模拟电子技术 第1讲
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模拟电子技术第1章PPT课件
多数载流子——自由电子 施主离子
少数载流子—— 空穴
7
8
2. P型半导体
在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。
硅原子
+4
空穴
+4
硼原子
+4
8
电子空穴对
空穴
+4 +4
P型半导体
－ － －－
+3 +4
－ － －－
－ － －－
+4 +4
受主离子
多数载流子—— 空穴 少数载流子——自由电子 9
杂质半导体的示意图
(1) 稳定电压UZ ——
在规定的稳压管反向工作电流IZ下UZ，所对应的Iz反min 向工作电u压。
(2) 动态电阻rZ ——
△I
rZ =U /I
rZ愈小，反映稳压管的击穿特性△愈U 陡。
I zmax
(3) 最小稳定工作 电流IZmin——
保证稳压管击穿所对应的电流，若IZ＜IZmin则不能稳压。
(4) 最大稳定工作电流IZmax——
17
EW
R
18
(2) 扩散电容CD
当外加正向电压
不同时，PN结两 + 侧堆积的少子的 数量及浓度梯度 也不同，这就相 当电容的充放电 过程。
P区 耗 尽 层 N 区 －
P 区中电子 浓度分布
N 区中空穴 浓度分布
极间电容（结电容）
Ln
Lp
x
电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来
18
19
1.2 半导体二极管
30
31
四、稳压二极管
稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊二极管
பைடு நூலகம்
《模拟电子技术》教案(全)
《模拟电子技术》教案（全）模拟电子技术教案信息工程系目录第一章常用半导体器件第一讲半导体基础知识第二讲半导体二极管第三讲双极型晶体管三极管第四讲场效应管第二章基本放大电路第五讲放大电路的主要性能指标及基本共射放大电路组成原理第六讲放大电路的基本分析^p ^p 方法第七讲放大电路静态工作点的稳定第八讲共集放大电路和共基放大电路第九讲场效应管放大电路第十讲多级放大电路第十一讲习题课第三章放大电路的频率响应第十二讲频率响应概念、RC电路频率响应及晶体管的高频等效模型第十三讲共射放大电路的频率响应以及增益带宽积第四章功率放大电路第十四讲功率放大电路概述和互补功率放大电路第十五讲改进型OCL电路第五章模拟集成电路基础第十六讲集成电路概述、电流电路和有负载放大电路第十七讲差动放大电路第十八讲集成运算放大电路第六章放大电路的反馈第十九讲反馈的基本概念和判断方法及负反馈放大电路的方框图第二十讲深度负反馈放大电路放大倍数的估算第二十一讲负反馈对放大电路的影响第七章信号的运算和处理电路第二十二讲运算电路概述和基本运算电路第二十三讲模拟乘法器及其应用第二十四讲有滤波电路第八章波形发生与信号转换电路第二十五讲振荡电路概述和正弦波振荡电路第二十六讲电压比较器第二十七讲非正弦波发生电路第二十八讲利用集成运放实现信号的转换第九章直流电第二十九讲直流电的概述及单相整流电路第三十讲滤波电路和稳压管稳压电路第三十一讲串联型稳压电路第三十二讲总复习第一章半导体基础知识本章主要内容本章重点讲述半导体器件的结构原理、外特性、主要参数及其物理意义，工作状态或工作区的分析^p ^p 。
首先介绍构成PN结的半导体材料、PN结的形成及其特点。
其后介绍二极管、稳压管的伏安特性、电路模型和主要参数以及应用举例。
然后介绍两种三极管（BJT和FET）的结构原理、伏安特性、主要参数以及工作区的判断分析^p ^p 方法。
本章学时分配本章分为4讲，每讲2学时。
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
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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。
模拟电子技术基础简明教程-(第三版)第一章
(a)外形图
21
(b)符号
第二节 半导体二极管
半导体二极管的类型： 按半导体材料分：有硅二极管、锗二极管等。 按 PN 结结构分：有点接触型和面接触型二极管。 点接触型管子中不允许通过较大的电流，因结电容
小，可在高频下工作。 面接触型二极管 PN 结的面积大，允许流过的电流
大，但只能在较低频率下工作。 按用途划分：有整流二极管、检波二极管、稳压
O
U
图 1.2.8
30
第二节 半导体二极管
2. 扩散电容 Cd
P区 耗 尽 层 N 区
是由多数载流子在扩散过程中积累而引起的。+ I
V P 区中电子
－ R
N 区中空穴
浓 度 分布
浓 度 分布
x
Ln
Lp
在某个正向电压下，P 区中的电子浓度 np(或 N
区的空穴浓度 pn)分布曲线如图中曲线 1 所示。
路中反向电流非常小，几乎等于零， PN 结处
于截止状态。
PN 结具有单向导电性。
正向偏置:
电源正极接P区，负极接N区，即“P正N负” 反向偏置:
电源正极接N区2，0 负极接P区，即“P负N正”
第二节 半导体二极管
2 二极管的伏安特性
半导体二极管又称晶体二极管。 二极管的结构： 将 PN 结封装在塑料、玻璃或金属外壳里，再 从 P 区和 N 区分别焊出两根引线作正、负极。
28
第二节 半导体二极管
二极管的电容效应
当二极管上的电压发生变化时，PN 结中储存的 电荷量将随之发生变化，使二极管具有电容效应。
电容效应包括两部分 势垒电容 扩散电容
1. 势垒电容
是由 PN 结的空间电荷区变化形成的。
《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。
模拟电子技术第1章 数字电路基础
于其进位规则为“逢十六进一”，故称为十六进制，常用大写字母“H”表示。十六进制按
权展开式为：
n1
(N)16 =
ai 16i
im
式中，ai 为十六进制数的任意一个数码；n 表示整数部分数位，m 表示小数部分数位；下标
16（或 H）表示十六进制数。例如
(5D.6A)H =5×161+13×160+6×16-1+10×16-2
（2）二进制数与十六进制数的相互转换 由表 1-1 可知制数与十六进制数之间
进行转换时通常采用分组等值法。 具体操作以小数点为基准，向左或者向右将二进制数按 4 位一组进行分组（当不足 4 位时，
按整数部分从高位、小数部分从低位的原则予以补 0 处理），然后用对应十六进制数代替各组的 二进制数，即可得等值的十六进制数。反之，将十六进制数的每个数码用相应的 4 位二进制数代 替，并去除高、低位无效的 0，所得结果即为等值二进制数。
1.2.2 编码
利用二进制数表示图形、文字、符号和数字等信息的过程称为编码（Encode），编码的结果 称为代码（Code）。例如，发送邮件时收/发信人的 E-mail、因特网上计算机主机的 IP 地址等， 就是生活中常见的编码实例。
进制数。例如:
(110.01)B =1×22+1×21+0×20+0×2-1+1×2-2
【十六进制】十六进制（Hexadecimal System）是数字电路中另一种常用数制，包含 0～9、A、B、
C、D、E、F 十六个数码，其中 A、B、C、D、E、F 依次表示十进制数 10～15，所以基数为 16。由
（3）十进制数转换为二进制数 十进制数转换为二进制数需要将整数部分和小数部分分别进行转换。通常整数部分采用除 2 反序取余法进行转换，小数部分采用乘 2 顺序取整法进行转换。 具体操作：将给定的十进制整数部分依次除以 2，按反序的原则取余数即为等值二进制数； 十进制小数部分依次乘以 2，按顺序的原则取整数即为等值二进制数。当小数部分不能精确转换 为二进制小数时，可根据精度要求，保留几位小数。 此外，利用二进制数作桥梁，可以方便地将十进制数转换为十六进制数。
模拟电子技术(第三版)江晓安版 第一章ppt
模拟电子技术基础
教材：《模拟电子技术》（第三版） 作者：江晓安 西电出版社
专业基础课课程体系
专业基础课
专业课
模电 （低频电子线路） 高频电子线路等 电路 数电 （计算机硬件） 信号与系统
学位课
微机原理、单片机等
数字信号处理
语音信号处理
图像信号处理等
考研课—电子技术（模电、数电）、信号与系统
概述：
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
为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？
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。
电子技术的发展 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
1958年只有4个晶体管 1997年一芯片中有40亿个晶体管 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） 贝尔实验室三名科学家在1947 年11月底发明了晶体管，1956年因 此获得诺贝尔物理学奖。 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，实现了把电子器件集成在 一块半导体材料上的构想。42年后， 于2000年获诺贝尔物理学奖。
教材：《模拟电子技术》（第三版） 作者：江晓安 西电出版社
专业基础课课程体系
专业基础课
专业课
模电 （低频电子线路） 高频电子线路等 电路 数电 （计算机硬件） 信号与系统
学位课
微机原理、单片机等
数字信号处理
语音信号处理
图像信号处理等
考研课—电子技术（模电、数电）、信号与系统
概述：
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
为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？
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。
电子技术的发展 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
1958年只有4个晶体管 1997年一芯片中有40亿个晶体管 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） 贝尔实验室三名科学家在1947 年11月底发明了晶体管，1956年因 此获得诺贝尔物理学奖。 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，实现了把电子器件集成在 一块半导体材料上的构想。42年后， 于2000年获诺贝尔物理学奖。
模拟电子技术实验课件1、常用电子仪器的使用
04
1. 连接信号源和频谱分析仪 。
2. 选择合适的频率范围和分 辨率带宽。
3. 观察频谱图，测量参数值 。
4. 分析信号质量，判断是否 符合要求。
04 实验操作与注意事项
实验操作流程
01
02
03
04
实验前准备
确保实验室环境安全，检查实 验设备和工具是否完好。
仪器使用
按照实验要求选择合适的电子 仪器，如示波器、信号发生器
01
02
03
04
1. 选择合适的信号类型 和频率。
2. 调整信号幅度和偏置 参数。
3. 输出信号至所需设备。
4. 观察信号质量，调整 参数以满足需求。
频谱分析仪的使用方法
频谱分析仪的种类
模拟频谱分析仪、数字频谱分析仪、实时频谱分析仪等。
测量参数
频率、幅度、相位等。
频谱分析仪的使用方法
01
02
03
在实际生产和科学研究中，需要使用各种电子仪器进行测量和测试，因此掌握常用 电子仪器的使用方法对于电子工程师和技术人员来说是必备的基本技能。
本实验课件将介绍常用电子仪器的使用方法和电子测量技术的基本原理，通过实验 操作和数据处理，培养学员的实验操作能力和数据处理能力。
02 常用电子仪器介绍
万用表
01
实验原理理解
通过实验操作，学生加深了对示波器、信号发生 器、万用表等常用电子仪器的工作原理和使用方 法的理解，能够更好地将这些理论知识应用到实 践中。
团队协作能力培养
实验以小组为单位进行，学生在实验过程中需要 相互协作、共同完成实验任务。通过这种方式， 学生的团队协作能力得到了有效提升。
思考题
示波器的使用注意事项是什么？
模拟电子技术基础 课件 01-2讲义(二极管)
3、稳压管的基本电路
工作区：反向击穿
接法：反接
电阻R的作用：限流
RL代表：负载
RL↓→ IO↑→ IR↑→ VO↓→ IZ↓→ IR↓ VO↑
稳压电路如图所示，直流输入电压VI的电压在12V~13.6V之间。 负载为9V的收音机，当它的音量最大时，需供给的功率为0.5W。 稳压管的VZ=9V，稳定电流IZmin=5mA，额定功率为1W，R=51Ω。 试分析稳压管电路能否正常工作。
工作区：反向偏置
接法：反接
作用：把光信号转换成电信号
◆发光二极管
发光二极管是通过电流时发光的一种器件，这是由于电子与空 穴直接复合而放出能量的结果。发出的光的波长由所使用的基本材 料而定。它的符号如图所示。
工作区：正向偏置
接法：正接 作用：把电信号转换成光信号 主要应用：作为显示器件
作业1-1
I S uD YT iD I D diD gd e duD VT VT VT
五、二极管应用举例
1、限幅电路：它是用来让信号在预置的电平范围内，有选择地传 输一部分。 一限幅电路如图所示，R=1KΩ，VREF=3V。当Ui=6sinωt(V) 时，利用恒压降模型绘出相应的输出电压UO的波形。二极管 的恒压降为0.7V。
由于收音机音量最大时，稳压管流过的电流
I z min I z min
所以稳压管失去了稳压作用。
ห้องสมุดไป่ตู้
◆光电二极管
光电二极管的结构与普通二极管类似，但在它的PN结处，通 过管壳上的一个玻璃窗口能接收外部的光照。这种器件的PN结在反 向偏置状态下运行，它的反向电流随光照度的增加而上升。它的符 号如图所示。
VD = VDD- IDR = 10-0.931×10 = 0.69V
模拟电子技术课件chapter1
16
N型半导体（掺五价元素）
硅原子
Negative（负） 自由电子为多子； 空穴为少子
磷原子
Si
Si
多余电子获很 少能量可成为 自由电子
P
Si
N型硅表示
+
施主原子(正离子)
自由电子
17
P型半导体（掺三价元素） 硅原子 空位 Si B Si
Positive（正）
空穴为多子；
自由电子为少子
硼原子
Si
iD
uD UT
rd
Q
●
UT ID
iD
+
iD
ID
uD UD
u D
-
rd
uD
36
三、高频模型
1. 正向偏置 1. 反向偏置
势垒电容Cb 加扩散电容Cd
势垒电容Cb
37
1.2.5 稳压二极管(zener diode)
稳压二极管符号 +
当稳压二极管工 作在反向击穿状 态下,当工作电 流IZ在Izmax和 Izmin之间时,其两 端电压近似为常 数 稳压二极管特性曲线 I 稳定 电压 UZ IZmin U 稳定 IZ 电流 IZmax
Industrial ~
Mechtronics ~ Medical ~ Office ~
4
应用举例
传感器
电子线路
执行器件
5
§0.3 课程特点
• 技术基础课（专业基础课） – 实践性强 – 讨论共性概念问题 – 基本分析方法、分析原则 – 为后续课程打基础 时间紧、任务重、难度大、难掌握 问题实质：实践性强、内容分散
一般，击穿电压在6V以下的属于齐纳击穿，6V以上的 主要是雪崩击穿。 6V左右，两种击穿都有。
N型半导体（掺五价元素）
硅原子
Negative（负） 自由电子为多子； 空穴为少子
磷原子
Si
Si
多余电子获很 少能量可成为 自由电子
P
Si
N型硅表示
+
施主原子(正离子)
自由电子
17
P型半导体（掺三价元素） 硅原子 空位 Si B Si
Positive（正）
空穴为多子；
自由电子为少子
硼原子
Si
iD
uD UT
rd
Q
●
UT ID
iD
+
iD
ID
uD UD
u D
-
rd
uD
36
三、高频模型
1. 正向偏置 1. 反向偏置
势垒电容Cb 加扩散电容Cd
势垒电容Cb
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1.2.5 稳压二极管(zener diode)
稳压二极管符号 +
当稳压二极管工 作在反向击穿状 态下,当工作电 流IZ在Izmax和 Izmin之间时,其两 端电压近似为常 数 稳压二极管特性曲线 I 稳定 电压 UZ IZmin U 稳定 IZ 电流 IZmax
Industrial ~
Mechtronics ~ Medical ~ Office ~
4
应用举例
传感器
电子线路
执行器件
5
§0.3 课程特点
• 技术基础课（专业基础课） – 实践性强 – 讨论共性概念问题 – 基本分析方法、分析原则 – 为后续课程打基础 时间紧、任务重、难度大、难掌握 问题实质：实践性强、内容分散
一般，击穿电压在6V以下的属于齐纳击穿，6V以上的 主要是雪崩击穿。 6V左右，两种击穿都有。
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模拟电子技术
哈尔滨工程大学
宫 芳
模拟电子技术
哈尔滨工程大学
绪
论
一、课程的性质与任务 ：技术基础课程
二、什么是电子器件和电子技术
电子技术是研究电子器件、电子电路和电子 系统及其应用的科学技术。
电真空器件：电子管、示波器、显像管等。 电子器件
半导体器件：二极管、三极管、场效应管。
集成电路
模拟电子技术
二极管长时间工作时允许通过的最大直流电流。 使用时应注意流过二极管的正向最大电流不能大于 这个数值，否则可能损坏二极管。
2 最大反向工作电压 U R 二极管正常使用时允许加的最高反向电压。 使用中如果超过此值，二极管将有被击穿的危险。通常 取UBR的一半。 3 反向电流 I R 4 最高工作频率
fM
哈尔滨工程大学
（2）外加反向电压(反偏置)—PN结截止
反 P区接电源负 偏 置 N区接电源正
外加电场与内电场方向相同，增强了内电场，多子扩散 难以进行，少子在电场作用下形成反向电流I，因为是少子漂 移运动产生的，I很小，这时称PN结处于截止状态。
模拟电子技术
哈尔滨工程大学
PN 结反偏 外电场与内电场方向相同 漂移 > 扩散 PN 结变厚 利于漂移 外部电源不断提供电荷
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哈尔滨工程大学
2 等效电路 （1）理想二极管 理想二极管的死区电压和 正向电压降都等于零，反 向电流也等于零，理想二 极管在电路中相当于一个 开关元件 。
模拟电子技术
哈尔滨工程大学
例1：二极管整流
在如图所示电路中，已知 Ui 为正弦波，二极管的 正向压降和反向电流均可忽略（理想二极管），定性画 出输出电压 Uo的波形。
① 多子扩散建立内电场 PN结的形成 ② 内电场阻碍多子的扩散，促进少子的漂移 ③ 多子扩散运动和少子的漂移运动达到平衡
PN结的特点
① PN结的厚度：几微米~几十微米
② 达到动态平衡时，空间电荷区的电位差Vho 很小：Si:0.5v左右 ；Ge:0.2v左右
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2 PN结的单向导电特性 （1）外加正向电压(正偏置)—PN结导通 正 偏 置 P区接电源正 N区接电源负
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二极管的伏安特性
2.反向特性
U(BR) < U <0
反向饱 和电流
iD /mA
I Is
iD = IS < 0.1A(硅) 几十A(锗) U < U(BR) (反向击穿)
U(BR)
反 向 击 穿
IS
O Uon
反向特性
uD /V
PN 结两端外加的反向电压增加到一 定值时反向电流急剧增大
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（2）考虑正向压降时的等效电路
导通时正向压降为一常量Uon,截止时反向电流为0.
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例2：二极管限幅
V
在如图所示电路中，已知 Ui 为正弦波，二极管的 正向压降为0.7V,反向电流可忽略,定性画出输出电压 Uo 的波形。
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2 在正向导通时，稳压管的正向特性与普通二极管相 同，其导通电压为0.7伏。 3 稳压管的工作条件： ① 反偏且击穿; ② 2. I Z min I Z I Z max 4 稳压管的主要参数 (1)稳定电压U Z 稳压管反向击穿后，通过规 定电流时相应的电压值。 稳压管稳定工作条件
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章节划分与学时分配
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 半导体器件 基本单元电路 多级放大电路与频率响应 集成运算放大器 功率放大电路 放大电路中的反馈 集成运算放大器的应用 信号发生电路 直流稳压电源 6学时 12学时 4学时 2学时 4学时 8学时 10学时 4学时 6学时
Negative（负的）
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三、PN结
1、 PN结的形成与特点
多子的 浓度差
多子的扩散运动 形成稳定的 空间电荷区
空间电荷区 （内电场） 阻止多子的扩散运动 促进少子的漂移运动
PN结形成
动态平衡
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P
N
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PN 结形成及特点总结：
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杂质半导体总结：
① 两种参杂半导体的多子都是由两部分组成： 多子 少子 参杂出来的 本征激发的 本征激发的
少子受温度的影响大 多子受参杂的影响大
② 参杂的结果使半导体的导电能力成千上万倍的增加 ③ P型、N型半导体的记忆 P型：空穴型 Positive（正的）
N型：电子型
（3）考虑Uon和正向特性斜率的等效电路
理想二极管
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（4）微变等效电路
u U T rd i I DQ
常温下：
rd
26m v rd I DQ
二极管等效为一个动态电阻
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六、稳压二极管：
应用反向击穿现象具有稳压效应的特殊二极管。
1 稳压管的主要特点：工作在反向击穿区，电流变 化较大，而端电压基本不变。
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三、课程的研究对象 模拟信号的处理和传输。
模拟信号：在时间上和幅值上均具有连续性的信号。
四、课程的特点 1 内容丰富，涉及面宽。 2 实践性强 3 工程近似计算
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五、学习中注意些什么
1 掌握基本概念 2 基本单元电路 3 基本分析方法 4 基本规律
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第一章 半导体器件
本章教学主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节
半导体基础知识 半导体二极管 半导体三极管 场效应晶体管（FET）
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第一节
一、本征半导体
半导体基础知识
1、半导体及其特点： 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质， 如硅(Si)、锗(Ge)。
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五、二极管的等效分析
1 二极管的直流电阻与交流电阻 （1）直流电阻RD 加到二极管两端的直流电 压与流过二极管的电流之
比, 称为二极管的直流电
阻ＲＤ, 即
UD 1 RD I D tan
RD与Q点位置有关:工作点越高直流 电阻越小。
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（2）交流电阻 d
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三、环境温度对伏安特性曲线的影响
当温度升高时，正向特性曲线左移。 反向饱和特性曲线下移。
温度每升高1 C ，
T2
T1
U on 减小2 ~ 2.5mV
其变化规律为
I S T2 I S T1 210 C
T2 T!
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四、二极管的主要参数 1 最大整流电流 I F
I
ＰＮ结的反向击穿
雪崩击穿 齐纳击穿
UB O U
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4、 PN结的电容效应(了解)
结电容=势垒电容+扩散电容 结电阻
C j CD CB
扩散电容CD是多数载流子在 扩散过程中引起电荷积累而产 生的。 势垒电容CB是由阻挡层 宽窄变化所等效的电容。 正偏时：Cj主要由CD决定 反偏时：Cj主要由CB决定 结电容
本征半导体中的自由电子和空穴是成对出现的 故又叫做电子空穴对。 本征热激发产生电学
本征热激发： 当温度升高（加热或光照），价电 子获得足够的能量挣脱原子核及共 价键的束缚，进入自由空间成为自 由电子参与导电，同时在原来的位 置上留下空位，称为空穴。这个过 程称为本征热激发。 动态平衡： 在自由电子和空穴的产生过程中，还 存在着自由电子和空穴的复合，在一 定的温度下，本征激发和复合在某一 热平衡载流子浓度值上达到动态平衡。
本征半导体中的载流子
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二、杂质半导体 （掺入少量杂质的半导体）
1 定义： 按掺杂的不同分为P型(空穴型)和N型(电子型)两 种杂质半导体。
（1）P型半导体：在本征半导体中掺入微量的三价元素 空穴浓度远大于电子浓度。 受主杂质: 三价杂质原子在电离中接受了一个电子 多数载流子 — 简称多子 杂质半导体中 结论 少数载流子 — 简称少子
在P型半导体中，空穴是多子，电子是少子。
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P型半导体中的载流子分布图
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（2）N型半导体 在本征半导体中掺入微量的五价元素 施主杂质 磷原子丢失一个电子时就变成了带正电的正离子
电子的浓度远远大于空穴的浓度。 结论：在N型半导体中，电子是多子，空穴是少子。
外加电场与内电场方向相反，内电场被削弱，此时多子扩散运 动大大超过少子漂移运动，形成较大的正向电流，这时称PN结处于 导通状态。
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PN 结正偏
外电场与内电场方向相反 扩散> 漂移 PN 结变窄 利于扩散 外部电源不断提供电荷 产生较大的扩散电流 I PN 结正向导通
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产生较小的反向电流 I
PN 结反向截止
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结论： PN结正偏导通；反偏截止，这种性质称 PN结的单向导电性。
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3 、 ＰＮ结的反向击穿特性 PN结处于反向偏置时, 在一定电压范围内, 流过ＰＮ 结的电流是很小的反向饱和电流Is。 当PN结的反向偏压超过某一数值(ＵＢR)后, 反向电流会 急剧增大, 这种现象称为反向击穿。UBR称为击穿电压。
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宫 芳
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绪
论
一、课程的性质与任务 ：技术基础课程
二、什么是电子器件和电子技术
电子技术是研究电子器件、电子电路和电子 系统及其应用的科学技术。
电真空器件：电子管、示波器、显像管等。 电子器件
半导体器件：二极管、三极管、场效应管。
集成电路
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二极管长时间工作时允许通过的最大直流电流。 使用时应注意流过二极管的正向最大电流不能大于 这个数值，否则可能损坏二极管。
2 最大反向工作电压 U R 二极管正常使用时允许加的最高反向电压。 使用中如果超过此值，二极管将有被击穿的危险。通常 取UBR的一半。 3 反向电流 I R 4 最高工作频率
fM
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（2）外加反向电压(反偏置)—PN结截止
反 P区接电源负 偏 置 N区接电源正
外加电场与内电场方向相同，增强了内电场，多子扩散 难以进行，少子在电场作用下形成反向电流I，因为是少子漂 移运动产生的，I很小，这时称PN结处于截止状态。
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PN 结反偏 外电场与内电场方向相同 漂移 > 扩散 PN 结变厚 利于漂移 外部电源不断提供电荷
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2 等效电路 （1）理想二极管 理想二极管的死区电压和 正向电压降都等于零，反 向电流也等于零，理想二 极管在电路中相当于一个 开关元件 。
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例1：二极管整流
在如图所示电路中，已知 Ui 为正弦波，二极管的 正向压降和反向电流均可忽略（理想二极管），定性画 出输出电压 Uo的波形。
① 多子扩散建立内电场 PN结的形成 ② 内电场阻碍多子的扩散，促进少子的漂移 ③ 多子扩散运动和少子的漂移运动达到平衡
PN结的特点
① PN结的厚度：几微米~几十微米
② 达到动态平衡时，空间电荷区的电位差Vho 很小：Si:0.5v左右 ；Ge:0.2v左右
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2 PN结的单向导电特性 （1）外加正向电压(正偏置)—PN结导通 正 偏 置 P区接电源正 N区接电源负
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二极管的伏安特性
2.反向特性
U(BR) < U <0
反向饱 和电流
iD /mA
I Is
iD = IS < 0.1A(硅) 几十A(锗) U < U(BR) (反向击穿)
U(BR)
反 向 击 穿
IS
O Uon
反向特性
uD /V
PN 结两端外加的反向电压增加到一 定值时反向电流急剧增大
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（2）考虑正向压降时的等效电路
导通时正向压降为一常量Uon,截止时反向电流为0.
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例2：二极管限幅
V
在如图所示电路中，已知 Ui 为正弦波，二极管的 正向压降为0.7V,反向电流可忽略,定性画出输出电压 Uo 的波形。
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2 在正向导通时，稳压管的正向特性与普通二极管相 同，其导通电压为0.7伏。 3 稳压管的工作条件： ① 反偏且击穿; ② 2. I Z min I Z I Z max 4 稳压管的主要参数 (1)稳定电压U Z 稳压管反向击穿后，通过规 定电流时相应的电压值。 稳压管稳定工作条件
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章节划分与学时分配
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 半导体器件 基本单元电路 多级放大电路与频率响应 集成运算放大器 功率放大电路 放大电路中的反馈 集成运算放大器的应用 信号发生电路 直流稳压电源 6学时 12学时 4学时 2学时 4学时 8学时 10学时 4学时 6学时
Negative（负的）
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三、PN结
1、 PN结的形成与特点
多子的 浓度差
多子的扩散运动 形成稳定的 空间电荷区
空间电荷区 （内电场） 阻止多子的扩散运动 促进少子的漂移运动
PN结形成
动态平衡
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P
N
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PN 结形成及特点总结：
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杂质半导体总结：
① 两种参杂半导体的多子都是由两部分组成： 多子 少子 参杂出来的 本征激发的 本征激发的
少子受温度的影响大 多子受参杂的影响大
② 参杂的结果使半导体的导电能力成千上万倍的增加 ③ P型、N型半导体的记忆 P型：空穴型 Positive（正的）
N型：电子型
（3）考虑Uon和正向特性斜率的等效电路
理想二极管
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（4）微变等效电路
u U T rd i I DQ
常温下：
rd
26m v rd I DQ
二极管等效为一个动态电阻
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六、稳压二极管：
应用反向击穿现象具有稳压效应的特殊二极管。
1 稳压管的主要特点：工作在反向击穿区，电流变 化较大，而端电压基本不变。
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三、课程的研究对象 模拟信号的处理和传输。
模拟信号：在时间上和幅值上均具有连续性的信号。
四、课程的特点 1 内容丰富，涉及面宽。 2 实践性强 3 工程近似计算
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五、学习中注意些什么
1 掌握基本概念 2 基本单元电路 3 基本分析方法 4 基本规律
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第一章 半导体器件
本章教学主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节
半导体基础知识 半导体二极管 半导体三极管 场效应晶体管（FET）
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第一节
一、本征半导体
半导体基础知识
1、半导体及其特点： 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质， 如硅(Si)、锗(Ge)。
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五、二极管的等效分析
1 二极管的直流电阻与交流电阻 （1）直流电阻RD 加到二极管两端的直流电 压与流过二极管的电流之
比, 称为二极管的直流电
阻ＲＤ, 即
UD 1 RD I D tan
RD与Q点位置有关:工作点越高直流 电阻越小。
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（2）交流电阻 d
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三、环境温度对伏安特性曲线的影响
当温度升高时，正向特性曲线左移。 反向饱和特性曲线下移。
温度每升高1 C ，
T2
T1
U on 减小2 ~ 2.5mV
其变化规律为
I S T2 I S T1 210 C
T2 T!
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四、二极管的主要参数 1 最大整流电流 I F
I
ＰＮ结的反向击穿
雪崩击穿 齐纳击穿
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4、 PN结的电容效应(了解)
结电容=势垒电容+扩散电容 结电阻
C j CD CB
扩散电容CD是多数载流子在 扩散过程中引起电荷积累而产 生的。 势垒电容CB是由阻挡层 宽窄变化所等效的电容。 正偏时：Cj主要由CD决定 反偏时：Cj主要由CB决定 结电容
本征半导体中的自由电子和空穴是成对出现的 故又叫做电子空穴对。 本征热激发产生电学
本征热激发： 当温度升高（加热或光照），价电 子获得足够的能量挣脱原子核及共 价键的束缚，进入自由空间成为自 由电子参与导电，同时在原来的位 置上留下空位，称为空穴。这个过 程称为本征热激发。 动态平衡： 在自由电子和空穴的产生过程中，还 存在着自由电子和空穴的复合，在一 定的温度下，本征激发和复合在某一 热平衡载流子浓度值上达到动态平衡。
本征半导体中的载流子
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二、杂质半导体 （掺入少量杂质的半导体）
1 定义： 按掺杂的不同分为P型(空穴型)和N型(电子型)两 种杂质半导体。
（1）P型半导体：在本征半导体中掺入微量的三价元素 空穴浓度远大于电子浓度。 受主杂质: 三价杂质原子在电离中接受了一个电子 多数载流子 — 简称多子 杂质半导体中 结论 少数载流子 — 简称少子
在P型半导体中，空穴是多子，电子是少子。
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P型半导体中的载流子分布图
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（2）N型半导体 在本征半导体中掺入微量的五价元素 施主杂质 磷原子丢失一个电子时就变成了带正电的正离子
电子的浓度远远大于空穴的浓度。 结论：在N型半导体中，电子是多子，空穴是少子。
外加电场与内电场方向相反，内电场被削弱，此时多子扩散运 动大大超过少子漂移运动，形成较大的正向电流，这时称PN结处于 导通状态。
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PN 结正偏
外电场与内电场方向相反 扩散> 漂移 PN 结变窄 利于扩散 外部电源不断提供电荷 产生较大的扩散电流 I PN 结正向导通
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产生较小的反向电流 I
PN 结反向截止
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结论： PN结正偏导通；反偏截止，这种性质称 PN结的单向导电性。
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3 、 ＰＮ结的反向击穿特性 PN结处于反向偏置时, 在一定电压范围内, 流过ＰＮ 结的电流是很小的反向饱和电流Is。 当PN结的反向偏压超过某一数值(ＵＢR)后, 反向电流会 急剧增大, 这种现象称为反向击穿。UBR称为击穿电压。