模拟电子技术基础教程
模拟电子技术基础完整版
rD 正向约为几-几十
第一章
半导体器件
半导体物理基础知识
电子—空穴对 当T 或光线照射下,少数价电子因热激发而获得 足够的能量挣脱共价键的束缚 ,成为自由电子. 同时在原来的共价键中留下一个空位称 空穴 在本征半导体中电子和空穴是成对出现的 本征半导体在热或光照射作用下, 产生电子空穴对-----本征激发 T↑光照↑→电子-空穴对↑→导电能力↑ 所以 半导体的导电能力 与 T，光照 有关
§1.1 PN结及二极管
二 PN结的特征——单向导电性 1.正向特征—又称PN结正向偏置 外电场作用下多子 推向耗尽层，使耗尽 层变窄，内电场削弱 扩散 > 漂移 从而在外电路中出现 了一个较大的电流 称 正向电流
Vb
V
§1.1 PN结及二极管
在正常工作范围内，PN结上外加电压 只要有变化，就能引起电流的显著变化。 ∴ I 随 V 急剧上升，PN结为一个很 小的电阻（正向电阻小） 在外电场的作用下，PN结的平衡状态 被打破，使P区中的空穴和N区中的电子 都向PN结移动，使耗尽层变窄
单向导电 性
§1.1 PN结及二极管
3.PN结伏安特性表示式
Is —— 反向饱和电流
决定于PN结的材料，制造工艺、温度 UT =kT/q ---- 温度的电压当量或热电压 当 T=300K时, UT = 26mV K—波耳兹曼常数 T—绝对温度 q—电子电荷 u—外加电压 U 为反向时，且
1模拟电子技术基础简明教程(第三版)杨素行_PPT课件_第一章1
又称正向偏置，简称正偏。
P
空间电荷区
空间电荷区变窄，有利 于扩散运动，电路中有 较大的正向电流。
N
I 内电场方向
外电场方向
V
R
图3 正向偏置PN结
在 PN 结加上一个很小的正向电压，即可得到较大的 正向电流，为防止电流过大，可接入电阻 R。
（2） PN 结外加反向电压(反偏) 反向接法时，外电场与内电场的方向一致，增强了内 电场的作用；
模拟电子技术基础
一、电子技术的发展
• 1947年 • 1958年 • 1969年 • 1975年
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。
3. 本征半导体中自由电子和空穴的浓度相等。
4. 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。
三、杂质半导体
杂质半导体有两种 1、 N 型半导体
N 型半导体 P 型半导体
在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素， 如磷、锑、砷等，即构成 N 型半导体(或称电子 型半导体)。
学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！
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
1958年集成电 路研制成功
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）
模拟电子技术基础简明教程
2.3.2 单管共发射极放大电路的 工作原理
一、放大作用： Δ uΙ Δ uBE Δ iB Δ iC( Δ iB )
Δ uO Δ uCE( Δ iCRC )
ΔuO ΔuΙ 实现了放大作用。
图 2.3.1 单管共射放大电路的原理电路
二、组成放大电路的原则：
1. 外加直流电源的 极性必须使发射结正偏， 集电结反偏。则有：
VCC
UBEQ Rb
(12 0.7 )mA 40 μA 280
做直流负载线，确定 Q 点
根据 UCEQ = VCC – ICQ Rc
iC = 0，uCE = 12 V ； uCE = 0，iC = 4 mA .
图 2.4.3(a)
iC /mA
4
80 µA
3
60 µA
静态工作点
40 µA
2
Q
动态分析：加上交流输入信号时的工作状态，估算 各项动态技术指标。
2.4.1 直流通路与交流通路
图 2.3.2(b)
图 2.4.1(a)
图 2.4.1(b)
2.4.2 静态工作点的近似计算
IB
Q
VCC
UBEQ Rb
硅管 UBEQ = (0.6 ~ 0.8) V 锗管 UBEQ = (0.1 ~ 0.2) V
2. 方便估算最大输出幅值的数值； 3. 可直观表示电路参数对静态工作点的影响； 4. 有利于对静态工作点 Q 的检测等。
2.4.4 微变等效电路法
晶体管在交流小信号(微变量)情况下工作时，可以 在静态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极 管的输入、输出特性曲线，三极管就可以等效为一个线 性元件。这样就可以将非线性元件晶体管所组成的放大 电路等效为一个线性电路。
模拟电子技术基本教程 - 华成英主编
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。
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(相遇而复合) ，产生内电场。
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。
材料 硅Si 锗Ge
开启电压 0.5V 0.1V
导通电压 0.5~0.8V 0.1~0.3V
反向饱 开启 和电流 电压
反向饱和电流 1µA以下 几十µA
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 U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。
• 为什么半导体器件有最高工作频率？
3.2 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
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
(完整)《模拟电子技术基础教程》华成英——第三章习题解答
PTER半导伸二嘏管及其基市应用电路3. 1判断下列说法的正、误，在相应的括号内蔺表示正确・画“X”衣示错谋.(1)本征半导体是指没冇博杂的纯净晶体半导体.( )(2)本征半异体温度升高后两种栽流子浓度仍然相等.( )(3)P®半导体帯正电( ),N®半导体带负电( ).(4)空间电荷区内的潦移电流址少数戏流子在内电场作用下形成的.Z )(5)二极管所加正向电压增大时，其动态电限增大.( )(6)只耍在稳圧管两端加反向电压就能起稳压作用.( )解(2) 7 (3) X.X (4> V (5)X (6) X3.2选择正确的答案填空.(1) N凤半导体是空本征半导体中捧人 ____________ » P51半导体是在本征半导体中掺人 _______ ・A.三价元索，如硼導B.四价元索，如错铮C.五价元素•如磷等(2) PN结加正向电压时.由__________ 形成电流，其耗尽层__________ I加反向电压时, 由 _______ 形成电流，其耗斥煨__________ ・A.扩散运动B.漂移运动C.变龙D.变牢(3) 当温度升高时•二极管的反向饱和电流___________ ・A.增大.B.不变C.减小(4) 硅二极管的正向导通电压比诸二极管的_____________ ，反向饱和电流比緒二极管的 _______ ・A.大B.小C.相等(5) 稳压暂工作在槍压区时，其丁•作状态为_________ .A.正向导通B.反向截止C.反向击穿解 (1) Cl A (2) Al D» B ； C (3) A (4) A» B (5> C 3.3填空(1) PN 结的导电特性定 __________ ・(2) 徃外加直流电压时，理想二极管正向导通阻抗为 _________________ ，反向截止阻抗为 ________ 。
(3) PN 结的结电容包插 __________ 电容和 _________ 电容。
模拟电子技术基本教程课后习题答案
《模拟电子技术基础简明教程》课后习题答案第一章1-1 二极管的正向电阻愈小愈好，反向电阻愈大愈好。
1-7 ① I Z =14mA ② I Z =24mA ③ I Z =17mA1-13 （a ）放大区（b ）截止区（c ）放大区（d ）饱和区（e ）截止区（f ）临界饱和（g ）放大区（h ）放大区1-15 （a ）NPN 锗管（b ）PNP 硅管第二章2-1 （a ）无（b ）不能正常放大（c ）有（d ）无（e ）有（f ）无（g ）无（h ）不能正常放大（i ）无2-7 ②U BQ =3.3V ，I CQ = 2.6mA ，U CEQ =7.2V2-8①饱和失真2-10 ① I BQ = 10μA ，I CQ = 0.6mA ，U CEQ ≈3V②r be = 2.6k Ω③uA =－51.7,R i ≈2.9k Ω, R o =5k Ω 2-11 先估算Q 点，然后在负载线上求Q 点附近的β，最后估算r be 、 u A 、R i 、R o ，可得r be ≈1.6k Ω，uA =－80.6,R i =0.89k Ω, R o =2k Ω 2-14 ① I BQ = 20μA ，I CQ = 1mA ，U CEQ ≈6.1V②r be = 1.6k Ω，uA =－0.94,R i =84.9k Ω, R o =3.9k Ω 2-16 ① I BQ ≈10μA ，I CQ = 1mA ，U CEQ ≈6.4V②r be = 2.9k Ω，当R L =∞时，R e /= R e ∥R L = 5.6k Ω,uA ≈0.99; 当R L =1.2k Ω时，R e /= R e ∥R L = 0.99k Ω,uA ≈0.97。
③当R L =∞时，R i ≈282k Ω；当R L =1.2k Ω时，R i ≈87k Ω ④R o ≈2.9k Ω2-19 （a ）共基组态（b ）共射组态（c ）共集组态（d ）共射组态（e ）共射－共基组态第三章3-2 如︱u A ︱=100，则20lg ︱uA ︱=40dB; 如20lg ︱u A ︱=80dB,则︱uA ︱=10000。
《模拟电子技术基础(同济版)》教学教案(全)
《模拟电子技术基础(同济版)》教学教案(一)一、教学目标1. 让学生了解模拟电子技术的基本概念、原理和应用。
2. 使学生掌握晶体管、放大器、滤波器、振荡器等基本电路的分析方法。
3. 培养学生运用模拟电子技术解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 模拟电子技术的基本概念1.1 模拟信号与数字信号1.2 模拟电路与数字电路2. 晶体管2.1 晶体管的结构与分类2.2 晶体管的放大作用2.3 晶体管的其他应用3. 放大器3.1 放大器的基本原理3.2 放大器的类型及特点3.3 放大器的分析方法4. 滤波器4.1 滤波器的基本原理4.2 滤波器的类型及特点4.3 滤波器的应用5. 振荡器5.1 振荡器的基本原理5.2 振荡器的类型及特点5.3 振荡器的应用三、教学方法1. 采用讲授法，系统地介绍模拟电子技术的基本概念、原理和应用。
2. 利用示教板、仿真软件等进行演示，帮助学生理解抽象的电路原理。
3. 引导学生进行课后练习，巩固所学知识。
4. 组织课堂讨论，鼓励学生提问、发表见解，提高学生的参与度。
四、教学资源1. 教材：《模拟电子技术基础(同济版)》2. 示教板：展示晶体管、放大器、滤波器、振荡器等电路原理。
3. 仿真软件：辅助分析电路性能，如Multisim、LTspice等。
4. 课件：用于课堂讲解和复习。
五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的课堂表现、提问、讨论等参与程度。
2. 课后作业：检验学生对课堂所学知识的掌握情况。
3. 实验报告：评估学生在实验过程中的操作技能和分析能力。
4. 期末考试：全面测试学生对模拟电子技术基础知识的掌握。
《模拟电子技术基础(同济版)》教学教案(二)六、教学目标1. 让学生了解模拟电子技术的基本概念、原理和应用。
2. 使学生掌握晶体管、放大器、滤波器、振荡器等基本电路的分析方法。
3. 培养学生运用模拟电子技术解决实际问题的能力。
七、教学内容1. 模拟电子技术的基本概念1.1 模拟信号与数字信号1.2 模拟电路与数字电路2. 晶体管2.1 晶体管的结构与分类2.2 晶体管的放大作用2.3 晶体管的其他应用3. 放大器3.1 放大器的基本原理3.2 放大器的类型及特点3.3 放大器的分析方法4. 滤波器4.1 滤波器的基本原理4.2 滤波器的类型及特点4.3 滤波器的应用5. 振荡器5.1 振荡器的基本原理5.2 振荡器的类型及特点5.3 振荡器的应用八、教学方法1. 采用讲授法，系统地介绍模拟电子技术的基本概念、原理和应用。
《模拟电子技术基础(同济版)》教学教案(全)
《模拟电子技术基础(同济版)》教学教案(一)一、教学目标：1. 让学生了解模拟电子技术的基本概念、基本原理和基本电路。
2. 培养学生掌握模拟电路分析方法，提高分析和解决实际问题的能力。
3. 使学生熟悉常用模拟电子器件的性能、应用和选用方法。
二、教学内容：1. 模拟电子技术的基本概念2. 模拟电路的基本元件3. 模拟电路的基本分析方法4. 常用模拟电子器件5. 模拟电路的应用实例三、教学重点与难点：1. 教学重点：模拟电子技术的基本概念、基本原理和基本电路；模拟电路分析方法；常用模拟电子器件的性能、应用和选用方法。
2. 教学难点：模拟电路的分析方法；常用模拟电子器件的工作原理和性能。
四、教学方法：1. 采用讲授法，系统地讲解模拟电子技术的基本概念、基本原理和基本电路。
2. 采用案例分析法，分析实际电路，使学生掌握模拟电路分析方法。
3. 采用实验法，让学生动手操作，熟悉常用模拟电子器件的性能和应用。
4. 采用讨论法，引导学生思考和探讨模拟电子技术在实际中的应用和发展前景。
五、教学准备：1. 教材：《模拟电子技术基础(同济版)》2. 教学辅助材料：课件、教案、实验设备3. 实验材料：元器件、实验板、测试仪器4. 参考资料：相关论文、书籍、网络资源《模拟电子技术基础(同济版)》教学教案(二)一、教学目标：1. 让学生了解模拟电子技术的基本概念、基本原理和基本电路。
2. 培养学生掌握模拟电路分析方法，提高分析和解决实际问题的能力。
3. 使学生熟悉常用模拟电子器件的性能、应用和选用方法。
二、教学内容：1. 模拟电子技术的基本概念2. 模拟电路的基本元件3. 模拟电路的基本分析方法4. 常用模拟电子器件5. 模拟电路的应用实例三、教学重点与难点：1. 教学重点：模拟电子技术的基本概念、基本原理和基本电路；模拟电路分析方法；常用模拟电子器件的性能、应用和选用方法。
2. 教学难点：模拟电路的分析方法；常用模拟电子器件的工作原理和性能。
- 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)。
4
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
T 2T 3T 4T 5T 6T
时间
第 数字电子技术：
四
版
数字电子技术主要研究处理数字信号的电子电路。
童
数字信号通常是指时间和幅度均离散的信号，如电报
诗 信号、计算机数据信号等等。
表示，显然 ni = pi 。
第
4. 由于物质的运动，自由电子和空穴不断的产生又
四 不断的复合。在一定的温度下，产生与复合运动
版 会达到平衡，载流子的浓度就一定了。
童 诗
5. 载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升
白
高，基本按指数规律增加。
13
1.1.2 杂质半导体
杂质半导体有两种
N 型半导体 P 型半导体
自由电子浓度远大于空穴的浓度，即 n >> p 。
第 四
电子称为多数载流子(简称多子)，
版 空穴称为少数载流子(简称少子)。
童
诗 白
5 价杂质原子称为施主原子。
15
+4
+4
+4
自由电子
+4
+45
+4
第
施主原子
四
+4
+4
+4
版
童
诗 白
图 1.1.3 N 型半导体
16
二、 P 型半导体
在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 价杂质元素，如 硼、镓、铟等，即构成 P 型半导体。
一、PN 结的形成
P
PN结
N
第
四
版
童
诗
白
图 PN 结的形成
20
PN 结中载流子的运动
1. 扩散运动
P
电子和空
穴浓度差形成
多数载流子的
扩散运动。
2. 扩 散
第 运动形成空
P
四 间电荷区
版 —— PN 结，
童 诗
耗尽层。
白
耗尽层 空间电荷区
N N （动画1-3）21
3. 空间电荷区产生内电场
空间电荷区正负离子之间电位差 Uho —— 电位壁垒；— — 内电场；内电场阻止多子的扩散 —— 阻挡层。
白
5
本章讨论的问题：
1.为什么采用半导体材料制作电子器件？
2.空穴是一种载流子吗？空穴导电时电子运动吗？
3.什么是N型半导体？什么是P型半导体？ 当二种半导体制作在一起时会产生什么现象？
第
4.PN结上所加端电压与电流符合欧姆定律吗？它为什么
四
具有单向性？在PN结中另反向电压时真的没有电流吗？
版 童 诗 白
电路等电子元器件组成并具有一定功能的电路称为电子
电路，简称为电路。
一个完整的电子电路系统通常由若干个功能电路组
成，功能电路主要有：放大器、滤波器、信号源、波形
第 发生电路、数字逻辑电路、数字存储器、电源、模拟/数 四 字转换器等。
版
在电子技术迅猛发展的今天，电子电路的应用在日
童 诗 白
常生活中无处不在，小到门铃、收音机、DVD播放机、 电话机等，大到全球定位系统GPS（Global Positioning Systems）、雷达、导航系统等。
5.晶体管是通过什么方式来控制集电极电流的？场效 应管是通过什么方式来控制漏极电流的？为什么它 们都可以用于放大？
7
小结：
1. 半导体中两种载流子
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
导言
1. 本课程的性质
电子技术基础课
2. 特点
非纯理论性课程
实践性很强
以工程实践的观点来处理电路中的一些问题
3. 研究内容
第
以器件为基础、以电信号为主线，研究各种模拟电子电路的工作
四 原理、特点及性能指标等。
版 童
4. 教学目标
能够对一般性的、常用的模拟电子电路进行分析，同时对较简单
诗 的单元电路进行设计。
童
华科大出版社
诗
陈 洁主编， 《EDA软件仿真技术快速入门-
白
Protel99SE+Multisim10+Proteus 7 》中国电力出版社
2
目录
1 常用半导体器件（10学时）
2 基本放大电路（8学时）
3 多级放大电路 （6学时）
4 集成运算放大电路（4学时） 5 放大电路的频率响应（6学时）
第 6 放大电路中的反馈（6学时）
3 价杂质原子称为受主原子。
第
四
空穴浓度多于电子浓度，即 p >> n。空
版
穴为多数载流子，电子为少数载流子。
童
诗
白
17
+4
+4
+4
空穴
+4
+34
+4
受主 原子
第 四
+4
+4
+4
版
童
诗
白
图 1.1.4 P 型半导体
18
说明：
1. 掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决 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 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。
4. 杂质半导体的表示方法如下图所示。
第
四
版
童
诗
(a)N 型半导体
(b) P 表示法
19
1.1.3 PN结
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。
一、 N 型半导体(Negative)
在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素，如
第 磷、锑、砷等，即构成 N 型半导体(或称电子型
四 版
半导体)。
童
诗 白
常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
14
本征半导体掺入 5 价元素后，原来晶体中的某些 硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有 5 个价 电子，其中 4 个与硅构成共价键，多余一个电子只受 自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。
白
1
导言
5. 学习方法
重点掌握基本概念；基本电路的结构、性能特点；基本分析估算方法。
6. 课时及成绩评定标准
课时：80学时=64(理论）+16（实验） 平时10%+实验30%+卷面60%
第 7. 教学参考书
四
康华光主编，《电子技术基础》 模拟部分 第三版，高教出版社
版
陈大钦主编，《模拟电子技术基础问答：例题 • 试题》，
四 7 信号的运算和处理（6学时）
版 童
8 波形的发生和信号的转换（6学时）
诗 9 功率放大电路（4学时）
白 10 直流稳压电源（8学时）
3
电子技术:
电子技术就是研究电子器件及电路系统设计、分析 及制造的工程实用技术。目前电子技术主要由模拟电子 技术和数字电子技术两部分组成。
通常我们把由电阻、电容、三极管、二极管、集成
4. 漂移运动
内电场 有利于少子
阻挡层
P
空间电荷区
N
运动—漂移。
第
四
少子
版 童
的运动与
诗 多子运动
白 方向相反
内电场 Uho
22
5. 扩散与漂移的动态平衡 扩散运动使空间电荷区增大，扩散电流逐渐减小；