模拟电子电路教材课件

N 型半导体：在本征半导体中掺入五价元素(如磷) 构成的杂质半导体。 P 型半导体：在本征半导体中掺入三价元素(如硼) 构成的杂质半导体。
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一、N 型半导体
在本征半导体中掺入 五价元素
多余电子
N型硅表示
+
磷原子
多余电子因不受共价键的束缚成为自由电子，同时磷原子就成 为不能移动的带正电的离子，称为施主原子。 另外N 型半导体中还有少量的空穴，其浓度远小于自由电子的 浓度，所以把自由电子称为多数载流子，空穴称为少数载流子， 20 简称多子和少子。
近似分析要“合理”。 抓主要矛盾和矛盾的主要方
面。 估算不同的参数需采用不同的模型。电子电路归根结底是 电路，可用电路的基本理论分析电子电路。 2. 实践性:P6 “线性化”
实用的模拟电子电路几乎都需要进行调试才能达到预期的 目标，因而要掌握以下方法： 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 11 EDA软件的应用方法
不要将注意力过多放在管子内部，而以理解外特性为主。
§1.1 半导体的基本知识
导体、半导体和绝缘体
导体： 容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。 绝缘体：几乎不导电的物质称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑 料和石英等。 半导体：导电特性介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体, 如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。 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。 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。例如：室温下，在纯硅中掺入百万分之一的硼，可以使 硅的导电能力提高50万倍。
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《模拟电子技术基础》与其他课程的联系：
本课程的先修课程是普通物理、电路分析基础等。 原子物理部分中的核外电子运动的规律、原子的能级、
壳层结构、能带理论由普通物理讲授，本课程在此基础上进
一步研究半导体器件的原理和性能。 电压源、电流源、受控源等概念，基尔霍夫定律、叠加 定理，戴维南定理和诺顿定理，以及RC电路时间常数等概念 由电路分析基础（电工学）讲授，本课程应用上述内容分析
5. “模拟电子技术基础” 课程的内容 半导体器件。 处理模拟信号的电子电路及其相关的基本功能：
各种放大电路、滤波电路、运算电路、信号转换电路、 信号发生电路、电源电路等等。 模拟电路的分析方法。 不同的电子电路在电子系统中的作用。
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“模拟电子技术基础”课程的特点
1、工程性:P5 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”。
第一章 常用半导体器件
§ 1.1 半导体的基础知识 § 1.2 半导体二单结晶体管和晶闸管（了解）
§ 1.6 集成电路中的元件（了解）
重点掌握：基本概念，晶体二极管的伏安特性及主要参 数、晶体三极管和场效应管输入、输出特性及主要参数。
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第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成电 （Medium Scale Integration :MSI ） 路中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍/6 大规模集成电路：几千个元件和连线 年的速度增长，到2015或2020年达到饱和。 （ Large Scale Integration :LSI ） 超大规模集成电路：一万个以上元件和连线 学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！ （Very Large Scale Integration VLSI ）
二、P 型半导体
在本征半导体中掺入 三价元素 空穴
P型硅表示
硼原子
当附近硅原子的外层电子由于热运动填补空穴时，硼原子成 为不可移动的负离子。硼原子称为受主原子。 P 型半导体中空穴是多数载流子，电子是少数载流子。
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三、杂质半导体的示意表示法
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N 型半导体
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模拟信号与模拟电路
1. 信号：是反映消息的物理量。
如工业控制中的温度、压力、流量，自然界的声
音信号等等，因而信号是消息的表现形式。
信息需要借助于某些物理量（如声、光、电）的
变化来表示和传递。
2. 电信号
由于非电的物理量可以通过各种传感器较容易的转
换成电信号，而电信号又容易传送和控制，因此电信 号成为应用最为广泛的信号。
就形成了PN 结。
由于浓度差而产生的运动 称为扩散运动。
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随着扩散运动的进行，空间电荷区加宽，内电场增强， 阻止扩散运动的进行，但有利于少子的漂移。 在电场力的作用下，载流子的运动称为漂移运动。 当扩散的多子和漂移的少子数目相等时，达到动态平衡， 形成PN 结。 空间电荷区，也称耗尽层。空间电荷区中没有载流子。 P 区中的电子和 N 区中的空穴（都是少子），数量有限， 因此由它们形成的电流很小。
模拟电子技术基础
聊城大学 物理科学与信息工程学院 杨少卿
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《模拟电子技术基础》是电子信息科学与技术专业、通信 工程专业、电子信息工程专业以及物理学专业本、专科的一 门重要的专业核心课，具有很强的综合性、技术性和实用性。 该课程的研究对象是电子元器件及其组成的电路（包括分立、 集成电路）。主要研究常用半导体器件、基本放大电路、多 级放大电路、集成运算放大电路、放大电路的频率响应、放 大电路中的反馈、信号的运算和处理、波形的发生和信号的 变换、功率放大电路、直流电源和模拟电子电路读图等内容。 模拟电路已经广泛地应用于国防和国民经济的各个领域并极 大地促进了相关领域的迅速发展，特别是模拟电路中的新器 件、新技术、新方法的广泛应用，使得电子测量和探索自然 规律的实验方法进入了一个新阶段，因此《模拟电子技术基 础》具有重要的地位和作用。
时间上不连续，总是发生在离散的瞬间；且它们的 数值是一个最小量值的整数倍，当其值小于最小量 值时信号将毫无意义。 大多数物理量所转换成的信号均为模拟信号。
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4. 模拟电路 模拟电路：对模拟量进行处理的电路。


最基本的处理是对信号的放大。 放大：输入为小信号，有源元件控制电源使负载获 得大信号，并保持线性关系。 有源元件：能够控制能量的元件。
第八章
第九章 第十章
波形的发生和信号的转换 （8学时）
功率放大电路 （4学时） 直流电源 （4学时）
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第十一章 模拟电子电路读图 （2学时） （了解）
参考书目
1.
《模拟电子技术基础》（第四版）清华大学电子学教研组编， 华成英、童诗白主编，高等教育出版社，2007 《模拟电子技术基础第四版习题解答》 华成英编，高等教育出 版社，2007
5.
6.
7.
第0章 导言
电子技术的发展
很大程度上反映在元器件的发展上 :

1947年 贝尔实验室制成第一只晶体管. 按照集成度的高低，将集成电路分为以下几类：
1958年 集成电路. 小规模集成电路：100个元件和连线以下 1969年 大规模集成电路. （ Small Scale Integration :SSI ） 1975年 超大规模集成电路. 中规模集成电路：几百个元件和连线
+4
+4
+4
+4
在电场力的作用下，自由电 子作定向移动，空穴也会吸 引附近的价电子来依次填补, 结果相当于空穴也作定向移 动，而空穴的移动相当于正 电荷的移动，因此也可以认 为空穴是载流子。
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了。
电信号是指随时间而变化的电压u或电流i ，记作
u=f(t) 或i=f(t) 。
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3. 电子电路中信号的分类 模拟信号 对应任意时间值t 均有确定的函数值u或i，并且
u或 i 的幅值是连续取值的，即在时间和数值上均 具有连续性。
数字信号 在时间和数值上均具有离散性，u或 i 的变化在
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1.1.1 本征半导体
一、本征半导体的结构特点
本征半导体：纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。 现代电子学中，用的最多的半导体是硅(14)和锗(32)， 它们的最外层电子（价电子）都是四个。
Si
Ge
通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。
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在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原 子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点， 每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。
束缚电子
自由 电子
+4
+4
+4
+4
本征半导体中自由电子和空穴 总是成对出现的，而且数量相 等，称为电子空穴对。
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2.本征半导体的导电机理
本征半导体中电流由两部分 组成： 自由电子移动产生的 电流， 空穴移动产生的电流 自由电子和空穴都参与导电 自由电子在运动过程中如果与 空穴相遇就会填补空穴而消失, 称为复合；在一定的温度下， 热激发产生的自由电子与空穴 对，与复合的自由电子与空穴 对数目相等，故达到动态平衡. 本征半导体的导电能力取决于 载流子的浓度，在一定温度下, 载流子的浓度是一定的，温度 越高，载流子的浓度越高，本 征半导体的导电能力越强。 18
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教学内容与要求（64学时+实验30学时） 学分：4+2
第一章 第二章 常用半导体器件 （6学时+习题课2学时） 基本放大电路 （10学时+习题课2学时）