模拟电子技术基础常用半导体器件
模拟电子技术基础章节总结
模拟电子技术基础章节总结模拟电子技术基础章节总结篇一：模拟电子技术基础总结第一章晶体二极管及应用电路一、半导体知识1．本征半导体·单质半导体材料是具有4价共价键晶体结构的硅（Si）和锗（Ge）（图1-2）。
前者是制造半导体ic的材料（三五价化合物砷化镓Gaas 是微波毫米波半导体器件和ic的重要材料）。
·纯净（纯度>7n）且具有完整晶体结构的半导体称为本征半导体。
在一定的温度下，本征半导体内的最重要的物理现象是本征激发（又称热激发或产生）（图1-3）。
本征激发产生两种带电性质相反的载流子——自由电子和空穴对。
温度越高，本征激发越强。
·空穴是半导体中的一种等效?q载流子。
空穴导电的本质是价电子依次填补本征晶格中的空位，使局部显示?q电荷的空位宏观定向运动（图1-4）。
·在一定的温度下，自由电子与空穴在热运动中相遇，使一对自由电子和空穴消失的现象称为载流子复合。
复合是产生的相反过程，当产生等于复合时，称载流子处于平衡状态。
2．杂质半导体·在本征硅（或锗）中渗入微量5价（或3价）元素后形成n型（或P型）杂质半导体（n型：图1-5，P型：图1-6）。
·在很低的温度下，n型（P型）半导体中的杂质会全部电离，产生自由电子和杂质正离子对（空穴和杂质负离子对）。
·由于杂质电离，使n型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴，而P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。
·在常温下，多子>>少子（图1-7）。
多子浓度几乎等于杂质浓度，与温度无关；两少子浓度是温度的敏感函数。
·在相同掺杂和常温下，Si的少子浓度远小于Ge的少子浓度。
3．半导体中的两种电流在半导体中存在因电场作用产生的载流子漂移电流（这与金属导电一致）；还存在因载流子浓度差而产生的扩散电流。
4．Pn结·在具有完整晶格的P型和n型材料的物理界面附近，会形成一个特殊的薄层——Pn结（图1-8）。
模拟电子技术复习试题和答案
一、填空题：（要求）1、电子电路中常用的半导体器件有二极管、稳压管、双极型三极管和场效应等。
制造这些器材的主要材料是半导体，例如和等。
半导体中中存在两种载流子：和。
纯净的半导体称为，它的导电能力很差。
掺有少量其他元素的半导体称为杂质半导体。
杂质半导体分为两种：型半导体——多数载流子是；型半导体——多数载流子是。
当把P型半导体和N型半导体结合在一起时，在两者的交界处形成一个结，这是制造半导体器件的基础。
2、三极管的共射输出特性可以划分为三个区：区、区和区。
为了对输入信号进行线形放大，避免产生严重的非线形性失真，应使三极管工作在区内。
当三极管的静态工作点过分靠近区时容易产生截止失真，当三极管的静态工作点靠近区时容易产生饱和失真。
3、半导体二极管就是利用一个加上外壳，引出两个电极而制成的。
它的主要特点是具有性，在电路中可以起整流和检波等作用。
半导体二极管工作在区时，即使流过管子的电流变化很大，管子两端的电压变化也很小，利用这种特性可以做成。
4、场效应管利用栅源之间电压的效应来控制漏极电流，是一种控制器件。
场效应管分为型和型两大类。
5、多极放大电路常用的耦合方式有三种：耦合、耦合和耦合。
6、在本征半导体中加入价元素可形成N型半导体，加入价元素可形成P型半导体。
7、集成运放中常用的偏置电路有电流源、电流源和电流源等。
8、不同类型的反馈对放大电路产生的影响不同。
正反馈使放大倍数；负反馈使放大倍数；但其他各项性能可以获得改善。
直流负反馈的作用是，交流负反馈能够。
9、电压负反馈使输出保持稳定，因而了放大电路的输出电阻；而电流负反馈使输出保持稳定，因而了输出电阻。
串联负反馈了放大电路的输入电阻；并联负反馈则了输入电阻。
在实际的负反馈放大电路中，有以下四种基本的反馈组态：式、式、式和式。
10、将一个RC低通电路与一个RC高通电路联在一起，可以组成带通滤波器；将一个RC低通电路与一个RC高通电路联在一起，可以组成带阻滤波器。
模拟电子技术重点笔记
模拟电子技术重点笔记一、半导体基础知识半导体材料，如硅（Si）和锗（Ge），在现代电子技术中扮演着至关重要的角色。
它们的导电性能介于导体和绝缘体之间。
在纯净的半导体中，掺入微量的杂质可以显著改变其导电性能。
这就是所谓的掺杂。
N 型半导体中，多数载流子是电子；P 型半导体中，多数载流子是空穴。
PN 结是半导体器件的核心结构。
当 P 型半导体和 N 型半导体结合时，会形成一个空间电荷区，产生内建电场。
PN 结具有单向导电性，正向偏置时导通，反向偏置时截止。
二、二极管二极管是最简单的半导体器件之一。
其主要特性就是单向导电性。
常见的二极管有整流二极管、稳压二极管、发光二极管等。
整流二极管用于将交流电转换为直流电。
在选择整流二极管时，需要考虑最大整流电流和最高反向工作电压等参数。
稳压二极管则能在一定的电流范围内，保持其两端的电压稳定。
发光二极管能够将电能直接转化为光能，广泛应用于指示灯、显示屏等领域。
三、三极管三极管分为 NPN 型和 PNP 型。
它具有电流放大作用。
要使三极管处于放大状态，需要满足发射结正偏，集电结反偏的条件。
三极管的三个电极电流存在着关系：IE ＝ IC ＋ IB 。
三极管的性能参数包括电流放大倍数、集电极最大允许电流、集电极发射极反向击穿电压等。
四、基本放大电路共射极放大电路是最常见的一种放大电路。
它能够将微弱的输入信号放大。
在分析放大电路时，通常采用直流通路和交流通路。
直流通路用于确定静态工作点，交流通路用于分析交流信号的放大情况。
静态工作点的设置对放大电路的性能有着重要影响。
如果静态工作点不合适，可能会导致失真。
放大电路的性能指标包括电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等。
五、集成运算放大器集成运放具有高增益、高输入电阻和低输出电阻等特点。
理想运放工作在线性区时，存在“虚短”和“虚断”的概念。
运放可以构成比例运算电路、加法运算电路、减法运算电路等。
在实际应用中，需要考虑运放的电源、输入输出范围等因素。
2模电新 第1章 常用半导体器件 D1
-V+ R
限流 电阻
+ I(IR)
U
负离子
正离子
PN结 结
- - - - - - - - - - - - E内
E外
P 型多子空穴 N 型多子电子 少子电子 少子空穴
1.1.3 PN结的单向导电性 ( 定性分析 ) 结的单向导电性
1.外加正向电压 正偏”) —正向电流 IF 外加正向电压(“正偏 外加正向电压 正偏” 正向电流 2.外加反向电压 反偏”) —反向电流 IR 外加反向电压(“反偏 外加反向电压 反偏” 反向电流 3. PN结具有单向导电性。( IF>>IR ) 结具有单向导电性。 结具有单向导电性 4. PN结的伏安特性 ( 定量分析 ) 结的伏安特性 正向偏置— 正向偏置 forward bias 反向偏置— 反向偏置 reverse bias
+VR
限流 电阻
+ I(IF)
U
负离子
正离子
PN结 结
- - - - - - - - - - - - E内
E外
P 型多子空穴 N 型多子电子 少子电子 少子空穴
1.1.3 PN结的单向导电性 ( 定性分析 ) 结的单向导电性
1.外加正向电压 正偏”) —正向电流 IF 外加正向电压(“正偏 外加正向电压 正偏” 正向电流 2.外加反向电压 反偏”) —反向电流 IR 外加反向电压(“反偏 外加反向电压 反偏” 反向电流 3. PN结具有单向导电性。( IF>>IR ) 结具有单向导电性。 结具有单向导电性 4. PN结的伏安特性 ( 定量分析 ) 结的伏安特性 正向偏置— 正向偏置 forward bias 反向偏置— 反向偏置 reverse bias
模电1常用半导体器件
ICEO = (1+β) ICBO
三. 极限参数
1. 集电极最大允许电流ICM 2. 集电极最大允许功耗PCM 3. 反向击穿电压U(BR)CEO 、U(BR)CBO
α=β/(1+β)
三极管的安全工作区
1 .4 场效应管（Field Effect Transistor ）
场效应管是单极性管子，其输入PN结处于反偏或 绝缘状态，具有很高的输入电阻（这一点与三极管相 反），同时，还具有噪声低、热稳定性好、抗辐射性 强、便于集成等优点。
1 .3 .5 共射NPN三极管伏安特性曲线
二. 输出特性曲线 IC=f ( IB ，UCE )
实际测试时如下进行：
IC= f ( UCE )|IB
发射结正偏、集电结反 偏时，三极管工作在放大 区(处于放大状态)，有放 大作用：IC =βIB + ICEO
两结均反偏时，三极管 工作在截至区(处于截止状 态) ，无放大作用。 IE=IC=ICEO≈0
第五章 负反馈放大器
第六章 信号运算电路
第七章 波形发生电路
第八章 功率放大电路 第九章 直流电源
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第一章 常用半导体器件
本章主要内容：
半导体材料、由半导体构成的PN 结、二极管结构特性、三极管结构特性及 场效应管结构特性。
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1 .1 半导体（Semiconductor）基本知识
• 2、《电子技术实验》.石焕玉等编. • 3、《电子技术基础》(模拟部分).康华光
主编. 高等教育出版社 • 4、《模拟电子技术基础》华成英(第四
版)习题解答（因网络不通，暂时没法放 在系网页上，需要者来复制）
第一章 半导体器件 第二章 基本放大电路 第三章 放大电路的频率特性 第四章 集成运算放大器
模拟电子技术重点笔记
模拟电子技术重点笔记一、半导体基础知识在模拟电子技术中，半导体是至关重要的材料。
半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，常见的半导体材料有硅（Si）和锗（Ge）。
半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。
在纯净的半导体中，掺入微量的杂质可以显著改变其导电性能。
比如，掺入五价杂质形成 N 型半导体，其中自由电子是多数载流子；掺入三价杂质形成 P 型半导体，空穴则成为多数载流子。
PN 结是半导体器件的核心结构，它是由 P 型半导体和 N 型半导体接触形成的。
PN 结具有单向导电性，正向偏置时导通，反向偏置时截止。
这一特性为二极管等器件的工作原理奠定了基础。
二、二极管二极管是最简单的半导体器件之一。
它的主要特性就是上述提到的单向导电性。
二极管的伏安特性曲线可以清晰地展示其工作状态。
当正向电压超过开启电压时，电流迅速增大；反向电压在一定范围内，反向电流很小，当反向电压超过击穿电压时，反向电流急剧增大。
二极管在电路中有多种应用，如整流、限幅、钳位等。
在整流电路中，利用其单向导电性将交流转换为直流；在限幅电路中，可以限制信号的幅度；在钳位电路中，能将信号的电位固定在某个值。
三、三极管三极管是一种具有放大作用的半导体器件，分为NPN 型和PNP 型。
三极管的工作状态有截止、放大和饱和三种。
在放大状态下，基极电流的微小变化会引起集电极电流的较大变化，这就是三极管的放大作用。
要使三极管工作在放大状态，需要满足一定的外部条件，即发射结正偏，集电结反偏。
通过合理设置电路参数，可以实现对输入信号的放大。
三极管在模拟电子电路中广泛应用于放大电路、开关电路等。
四、基本放大电路基本放大电路是模拟电子技术中的重要内容。
常见的有共射极放大电路、共集电极放大电路和共基极放大电路。
共射极放大电路具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数，但输入输出电阻适中；共集电极放大电路的电压放大倍数接近于 1，但输入电阻大，输出电阻小，常用于输入级和输出级；共基极放大电路具有较大的高频特性和宽频带。
模拟电子技术基础-总复习最终版
其中 RP R1 // R2 // R3 // R4
另外，uN
R R Rf
uo，uN
uP
ui1 R1 ui2i1 R2 ui3i2R3
P+ + u
o
R4 i4
uo
RP 1
Rf R
ui1 R1
ui 2 R2
ui3 R3
i3
4、 电路如图所示，各引入那种组态的负反馈？设集成运放 输出电压的最大幅值为±14V，填表。
11
14
5、求解图示电路的运算关系式。
同相求和电路 电压串联负反馈
6、求解图示电路的运算关系式。
R2
R1 ui R3
_
R4
+A1+ uo1
R5
_ +A2+
uo
7、求解图示电路的运算关系式。
电压并联负反馈。 电压放大倍数为：-R2/R1。
（3）交流负反馈是指 。 A．阻容耦合放大电路中所引入的负反馈 B．只有放大交流信号时才有的负反馈 C．在交流通路中存在的负反馈
解：（1）D （2）B （3）C
4、选择合适答案填入空内。
A．电压 B．电流 C．串联 D．并联
（1）为了稳定放大电路的输出电压，应引入 负反馈；
（2）为了稳定放大电路的输出电流，应引入 负反馈；
解：将电容开路、变压器线圈短路即为直流通路，图略。 各电路的交流通路如解图P2.2所示。
5.在图示电路中，已知晶体管β，rbe，RB，RC=RL，VCC。
（1）估算电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。
（2）当考虑信号源内阻为RS时，Aus的数值。
6. 电路如图所示，晶体管的＝100，=100Ω。
大学期末模电复习总结
模拟电子技术基础复习要点一、常用半导体器件1. 半导体二极管（1）掌握二极管具有单向导电的特性。
用电位的方法来判断二极管是否导通，即，极管的阳极电位最高，或哪个二极管的阴极电位最低，哪个二极管就优先导通。
（2）注意：理想二极管导通之后相当短路，截止后相当开路。
（3）掌握二极管的动态电阻小，静态电阻大的概念（直流通路恒压源，交流通路小电阻）交流的时候把二极管当成一个交流的小电阻，用静态工作点和公式求二极管的电阻值（4）熟悉二极管的应用（开关、钳位、隔离、保护、整流、限幅）作业： 1.3 2. 半导体稳压管（1）掌握稳压管工作在反向击穿区的特点2）掌握稳压管与一电阻串联时，在电路中起的稳压作用。
哪个二只要不超过稳压管的最大功率，电流越大越好（3）掌握稳压管的动态电阻小，静态电阻大的概念。
（3）熟悉稳压管的应用（稳压、限幅）作业：1.5 , 1.6 3. 晶体三极管（1）熟悉晶体管的电流放大原理（重点掌握 Ic=βIb ）（2）掌握 NPN 型三极管的输出特性曲线。
晶体管有三个级，必然就有 BE 间的输入， CE 间的输出，所以有两组特性曲线关于 NPN 型管子：管子处于何种状态要根据电压之间的关系来确定。
区之间的区别3）掌握三极管的放大、饱和与截止条件。
4）理解 I CBO 和I CEO 的定义及其对晶体管集电极电流的影响。
作业：主要是饱和区和截止 1.9， 1.12 ， Uce 是一个恒定值Ib 是一个恒定值共射交流放大倍数β，共基交流放大倍数α≈ 14. 场效应管（1）能够从转移特性曲线和输出特性曲线识别场效应管类型。
2）掌握结型场效应管 （N 沟道 ）的转移特性和输出特性的意义。
3）掌握绝缘栅 N 沟道增强型 MOS 的转移特性和输出特性的意义。
二、基本放大电路1. 掌握典型的共发射极接法 （静态工作点稳定电路） 、共集电极接法的射极输出器的工作原 理。
（1）熟悉各元件的作用、各元件参数的数量级。
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t
UREF+Uon=3.5 V
I
O
(c)
(d)
{end}
(1-44)
应用举例——补充
3. 脉冲识别电路
ui uR ui R uR RL uo uo
请同学自己分析教科书
例 1.2.1
(1-45)
t
t
t
•1.3 电路如图P1.3所示，已知ui＝10sinω t(v)，试画出ui与uO的波形。
iD
VDD iD +
VDD
+ Uon rD
（硅二极管典型值） Uon 0.5 V
设 rD 0.2 k
D
UD
D
D
VDD Uon ID 0.931mAU D Uon I DrD 0.69 V R rD
(1-40)
二极管的近似分析计算
例： R 1kΩ I 恒压源模型 R E 10V 理想二极管模型 R E 0.7V 10V
(1-39)
应用举例——补充
1. 二极管的静态工作情况分析
VDD=10V 情况分析（R=10k）
理想模型
U D 0 V I D VDD / R 1 mA
恒压模型
I D (VDD U D ) / R 0.93 mA
折线模型
（硅二极管典型值） U D 0.7 V
VDD iD +
二极管的结构示意图
(a)点接触型
(1-26)
(2) 面接触型二极管
PN结面积大，用 于工频大电流整流电路。
往往用于集成电路制造 艺中。PN 结面积可大可小， 用于高频整流和开关电路中。
(b)面接触型
(3) 平面型二极管
阳极 阴极 引线 引线
(4) 二极管的代表符号
阳极 a k 阴极
P N P 型支持衬底
(1-15)
PN结处载流子的运动
漂移运动 P型半导体 内电场E N型半导体
－ － － － － －
－ － － － － － － － － － － － － － － － － －
所以扩散和漂 + + + + + + 移这一对相反 的运动最终达 + + + + + + 到平衡，相当 + + + + + + 于两个区之间 没有电荷运动， + + + + + + 空间电荷区的 厚度固定不变。
(1-12)
杂质半导体的示意图表示法
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － －
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
P型半导体
N型半导体
(1-13)
内容回顾： 1.扩散定理 2.电场概念
P型半导体
－ － － － － －
－ － － － － － － － － － － － － － － － － －
+ + + + + +
+ + + + + + 内电场越强，就使漂 移运动越强，而漂移 + + + + + + 使空间电荷区变薄。 + + + + + +
扩散的结果是使空间电 荷区逐渐加宽，空间电 荷区越宽,内电场越强。 扩散运动
(1-35)
一、由伏安特性折线化得到的等效电路 1. 理想模型 2. 恒压降模型 3. 折线模型
Uon
Uon
硅管：U D 0.7V ; 锗管：U D 0.2V .
(1-36)
工程上： 二极管的应用举例
R iD + vD
导通压降: 硅管0.7V,锗管0.2V。
-
(1-37)
例题 1.2.1 已知二极管导通电压为0.7V。试分 别估算开关断开和闭合时输出电压的数值。 解： 当开关断开时，输出电压为
空穴
+4
+4
+3
+4
硼原子
(1-10)
P型半导体
P型半导体中空穴是多子，电子是少子。物理模型为：
－ － － － － －
－ － － － － － － － － － － － － － － － － －
(1-11)
1.1.3 PN结
一. PN 结的形成
在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导体和N型半导体，经过载流子的扩 散，在它们的交界面处就形成了PN结。
(d) 代表符号
(c)平面型
(1-27)
1.2.2 二极管的伏安特性
(1-28)
伏安特性
800C
200C
I
SI
死区电压: 硅 管0.5V,锗管 0.1V。
UBR
反向击穿电 压U(BR)
Uon
U
GE
(1-29)
(1-30)
(1-31)
(1-32)
1.2.3 二极管的主要参数
(1) 最大整流电流IF
kT UT q
IS 为反向饱和电流， q为电子的电量，k为玻尔 兹曼常数，T为热力学温度。常温下 UT 约为26mv。
(1-20)
*四. PN结的电容效应 在一定条件下，PN结具有电容效应， 主要由两部分组成： 势垒电容CB和扩散电容CD。
(1-21)
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
(1-22)
§1.2 半导体二极管 半导体二极管图片
(1-23)
(1-24)
{end}
(1-25)
1.2.1 半导体二极管的结构
在PN结上加上引线和外壳，就成为一个二极 管。二极管按结构分有点接触型、面接触型和平 PN结面积小，结电 面型三大类。 容小，用于检波和变频等
高频电路。
(1) 点接触型二极管
(1-8)
N型半导体
N型半导体中的载流子是什么？
自由电子称为多数载流子（多子），由于掺 入少量的五价元素形成的。空穴称为少数载流 子（少子），由于热激发产生的。物理模型为：
+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + +
(1-9)
P型半导体
在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或 铟）。
(1-5)
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。比如： 热敏性、光敏性、掺杂性。 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。
(1-6)
1.1.3 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。
PN结处载流子的运动
漂移运动 内电场E N型半导体
－ － － － － －
－ － － － － － － － － － － － － － － － － －
+ + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
空间电荷区
扩散运动
(1-14)
PN结处载流子的运动
漂移运动 P型半导体 内电场E N型半导体
E
1kΩ
I
1kΩ I
10V
测量值 9.32mA
Байду номын сангаас
(10 0.7)V I 9.3mA 1K
I
10 V 10 mA 1K
相对误差
9.32 9.3 100 0 0 0.2 0 0 9.32
相对误差
10 9.32 100 0 0 7 0 0 9.32
二极管的模型
•设二极管正向导通电压可忽略不计。
图P1.3
解图P1.3
(1-46)
1.4 电路如图P1.4所示，已知ui＝5sinωt (V)，二极管导通电压UD＝0.7V。 试画出ui与uO的波形，并标出幅值。
图P1.4
解图P1.4
(1-47)
课程回顾
1. 学习方法
概念清楚 重点突出 熟练掌握：作业题和典型例题
NmA量级） （
外电场
内电场
(1-18)
PN结反向偏置 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。 （uA量级）
_ P
－ － －
N
内电场 外电场
(1-19)
三. PN结的伏安特性 在PN结的两端加 上电压后，通过PN结 的电流I随两端的电 压V变化的曲线－伏 安特性
v D i D
根据 iD I S (e vD / VT 1)
得Q点处的微变电导
1 diD gd rd dvD
则 rd