《北京理工大学徐特立学院徐特立英才班模拟电路贯通课程(一)讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北京理工大学徐特立学院徐特立英才班模拟电路贯通课程(一)讲解（73页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课程内容 主要包括两大部分内容： 模拟电路部分的内容 半导体器件、基本放大电路、负反馈放大电路、集 成运算放大器、放大器的频率响应、负反馈放大电 路组成、模拟信号运算电路、集成运放组成模拟信 号处理电路等 通信电路部分的内容 谐振功率放大器、振荡电路、调制与解调相关内容 1 2 1、半导体器件： 2、基本放大电路： 课程安排 二极管 三极管 场效应管 （双极型晶体管、场效应管） 组成特性 分析方法 3、集成运算放大器：差分放大电路 电流源电路功率放大电路 4、负反馈放大电路： 性能分析方法 参考书：清华大学出版社：童诗白 双极型晶体管 3 5、放大器的频率响应：高频特性 低频特性 8、信号产生
2、器(选讲)： 正弦信号方波 6、负反馈放大电路组成模拟信号运算电路： 7、集成运放组成模拟信号处理电路： 积分和微分 各种模拟信号的加法和减法 比较器 1.1 半导体的基本知识 半导体： 半导体的特点： 当受外界热和光的作用时，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 能力明显增加。 本征半导体： 两种载流子（自由电子、空穴） 特点： 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质 导体 绝缘体 纯净的、不含杂质的半导体 自由电子浓度低、导电能力差 Si Ge 4 1.1.1 本征半导体 一、本征半导体的结构特点 Ge Si 硅和锗的共价键结构 5 2.本征半导体的导电机理 +4+
3、4 +4+4 复合 绝对0度（-273） 没有可以运动的带电粒子 导电能力为 0（绝缘体） 常温下电子空穴对形成 价电子获得足够的能量 脱离共价键的束缚，成为自由电子 共价键上留下一个空位，称为空穴本征激发 电子-空穴对 价电子完全被共价键束缚着 6 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4+4+4 自由电子 空穴 复合 recombination 常温下自由电子-空穴对的形成过程 成对出现 成对消失 本征激发 7 三、本征半导体中载流子的浓度 动态平衡 本征半导体中电子和空穴的浓度 与半导体有关的常数 绝对温度（K） 挣脱共价键所需的能量 玻耳兹曼常数 8 +4 +4+4 +4 +4+4+4
4、 +4 +4 B atom +3 Negative charge 1.1.2 杂质半导体 一、P 型半导体 受主原子 空穴浓度 自由电子浓度 空穴称为多子 自由电子少子 9 +4 +4 +4+4 +4 +4+4+4 P atom +4+5 free electron positive charge 二、N 型半导体 施主 原子 自由电子浓度 空穴浓度 自由电子称为多子，空穴称为少子 10 三、杂质半导体的浓度 （N型半导体） （P型半导体） 11 1.2 PN结 1.2.1 PN 结的形成 将半导体一侧参杂成P 型，另一侧参杂 成N 型，经过载流子的扩散和漂移运动， 在它们的交界面处就形成了P
5、N 结。 漂移运动：载流子在电场作用下形成的定向运动 扩散运动：载流子从浓度高的地方向浓度低的地 方运动 12 P型半导体 N型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 扩散运动 内电场E 阻碍运动 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，扩散运动越难。 空间电荷区， 也称耗尽层。 动态平衡 13 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 空间电荷区N型区P型区 电位V VD 内建电位差或内建电势 14 + + + + + + + + + + + + 空
6、间电荷区N型区P+型区 非对称结空间电荷区伸向低掺杂的一侧 电位V V0 15 1、空间电荷区中只有短暂经过的载流子 。 2、空间电荷区中内电场阻碍P区中的空 穴、N区中的电子（都是多子）向对 方运动（扩散运动）。 3、P 区中的电子和 N区中的空穴（都是 少子），数量很少。 注意: 16 1、PN 结正向偏置 内电场 外电场 P N RE + _ 1.2.2 PN结的单向导电性 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 变薄 + + + + 电流表 示波器或万用表 17 2、PN 结反向偏置 内电场 P N RE + _ + + + + + + + +
7、+ + + + + + + + + + + + 变厚 + + + + 外电场 18 3 PN结伏安特性 其中 IS 反向饱和电流 VT 温度的电压当量 在常温下T=300K 19 PN结加正向电压时，呈现低电阻 ，具有较大的正向扩散电流； 总结： PN结加反向电压时，呈现高电阻， 具有很小的反向漂移电流。 结论：PN结具有单向导电性。 20 1-2-3、 PN结的温度特性 正向特性： 反向特性： T VT IS I I IS的作用远大于VT I 21 + 齐纳 击穿: 内电场 外电场 NP _ RE空间电荷区 N型区P型区 + + + + + + + + + + + + + + + + + +
8、 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 高掺 杂 空间电荷 区很窄 很强 引力 破坏 共价 键 产生大 量电子 空穴对 电流急 剧增大 1-2-4 PN结的反向击穿 内外 电场 同向 电流表示波器或万用表 可恢复 22 +雪崩 击穿 内电场 外电场 NP _ RE + + + + + + + + 空间电荷区N型区P型区 + + + + + + + 在空间电荷区产生碰撞电离，大量载流子参与导电 低掺 杂 空间电荷 区较宽 载流 子速 度快 撞击 共价 键 产生大 量电子 空穴对 电流 急剧 增大 倍增效应 电流表示波器或万用表 23 UD
9、7V 发生雪崩击穿 击穿特性的好处： UD VTH ,uDS0且逐渐升高时 uDS uGS u GD VTH u GD = VTH u GD VTH 66 3、N沟道增强型MOS管的特性曲线 转移特性曲线 iD=f(uGS)uDS=const 输出特性曲线 iD=f(uDS)uGS=const 截止区 67 二、耗尽型N沟道MOS管 耗尽型的MOS管uGS=0时就有导电沟道，加反向电压 才能夹断，uGS=VP。 结构示意图 电路符号 68 耗尽型MOS管在零栅压就可以工作。 转移特性曲线输出特性曲线 69 （1）低频跨导gm MOSFET微变参数 跨导反映了栅压对漏极电流的控制能力 70 （2
10、）漏极输出电阻rds （3）极间电容 71 三、P沟道MOSFET P沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完 全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性 不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型 一样。 72 场 效 应 管 的 符 号 转 移 特 性 输 出 特 性 例 在图示电路中，已知场效应管的 ；问 在下列三种情况下，管子分别工作在那个区？ (a) uGS=-8V, uDS=4V, (b) uGS=-3V, uDS=4V, (c) uGS=-3V, uDS=1V, （a）因为uGSVP 工作在放大区 （c）因为uDG= uDS uGS= 4VuDGVP 工作在可变电阻区 73
