理想 二极管
理想开关 导通时 UD＝0 截止时IS＝0
近似分析 中最常用
导通时UD＝Uon 截止时IS＝0
应根据不同情况选择不同的等效电路！
华成英 hchya@
3、本征半导体中的两种载流子
运载电荷的粒子称为载流子。 外加电场时，带负电的自由电 子和带正电的空穴均参与导电， 且运动方向相反。由于载流子数 目很少，故导电性很差。
温度升高，热运动加剧，载 流子浓度增大，导电性增强。
热力学温度0K时不导电。 两种载流子
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。
华成英 hchya@
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
华成英 hchya@
二、晶体管的放大原理
放大的条件uBE uCB
U
（发射结正偏）
on
0，即uCE uB（E 集电结反偏）
少数载流 子的运动
因集电区面积大，在外电场作用下大 部分扩散到基区的电子漂移到集电区
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
无杂质 稳定的结构
华成英 hchya@
2、本征半导体的结构
共价键
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。
100V？5V？1V？
？
华成英 hchya@
2. 微变等效电路
当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极 管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。
ui=0时直流电源作用
根据电流方程，rd
uD iD
UT ID
小信号作用 Q越高，rd越小。
静态电流
华成英 hchya@
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，产生内电场。
华成英 hchya@
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。
、 、ICBO、 ICEO IC
IE
iC iE 1
• 交流参数：β、α、fT（使β＝1的信号频率）
• 极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO
最大集电 极电流
c-e间击穿电压
最大集电极耗散功 率，PCM＝iCuCE
安全工作区
华成英 hchya@
讨论一
PCM iCuCE
• 为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子还 是少子是影响温度稳定性的主要因素？
• 为什么半导体器件有最高工作频率？
华成英 hchya@
§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
华成英 hchya@
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 UT，则i IS
2. 伏安特性受温度影响 反向特性为横轴的平行线
T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓ →反向饱和电流IS↑，U(BR) ↓ 增大1倍/10℃
uCE=1V时的iC就是ICM
2.7
iC iB
U CE
U（BR）CEO
由图示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、β。
清华大学 华成英 hchya@
华成英 hchya@
讨论二：利用Multisim测试晶体管的输出特性
华成英 hchya@
四、二极管的主要参数
• 最大整流电流IF：最大平均值 • 最大反向工作电压UR：最大瞬时值 • 反向电流 IR：即IS • 最高工作频率fM：因PN结有电容效应
第四版——P20
华成英 hchya@
讨论：解决两个问题
• 如何判断二极管的工作状态？ • 什么情况下应选用二极管的什么等效电路？
5
多数载流子
空穴比未加杂质时的数目多 了？少了？为什么？
杂质半导体主要靠多数载流 子导电。掺入杂质越多，多子 浓度越高，导电性越强，实现 导电性可控。
磷（P）
华成英 hchya@
2. P型半导体
3
硼（B）
多数载流子
P型半导体主要靠空穴导电， 掺入杂质越多，空穴浓度越高， 导电性越强，
2. 主要参数
不至于损坏的最大电流
稳定电压UZ、稳定电流IZ
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！
华成英 hchya@
§1.3 晶体三极管
决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流 iB
控制的电流源iC 。
华成英 hchya@
四、温度对晶体管特性的影响
T (℃) ICEO
uBE不变时iB ，即iB不变时uBE
华成英 hchya@
五、主要参数
•
直流参数：
第一章 半导体二极管和三极管
华成英 hchya@
第一章 半导体二极管和三极管
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管
华成英 hchya@
§1 半导体基础知识
一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应
对V和Ui二极管的模 型有什么不同？
iD
V
uD R
V与uD可比，则需图解： ID 实测特性
Q
uD=V－iR
UD
华成英 hchya@
五、稳压二极管
限流电阻
1. 伏安特性
由一个PN结组
成，反向击穿后
在一定的电流范
围内端电压基本
不变，为稳定电
斜率？
压。
进入稳压区的最小电流
华成英 hchya@
一、本征半导体
1、什么是半导体？什么是本征半导体？
导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。 导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电 子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原 子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导 电。 半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原 子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。 本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。
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
发光 二极管
华成英 hchya@
一、二极管的组成
点接触型：结面积小， 面接触型：结面积大， 平面型：结面积可小、
结电容小，故结允许 结电容大，故结允许 可大，小的工作频率
结电容： Cj Cb Cd
结电容不是常量！若PN结外加电压频率高到一定程 度，则失去单向导电性！清华大学 华成英 源自chya@华成英 hchya@
问题
• 为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制 成本征半导体，导电性能极差，又将其掺杂， 改善导电性能？
对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线 可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。
华成英 hchya@
2. 输出特性
iC f (uCE ) IB
对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。
饱和区
iC
放大区
为什么uCE较小时iC随uCE变 化很大？为什么进入放大状态
在杂质半导体中，温度变化时， 载流子的数目变化吗？少子与多 子变化的数目相同吗？少子与多 子浓度的变化相同吗？ 多子受温度影响小，少子（由本 征激发）受温度影响大。
华成英 hchya@
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。
曲线几乎是横轴的平行线？
iB
iC iB
UCE 常量
截止区 β是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ?
华成英 hchya@
晶体管的三个工作区域
状态
uBE
iC
uCE
截止
＜Uon
ICEO
VCC
放大
≥ Uon
βiB
≥ uBE
饱和
≥ Uon ＜βiB
≤ uBE
晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅
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
华成英 hchya@
一、晶体管的结构和符号
为什么有孔？
小功率管
中功率管
大功率管
多子浓度高
多子浓度很 低，且很薄
面积大
晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移
华成英 hchya@
三、二极管的等效电路
1. 将伏安特性折线化
导通时△i与△u 成线性关系
理想 二极管
理想开关 导通时 UD＝0 截止时IS＝0
近似分析 中最常用
导通时UD＝Uon 截止时IS＝0
应根据不同情况选择不同的等效电路！
华成英 hchya@
3、本征半导体中的两种载流子
运载电荷的粒子称为载流子。 外加电场时，带负电的自由电 子和带正电的空穴均参与导电， 且运动方向相反。由于载流子数 目很少，故导电性很差。
温度升高，热运动加剧，载 流子浓度增大，导电性增强。
热力学温度0K时不导电。 两种载流子
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。
华成英 hchya@
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
华成英 hchya@
二、晶体管的放大原理
放大的条件uBE uCB
U
（发射结正偏）
on
0，即uCE uB（E 集电结反偏）
少数载流 子的运动
因集电区面积大，在外电场作用下大 部分扩散到基区的电子漂移到集电区
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
无杂质 稳定的结构
华成英 hchya@
2、本征半导体的结构
共价键
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。
100V？5V？1V？
？
华成英 hchya@
2. 微变等效电路
当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极 管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。
ui=0时直流电源作用
根据电流方程，rd
uD iD
UT ID
小信号作用 Q越高，rd越小。
静态电流
华成英 hchya@
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，产生内电场。
华成英 hchya@
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。
、 、ICBO、 ICEO IC
IE
iC iE 1
• 交流参数：β、α、fT（使β＝1的信号频率）
• 极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO
最大集电 极电流
c-e间击穿电压
最大集电极耗散功 率，PCM＝iCuCE
安全工作区
华成英 hchya@
讨论一
PCM iCuCE
• 为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子还 是少子是影响温度稳定性的主要因素？
• 为什么半导体器件有最高工作频率？
华成英 hchya@
§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
华成英 hchya@
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 UT，则i IS
2. 伏安特性受温度影响 反向特性为横轴的平行线
T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓ →反向饱和电流IS↑，U(BR) ↓ 增大1倍/10℃
uCE=1V时的iC就是ICM
2.7
iC iB
U CE
U（BR）CEO
由图示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、β。
清华大学 华成英 hchya@
华成英 hchya@
讨论二：利用Multisim测试晶体管的输出特性
华成英 hchya@
四、二极管的主要参数
• 最大整流电流IF：最大平均值 • 最大反向工作电压UR：最大瞬时值 • 反向电流 IR：即IS • 最高工作频率fM：因PN结有电容效应
第四版——P20
华成英 hchya@
讨论：解决两个问题
• 如何判断二极管的工作状态？ • 什么情况下应选用二极管的什么等效电路？