电路与模拟电子技术第一章
模电第1章复习精简版
第一章
半导体器件
价电子
(a) 硅、锗原子结构 最外层电子称价电子 4 价元素
+4
惯性核
4 价元素的原子常常用 + 4 电荷的正离子和周围 4 个价电子表示。
(b) 简化模型
图 1-1 原子结构及简化模型
第一章
半导体器件
2）
本征半导体的原子结构
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。
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）。
I / mA
60 40 死区 20 电压
0 0.4 0.8 U / V
正向特性
第一章
半导体器件
I / mA
–50 –25
– 0.02
2. 反向特性 二极管加反向电压，反 向电流很小； 当电压超过零点几伏后， 反向电流不随电压增加而增 大，即饱和；
0U / V
反向饱 和电流
– 0.04
反向特性
如果反向电压继续升高，大到一定数值时，反向电 流会突然增大；
(a)N 型半导体
(b) P 型半导体
杂质半导体的的简化表示法
第一章
半导体器件
1.2 半导体二极管
1）PN 结的形成
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。
电路与模拟电子技术技术基础_图文
线性：VCR曲线为通过原点的直线。 否则，为非线性。
非时变(时不变)： VCR曲线不随时间改变而 改变。 否则，为时变。 即： VCR曲线随时间改变而改变。
电阻元件有以下四种类型：
u-i特性 时不变 时变
线性 u
i u t1 t2
i
非线性 u i
u t1 t2 i
电阻实物
精密型金属膜电阻器
金属氧化皮膜电阻器
直流电流——大小、方向恒定， 用大写字母 I 表示。
参考方向--人为假设，可任意设定，但 一经设定，便不再改变。
参考方向的两种表示方法：
1 在图上标箭头； i
2 用双下标表示
a
b
在参考方向下，若计算值为正，表明
电流真实方向与参考方向一致；若计
算值为负，表明电流真实方向与参考
方向相反。
1.2.2 电压和电压的参考方向
信号处理 (中间环节)
接受转换信 号的设备
(负载)
1.2 电 路 变 量
1.2.1 电流和电流的参考方向
电流方向—正电荷运动的方向
电流参考方向—任选一方向为电流正方向。
如：
a
I
ba
I
b
正值
负值
严格定义：电荷在导体中的定向移动形 成电流。电流强度，简称电流i(t)，大 小为：
单位：A ， 1安 = 1 库 / 秒
当
(R=0)时，相当于导线,“短路”
注意：u与 i 非关联时 ，欧姆定理应改写为
例 分别求下图中的电压U或电流I。
3A 2 +U 解：关联
I2 + -6V -
非关联
瞬时功率：
电阻是耗能元件，
是无源元件。
《模拟电子技术》(第3版)课件与教案 第1章
第1章 半导体二极管及其应用试确定图（a ）、（b ）所示电路中二极管D 是处于正偏还是反偏状态，并计算A 、B 、C 、D 各点的电位。
设二极管的正向导通压降V D(on) ＝。
解：如图E1.1所示，断开二极管，利用电位计算的方法，计算二极管开始工作前的外加电压，将电路中的二极管用恒压降模型等效，有（a ）V D1＇＝（12－0）V ＝12V ＞0.7V ，D 1正偏导通，)7.02.22.28.17.012(A +⨯+-=VV B ＝V A －V D(on)）V ＝6. 215V（b ）V D2＇＝（0－12）V ＝－12V ＜0.7V ，D 2反偏截止，有V C ＝12V ，V D ＝0V二极管电路如图所示，设二极管的正向导通压降V D(on) ＝，试确定各电路中二极管D 的工作状态，并计算电路的输出电压V O 。
解：如图E1.2所示，将电路中连接的二极管开路，计算二极管的端电压，有 （a ）V D1＇＝[－9－（－12）]V ＝3V ＞0.7V ，D 1正偏导通V O1（b ）V D2＇＝[－3－（－29）]V ＝1.5V ＞0.7V ，D 2正偏导通V O2图E1.2（c）V D3＇＝9V＞0.7V，V D4＇＝[9－（－6）]V＝15V＞0.7V，V D4＇＞V D3＇，D4首先导通。
D4导通后，V D3＇＇＝（0.7－6）V＝－5.3V＜，D3反偏截止，V O3。
二极管电路如图所示，设二极管是理想的，输入信号v i=10sinωt V，试画出输出信号v O的波形。
图E1.3解：如图E1.3所示电路，二极管的工作状态取决于电路中的输入信号v i的变化。
（a）当v i＜0时，D1反偏截止，v O1＝0；当v i＞0时，D1正偏导通，v O1＝v i。
（b）当v i＜0时，D2反偏截止，v O2＝v i；当v i＞0时，D2正偏导通，v O2＝0。
（c）当v i＜0时，D3正偏导通，v O3＝v i；当v i＞0时，D3反偏截止，v O3＝0。
《模电》第一章重点掌握内容
《模电》第一章重点掌握内容：一、概念1、半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。
2、半导体奇妙特性：热敏性、光敏性、掺杂性。
3、本征半导体：完全纯净的、结构完整的、晶格状的半导体。
4、本征激发：环境温度变化或光照产生本征激发，形成电子和空穴，电子带负电，空穴带正电。
它们在外电场作用下均能移动而形成电流，所以称载流子。
5、P型半导体：在纯净半导体中掺入三价杂质元素，便形成P型半导体，使导电能力大大加强，此类半导体，空穴为多数载流子（称多子）而电子为少子。
6、N型半导体：在纯净半导体中掺入五价杂质元素，便形成N型半导体，使导电能力大大加强，此类半导体，电子为多子、而空穴为少子。
7、PN结具有单向导电性：P接正、N接负时（称正偏），PN结正向导通，P接负、N接正时（称反偏），PN结反向截止。
所以正向电流主要由多子的扩散运动形成的，而反向电流主要由少子的漂移运动形成的。
8、二极管按材料分有硅管(S i管)和锗管(G e管)，按功能分有普通管，开关管、整流管、稳压管等。
9、二极管由一个PN结组成，所以二极管也具有单向导电性：正偏时导通，呈小电阻，大电流，反偏时截止，呈大电阻，零电流。
其死区电压：S i管约0。
5V，G e管约为0。
1 V ，其死区电压：S i管约0.5V，G e管约为0.1 V 。
其导通压降：S i管约0.7V，G e管约为0.2 V 。
这两组数也是判材料的依据。
10、稳压管是工作在反向击穿状态的：①加正向电压时，相当正向导通的二极管。
（压降为0.7V，）②加反向电压时截止，相当断开。
③加反向电压并击穿（即满足U﹥U Z）时便稳压为U Z。
11、二极管主要用途：整流、限幅、继流、检波、开关、隔离（门电路）等。
二、应用举例：（判二极管是导通或截止、并求有关图中的输出电压U0。
三极管复习完第二章再判）参考答案：a、因阳极电位比阴极高，即二极管正偏导通。
是硅管。
b 、二极管反偏截止。
f 、因V的阳极电位比阴极电位高，所以二极管正偏导通，（将二极管短路）使输出电压为U0=3V 。
模拟电子技术基础-第一章课后习题详解
习题1.1选择合适答案填入空内。
（1）在本征半导体中加入元素可形成N型半导体，加入元素可形成P型半导体。
A. 五价B. 四价C. 三价（2）当温度升高时，二极管的反向饱和电流将。
A. 增大B. 不变C. 减小（3）工作在放大区的某三极管，如果当I B从12μA增大到22μA时，I C从1mA变为2mA，那么它的β约为。
A. 83B. 91C. 100（4）当场效应管的漏极直流电流I D从2mA变为4mA时，它的低频跨导g m将。
A.增大B.不变C.减小解：（1）A ，C （2）A （3）C （4）A1.2 能否将1.5V的干电池以正向接法接到二极管两端？为什么？解：不能。
因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系，当端电压为1.5V时，管子会因电流过大而烧坏。
1.3 电路如图P1.3所示，已知u i＝10sinωt(v)，试画出u i与u O的波形。
设二极管正向导通电压可忽略不计。
图P1.3解图P1.3解：u i和u o的波形如解图P1.3所示。
1.4 电路如图P1.4所示，已知u i＝5sinωt(V)，二极管导通电压U D＝0.7V。
试画出u i与u O的波形，并标出幅值。
图P1.4解图P1.4解：波形如解图P1.4所示。
1.5 电路如图P1.5（a）所示，其输入电压u I1和u I2的波形如图（b）所示，二极管导通电压U D＝0.7V。
试画出输出电压u O的波形，并标出幅值。
图P1.5解：u O的波形如解图P1.5所示。
解图P1.51.6 电路如图P1.6所示，二极管导通电压U D＝0.7V，常温下U T≈26mV，电容C对交流信号可视为短路；u i为正弦波，有效值为10mV。
试问二极管中流过的交流电流有效值解：二极管的直流电流I D＝（V－U D）/R＝2.6mA其动态电阻r D≈U T/I D＝10Ω故动态电流有效值I d＝U i/r D≈1mA 图P1.61.7现有两只稳压管，它们的稳定电压分别为6V和8V，正向导通电压为0.7V。
模拟电子技术第一章 习题与答案
第一章习题与答案1.什么是PN结的偏置？PN结正向偏置与反向偏置时各有什么特点？答：二极管（PN结）阳极接电源正极，阴极接电源负极，这种情况称二极管正向偏置，简称正偏，此时二极管处于导通状态，流过二极管电流称作正向电流。
二极管阳极接电源负极，阴极接正极，二极管处于反向偏置，简称反偏，此时二极管处于截止状态，流过二极管电流称为反向饱和电流。
把二极管正向偏置导通、反向偏置截止的这种特性称之为单向导电性。
2.锗二极管与硅二极管的死区电压、正向压降、反向饱和电流各为多少？答：锗管死区电压约为0.1V，硅管死区电压约为0.5V。
硅二极管的正向压降约0.6～0.8 V；锗二极管约0.2～0.3V。
硅管的反向电流比锗管小，硅管约为1uA，锗管可达几百uA。
3.为什么二极管可以当作一个开关来使用？答：二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。
4.普通二极管与稳压管有何异同？普通二极管有稳压性能吗？答：普通二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。
稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是加反向电压击穿后，其两端的电压基本保持不变。
而普通二极管反向击穿后就损坏了。
这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。
因此，普通二极管在未击穿的条件下具有稳压性能。
5.选用二极管时主要考虑哪些参数？这些参数的含义是什么？答：正向电流IF：在额定功率下，允许通过二极管的电流值。
正向电压降VF：二极管通过额定正向电流时，在两极间所产生的电压降。
最大整流电流（平均值）IOM：在半波整流连续工作的情况下，允许的最大半波电流的平均值。
反向击穿电压VB：二极管反向电流急剧增大到出现击穿现象时的反向电压值。
正向反向峰值电压VRM：二极管正常工作时所允许的反向电压峰值。
模拟电子技术基础知识点总结
模拟电子技术复习资料总结第一章半导体二极管一.半导体的根底知识1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。
2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。
3.本征半导体----纯洁的具有单晶体构造的半导体。
4.两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。
5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。
表达的是半导体的掺杂特性。
*P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素〔多子是空穴，少子是电子〕。
*N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素〔多子是电子，少子是空穴〕。
6.杂质半导体的特性*载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。
*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。
*转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。
7. PN结* PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。
* PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。
8. PN结的伏安特性二. 半导体二极管*单向导电性------正向导通，反向截止。
*二极管伏安特性----同ＰＮ结。
*正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。
*死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。
3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的上下:假设 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);假设 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。
1〕图解分析法该式与伏安特性曲线的交点叫静态工作点Q。
2) 等效电路法➢直流等效电路法*总的解题手段----将二极管断开，分析二极管两端电位的上下:假设 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);假设 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。
*三种模型➢微变等效电路法三.稳压二极管及其稳压电路*稳压二极管的特性---正常工作时处在PN结的反向击穿区，所以稳压二极管在电路中要反向连接。
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)
《电路与模拟电子技术》课后习题答案
U=IR+US=2×1+4=6V
PI=I2R=22×1=4W，
US与I为关联参考方向，电压源功率：PU=IUS=2×4=8W，
U与I为非关联参考方向，电流源功率：PI=-ISU=-2×6=-12W，
验算：PU+PI+PR=8-12+4=0
1.5求题1.5图中的R和Uab、Uac。
解：对d点应用KCL得：I=4A，故有
RI=4R=4，R=1Ω
Uab=Uad+Udb=3×10＋（-4）=26V
Uac=Uad-Ucd=3×10-(-7)×2=44V
1.6求题1.6图中的U1、U2和U3。
解：此题由KVL求解。
对回路Ⅰ，有：
U1-10-6=0，U1=16V
对回路Ⅱ，有：
U1+U2+3=0，U2=-U1-3=-16-3=-19V
UT=4IT+2I1-2I1=4IT
因此，当RL=R0=4Ω时，它吸收的功率最大，最大功率为
第三章正弦交流电路
3.1两同频率的正弦电压， ，求出它们的有效值和相位差。
解：将两正弦电压写成标准形式
，
其有效值为
，
3.2已知相量 ，试写出它们的极坐标表示式。
解：
3.3已知两电流 ,若 ，求i并画出相图。
解： ，两电流的幅值相量为
解：以结点a，b，c为独立结点，将电压源变换为电流源，结点方程为
解方程得
Ua=21V,Ub=-5V,Uc=-5V
2.12用弥尔曼定理求题2.12图所示电路中开关S断开和闭合时的各支路电流。
解：以0点为参考点，S断开时，
， ，
，IN=0，
S合上时
精品文档-模拟电子电路及技术基础(第二版)孙肖子-第1章
第一章 绪论 图1.2.1一般电子系统的组成框图
第一章 绪论 图1.2.1 信号获取：主要是通过传感器或输入电路，将外界待观察 的信号(通常为模拟信号)变换为电信号，或实现系统与信源间
预处理：主要是解决信号的放大、衰减、滤波等，即通常 所说的“信号调理器”，经预处理后的信号，在幅度和其他方 面都比较适合做进一步的分析或数字化处理。这一部分的信号 仍多为模拟信号。
放大器是一个有源二端口网络，其一般符号如图1.4.1所 示。放大器的输入端口连接“待放大的信号源”，其中Us为.信 号源电压(复数相量)，Rs为信号源内阻，Ui和Ii分. 别是. 放大器 的输入电压和输入电流。放大器的输出端口接相应的负载电阻 RL(也可以是一般的阻抗ZL)，Uo和Io分别是. 放大. 器的输出电压 和输出电流。通常输入端口与输出端口有一个公共的电位参考 点，称之为“地”(如图1.4.1所示)，隔离放大器除外。
第一章 绪论
从输出端口看，输出电压Uo与受控源AuoUi的关系也是Ro与
RL的分压，即
Uo
RL Ro RL
AuoU i
(1.4.2b)
Au
Uo Ui
RL Ro RL
Auio
(1.4.2c)
可见，只有当Ro<<RL时，Au才. 等于Auo.，所以，电压放大器的理
想条件是
Ri→∞
(1.4.2d)
(dB)
(1.4.3b)
如放大倍数的绝对值等于1000，则Au=20 lg1000=60dB。
放大倍数的测量方法如图1.4.2所示。将信号源的输出
幅度及频率调节到合适的数值，并与放大器输入端连接，然 后用交流电压表或用双踪示波器分别测出输入电压Ui和输.出 电压Uo的幅.值，再求其比值即可。
第1章3叠加 《电路与模拟电子技术原理》课件
“激励”是系统的“输入”，“响应” 包括系统的“输出”与内部“状态”
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13
2．研究线性系统的意义
“线性”是很严格的要求，多数实际 系统不能满足这一要求
研究线性系统的意义
1. 很多实际的系统在特定工作条件下可以 近似成线性系统。
不是所有函数都可以计算
例如三角函数y=sin(x)需要近似为成可计 算的函数来计算
无法计算的运算难以用电路实现
解决方法：把复杂的、不可计算的运 算，转换为简单的、可计算的运算
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8
1.6.3 线性电路
数学上最简单的运算是比例运算：
y=kx
直角坐标系中是一条过原点的直线 称y和x成线性关系 必须过原点！
2. 线性系统理论可以成为解决其他系统问 题的理论基础。
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14
3．线性电路元件
端口上电流或电压关系成线性关系 （满足齐次性和叠加性）的元件，称 为线性电路元件。
线性电阻：U＝IR
线性电压控制电压源： u2＝ku1
独立源不是线性元件
特性曲线不过原点 没有输入信号，只有输出信号
y代表响应
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6
电路的功能函数y=f(x)的作用
1. 已知激励x和f，求响应y 2. 已知响应y和f ，求激励x 3. 已知激励激励x和响应y，求f，设计
电路出符合要求的电路
电路的功能特别地体现在运算f上， 运算f的特性，就是它所对应的电路系
统的特性。
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7
y=f(x) 的可计算性
电路与模拟电子技术 原理
第一章 电路与定律
(完整版)电路与模拟电子技术(第二版)殷瑞祥_习题答案_第1-4章标准版-高等教育出版社
1.4习械详解!-i 电珞#艮R已MHL in： *aii!feWRin(n 流P童尿胃的於*/芥深虏口套际方凯. .ijLb*■ J口丁. —¥ -9 A _ 4 * 11 ♦ L * f■: J，5 ----- ---- s-A = - I A *11 JL『峋di也f»果蛭金哈,去元丈峋击斜。
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的电压、助率均未&过电源宅底•功率的敏定值;但不腹技到220 V,5 kW的电源I•.因为其鹿率强出电旃或定功率I倍.游导敢电源.烧坏ai-6 某电wae-H 1 kn.i 元件.他手边只有o 5 w的250 A.500 n.75O n,l hfl的电用多只，住样连接才旭林合81值枷功攀的要求？M：将两卜Suoa.o 3 W的电阳串联秘来叩可」区为这辑£电01僚为(500 ♦ 500» Qri kn.*足为他要求；若魄设总电压为C.«H个电阳k的电队为%时电徵的用书为品W5 5W.电点的山为扁=泻= 2X0 5 w = l W.也同时埔足餐浆.采取M地方底能角定船仙噂求但无法同时质足或木妾成》1-7也路m医所承.已知：L = 2 A,U.・10 V.分新来理想电流源和珂肥电任潭发出的功率.说朗功率平骨关系•*>P L -10X2 -20 出功率.母电*iP v= 10x2 w =20 W .ifefl®取HI功卒.是负破」P.-M产加电跟发州的玩率斗于勇裁取用的功率.电跋中功率平U N1-8电略MUi所小，有■电斥U、为？30 V.内阵为七的直道电漫•竖网快唱吼月R•的供电埃对负氧供电，求：(1)当底入酎，电潴火指柔筑栽电流k=2 A,«只电匮表指示电*电}£^«228 V；fttt 电压U\ 224 V.求R..E.和七•的皿(2)为电A*电机上= 】0A。
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。
模拟电子技术第一章 半导体二极管及其电路练习题(含答案)
第一章半导体二极管及其电路【教学要求】本章主要介绍了半导体的基础知识及半导体器件的核心环节—PN结。
PN结具有单向导电特性、击穿特性和电容特性。
介绍了半导体二极管的物理结构、工作原理、特性曲线和主要参数。
理想情况下，二极管相当于开关闭合与断开。
介绍了二极管的简单应用电路，包括整流、限幅电路等。
同时还介绍了稳压二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管。
教学内容、要求和重点见如表1.1。
表1.1 教学内容、要求和重点【例题分析与解答】【例题1-1】二极管电路及其输入波形如图1-1所示，设U im>U R,，二极管为理想，试分析电路输出电压，并画出其波形。
解：求解这类电路的基本思路是确定二极管D在信号作用下所处的状态，即根据理想二极管单向导电的特性及具体构成的电路，可获得输出U o的波形。
本电路具体分析如下：当U i增大至U R时，二极管D导通，输出U o被U R嵌位，U o=U R，其他情况下，U o=U i。
这类电路又称为限幅电路。
图1-1【例题1-2】二极管双向限幅电路如图1-2 (a)所示，若输入电压U i=7sinωt (V)，试分析并画出电路输出电压的波形。
（设二极管的U on为0.7V，忽略二极管内阻）。
图1-2解：用恒压降等效模型代替实际二极管，等效电路如图1-2(b)所示，当U i<－3.7V时，D2反偏截止，D1正偏导通，输出电压被钳制在－3.7V；当－3.7V<U i <3.7V时，D1、D2均反偏截止，此时R中无电流，所以U o=U i；当3.7V<U i时，D1反偏截止，D2正偏导通，输出电压被钳制在3.7V。
综合上述分析，可画出的波形如图1-20(c)所示，输出电压的幅度被限制在正负3.7V 之间。
【例题1-3】电路如图1-3（a），二极管为理想，当B点输入幅度为±3V、频率为1kH Z的方波，A点输入幅度为3V、频率为100kH Z的正弦波时，如图1-3（b），试画出Uo点波形。
模拟电子技术电子教案第一章半导体二极管及其电路分析教案
1.半导体二极管及其电路分析【重点】半导体特性、杂质半导体、PN结及其单向导电特性。
【难点】PN结形成及其单向导电特性。
1.1 半导体的基本知识1.1.1 半导体的基本知识（1）导电能力对温度的反应非常灵敏。
（2）导电能力受光照非常敏感。
（3）在纯净的半导体中掺入微量的杂质（指其他元素），它的导电能力会大大增强。
1.1.2 本征半导体纯净的半导体称为本征半导体，常用的本征半导体是硅和锗二晶体。
半导体有两种载流子，自由电子和空穴，如果从本征半导体引出两个电极并接上电源，此时带负电的自由电子指向电源正极作定向运动，形成电子电流，带正电的空穴将向电源负极作定向运动，形成空穴电流，而在外电路中的电流为电子电流和空穴电流之和。
1.1.3 杂质半导体1.N型半导体在硅晶体中掺入微量5价元素，如磷（或者砷、锑等），如图所示。
这种半导体导电主要靠电子，所以称为电子型半导体，简称N型半导本。
在N型半导体中，自由电子是多数载流子，而空穴2.P型半导体如果在硅晶体中，掺入少量的3价元素硼（铟、钾等），如图1-5所示。
这种半导体的导电主要靠空穴，因此称为空穴型半导体，有称P型半导体。
P型半导体的空穴是多数载流子，电子是少数载流子。
结论：N型半导体、P型半导体中的多子都是掺入杂质而造成的，尽管杂质含量很微，但它们对半导体的导电能力却有很大影响。
而它们的少数载流子是热运动产生的，尽管数量很少，但对温度非常敏感，对半导体的性能有很大影响。
1.1.4 PN结及其单向导电特性1.PN结的形成结论：在无外电场或其它因素激发时，PN结处于平衡状态，没有电流通过，空间电荷区是恒定的。
另外，在这个区域内，多子已扩散到对方并复合掉了，好像耗尽了一样，因此，空间电荷区又叫做耗尽层。
2.PN结单向导电性（1）正向特性当PN结外加正向电压（简称正偏），电源正极接P，负极接N，PN结处于导通状态，导电时电阻很小。
（2）反向特性当外加反向电压（简称反偏），电源正极接N，负极接P，PN结处于截止状态结论：PN结正偏时电路中有较大电流流过，呈现低电阻，PN结导通；PN结反偏时电路中电流很小，呈现高电阻，PN结截止，可见PN结具有单向导电性。
电路与模拟电子技术第一章殷瑞祥
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图1.1(b)是计算机电路组成的简化框图，它的基本功 能是通过对输入信号的处理实现数值计算。人们在 键盘上输入计算数据和步骤，编码器将输入信号表 示成二进制数码，经运算、存储、控制部件处理得 到计算结果，然后在显示器上输出。
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电路的概念
电路是由用电设备（负载）与供电设备（电源）通过导线 连接而构成的提供给电荷流动的通路。
述了基本电磁现象，在数学上也有严格的定义 。
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1.1.2 电路模型
开关
电路图
1 0 B A S E - T w a ll p la t e
灯泡 电 池
导线
(a)
Rs
RL
Us
(b)
电路模型
反映实际电路部件的主要电磁
性质的理想电路元件及其组合。
理想电路元件
有某种确定的电磁性能的理想元件
I 表示不随时间变化的电流
或
i 表示随时间变化的电流
• 电流的单位是安培（A）
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1.3 电路中的基本物理量（续2）
电流（续）
3. 电流的参考方向
• 电流作为电路的基本物理量，是我们分析电路所需要 确定的，因此在分析电路之前，电流的真实方向一般 是未知的。
• 在电路中，每条通路的电流方向只有两个可能的选择， 因此，我们可以用代数量来表示有方向的电流。符号 表示方向，绝对值表示大小。
电池------提供电能 信号产生器------输出多种标准信号 电阻器-----消耗电能（提供合适的电压、电流） 电感器-----存储磁场能等等。
模拟电子技术(第2版)课后习题答案第一章
第一章 半导体器件1.1 电路如图P1.1所示，设二极管为理想的，试判断下列情况下，电路中的二极管是导通还是截止，并求出AO 两端的电压AO U 。
（1）V V DD 61=，V V DD 122=；（2）V V DD 61=、V V DD 122-=；（3）V V DD 61-=、V V DD 122-=。
解：1、当V V DD 61=、V V DD 122=时，假设二极管是截止的，则V V B 6=、V V A 12=二极管承受反偏电压，所以二极管截止假设成立。
V V U DD AO 122==。
2、当V V DD 61=、V V DD 122-=时，假设二极管是截止的则V V B 6=、V V A 12-=二极管承受正偏电压，所以二极管截止假设不成立，二极管导通。
V V U DD AO 61==。
3、当V V DD 61-=、V V DD 122-=时，假设二极管是截止的，则V V B 6-=、V V A 12-= 二极管承受正偏电压，所以二极管截止假设不成立，二极管导通。
V V U U DD BO AO 61-===。
1.2 二极管电路如图P1.2所示，二极管的导通电压VU D 7.0)on (=，试分别求出Ω=k R 1、Ω=k R 4时，电路中的电流O I I I 、、21和输出电压O U 。
解：1、当Ω=k R 1时，假设二极管是截止的，则mA I I O 5.41192=+=-= V R I U V L O O B 5.415.4-=⨯-===V V A 3-= (V V V B A 5.1=-)由上分析可知，二极管承受正偏电压导通（假设不成立）故可得其等效电路如图P1.2b 所示：根据KCL 、 KVL ：⎪⎩⎪⎨⎧+-=-+=+=RI R I R I I I I LO O222197.039 解之：mA I mAI mA I 3.56.17.3210==-=V R I U L O O 7.317.3-=⨯-==2、当Ω=k R 4时，假设二极管是截止的，则mA I I O 8.11492=+=-=VR I U V L O O B 8.118.1-=⨯-===V V A 3-= V U U B A 2.1-=-由上分析可知，二极管承受反偏电压截止（假设成立）01=I mA I I 8.102=-=V R I U L O O 8.118.1-=⨯-==3.3 设二极管为理想的，试判断P1.3所示电路中各二极管是导通还是截止，并求出AO两端的电压AO U解：（a ）假设21V V 、均截止，则V V A 10=、V V B 6-=、V V O 0=， 21V V 、均承受正偏电压，但2V 管的正向偏值电压更大，故它首先导通。
模拟电子技术基础第四版课件-第一章
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
模拟电子技术第一章 模拟电路及放大器基础知识
+
方法是在一个放大器输入端加一 电压源，求出电压源的输出电压 ui和输出电流ii，由此而求得Ri 。
ii Si Ri
放 器 大
图1-5 放大器输入阻抗的理解示意图
下面讨论一下输入阻抗对放大器的影响。
（2）电压输入型放大器应有高输入阻抗 当输入信号源为电压型时，要求放大器也为电压输入 型。对非理想的电压源来讲，由戴维南定理可等效为理想 电压源us 与内阻Rs 之串联，电压源加入放大器的等效电路 如图1-6，此时，在放大器输入端得到的有效电压ui为：
注重培养系统的观念、工程的观念、科技进步 的观念和创新意识，学习科学的思维方法。提倡 快乐学习！
七、考查方法
1. 会看：读图，定性分析 2. 会算：定量计算
考查分析问题的能力
3. 会选：电路形式、器件、参数 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
（1）输出阻抗的定义
输出阻抗是反映放大器输出带载能力的一个指标，带 载能力由输出阻抗来决定。当放大器在工作时，其输出端 就是一个带载能力较强的信号源，因此我们定义输出阻抗 为从放大器输出端看进去的等效电阻Ro。下面来讨论输出 阻抗对负载的影响。
（2）电压输出型放大器应有低输出阻抗 如果放大器是电压输出型，根据戴维南定理，其输出 端可等效为一个开路输出电压和其内阻Ro的串联，如图1-8 所示，在输出端有负载RL时，落在RL上的输出电压uo为：
二、模拟信号与模拟电路
1. 电子电路中信号的分类
数字信号：离散性
“1”的电 压当量
“1”的倍 数
介于K与K+1之 间时需根据阈值 确定为K或K+1
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第二篇 模拟电子技术基础 1、半导体器件与二极管电路 2、晶体管放大电路基础 3、模拟集成电路及其应用电路 4、信号产生电路 5、直流电源
第一章 电路的基本概念与基本定律
本章主要内容 1、介绍电路的基本物理量及单位 2、引入电流、电压参考方向 3、建立电路模型的概念 4、介绍几种常用理想电路元件 5、介绍电路两类基本约束（欧姆定
+12v
2k
a 4k
2k
解：S断开时：
整个电路处于开路的状态，
电路中无电流流过，所以
b
Vb=12v
S
S闭合时：
4k电阻上无电流流过， a、b两点等电位。
Vb=Va=6v
电路图的还原
8v
-6v
-4v
_
+
_
8v_
6v 4v +
+
1.3.3 功率和能量
1、电功率的概念、符号与单位
电功率：单位时间内电场力所做的功。
I1 3A, I2 1A, I3 2A, I4 3A, I5 - 1+A
－
1
2
4
3
5
元件1：P1吸=－U1×I1=－(－30)×3=90W 吸收功率 为负载
元件2：P2吸=－U2×I2=－(－20)×1=20W 吸收功率 为负载 元件3：P3吸=U3×I3=60×-2= -120W 发出功率 为电源 元件4：P4吸=U4×I4=30×3=90W 吸收功率 为负载 元件5：P5吸=U5×I5=80×（-1）= -80W 发出功率 为电源 总功率：90＋20－120＋90－80＝0 功率平衡！
注意 电位和电压的区别
电压：电路中两点间的电位差 Uab=Va-Vb
电位值是相对的,参考点选得不同，电路中其它 各点的电位也将随之改变；
电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考 点的不同而改变。
C 4A 20
例1：电路如图所示： 计算电路中各点电 位和两点间的电压。140V
A 5 6A D
10A
二、电路中电位的概念
电路中某点的电位等于该点与参考点之间的电压。
在电路中任选一节点，设其电位为零，此点称为参考点。
参考点用 表示
a
a
1
1
b 5A
a 点电位： Va = 5V b 点电位： Vb = 0V
b 5A
a 点电位： Va = 0V
b 点电位： Vb = -5V
电路中某点的电位与参考点的选择有关。
参考方向标在图上如下。
-+
－
1
2
4
3
5
U1 30V, U2 20V, U3 60V, U4 30V, U5 80V I1 3A, I2 1A, I3 2A, I4 3A, I5 1A
确定各元件的功率，指出哪些是电源、哪些是负载？
－
U1 30V, U2 20V, U3 60V, U4 30V, U5 80V
电位的计算
1、选定参考点； 2、计算某点电位，即计算该点到参考
点的电压。
电位在电路中的表示法 R1
+
_ R2
_E1 +E2
R3
R1 +E1
-E2 R2 R3
练习：用电位表示电路图
Байду номын сангаас2 +
10v _
2 4
+
_
_15v
20v
+
+10v
2
+15v 2
4
-20v
例：计算图示电路中开关S合上和断开时b点的电位
UR
b
U
已知：E=2V, R=1Ω
求： 当U 分别为 3V 和 1V 时，求IR?
解： (1) 假定电路中物理量的正方向如图所示；
(2) 列电路方程： U =UR + E
IR
= UR R
=U- E R
U =U - E R
(3) 数值计算
U = 3V U = 1V
IR IR
= =
3-2 11- 2
1
= 1A = -1A
元件模型是一种理想化模型：
——忽略元件的次要特性，用规定的理想化模型 表征其物理特性。
电阻元件
2、电路模型
– 对电路中的每个元器件特性建立元件模型
– 把所有元器件的元件模型按照原电路结构连接起来，形 成电路的模型
例：
开关
灯泡
10BASE-T wall plate
电 池
导线
常用的几种元件模型：
无源元件：电阻、电感、电容这些元件任何时刻对外界均 不提供能量，叫做无源元件.
U> 0
实际方向 +
+
U
（参考方向）
U< 0
例
+ U1 10 10V
U1 = 10V
U1 10 10V
+
U1 = 10V
5、关联参考方向
- 电流的参考方向和电压的参考方向取一致， 称关联方向；如不一致，称非关联方向。
+
U
+
U
I 关联参考方向
I 非关联参考方向
- 采用关联的参考方向后，在电路中只需 要标出一个（电流或电压）参考方向。
➢ 电流的参考方向是人为定义的，而电流的真实方向 则 是受电路约束客观存在并确定的。
➢ 当参考方向设得与真实方向一致时，电流的代数值符 号为正；反之为负。
➢ 若分析电路后确定的电流符号为正，则表明电流的真 实方向就是参考方向；反之亦然。
i
参考方向
实际方向
i>0
例 I1
10V
10
I1 = 1A
i
参考方向
2. 电路的组成
–为电路工作提供能量的电源
-在电能作用下完成电路功能的用电设备或元器件 开关
中 间
–连接电源和用电设备的导线
设 备
–控制电源接入的开关等
例如我们常用的照明电路
~220V 电源
导线
用电设备
3、电路的功能
• 能量传输：将电源的电能传输给用电设备(负载)。
发电机—变压器---传输线—变压器-->负载
uab
va
vb
Wa
Wb q
dW dq
- 单位名称：伏(特) (V) = 1 焦耳 (J)/ 库仑(C)
- 符号：用u或U 表示
- 电压的真实方向： 规定 电位下降的方向 为电压的真实方向 即从 高电位端 指向 低电位端
注：电动势的真实方向： 即从 低电位端 指向 高电位端
2. 电压的参考方向
– 电压具有方向性，不能单用数值来表示，必 须同时标定其方向。
+
I
U
关 联
–
P吸= UI = 5(-1) = -5 W 吸收-5W，实际发出5W
+
I非 U关
联
–
P吸= －UI = －5(-1) = 5 W 实际吸收5W
4、 功率平衡原理
功率平衡原理： 电路中所有元件的功率之和为 0 ！
作用：常用作对分析结果的检验准则
例：由5个元件组成的电路如图，各元件上电压、电流
高等学校 教材
电路与模拟电子技术
殷瑞祥 编
高等教育出版社
Higher Education Press
电路与模拟电子技术是一门专业技术基础课
基础要求：
1、《大学物理》中的电部分； 2、高等数学中的微积分及常系数微分方程。
学习要求：
1、课堂认真听讲，掌握要点； 2、关键在于课后练习，举一反三。
电路与模拟电子技术基础
实际方向
i<0
I1
10V
10
I1 = -1A
4、电流参考方向的两种表示：
• 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。 (图中标出箭头）
i
参考方向
• 用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A指
向B。 (图中标出A、B）
A
i AB 参考方向
B
1.3.2 电压、电位和电动势 一、电压 (voltage)
U
(3) 用双下标表示：如 UAB , 由A指向B的方向为电压 (
降) 的参考方向。
UAB
A
B
4.实际方向与参考方向的关系：
➢ 当参考方向设得与真实方向一致时，电压的代数值符号为 正；反之为负。
➢ 若分析电路后确定的电压符号为正，则表明电压的真实 方向就是参考方向；反之亦然。
+ 实际方向
+
U
（参考方向）
6
90V
1、若选A为参考点，则各点电位如下 B
VA=0 VB = UBA = -60V， VC = UCA = 80V， VD = UDA = 30V
2、若选B为参考点，则各点电位如下
VB=0 VA = UAB = 60V， VC = UCB =140V， VD = UDB = 90V
3、不论A或B为参考点，则各两点间的电压是不改变的。
• 能量转换：将传输到负载的电能根据需要转换成其它
形式的能量 •如光、声、热、机械能等。
电能----->(用电设备)----->其它形式的能量
• 信息传输 • 信息处理 信号(接受)--->电路----->信号(已经放大、去
噪、合成…)
4. 电路的激励和响应
• 输入（电能或信号），称为电路的激励。在电路中激励常 表示为电源（提供电能，使电路工作）或信号源（作为电路 传输、处理信息的对象）。