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1、主讲人：陈义华主讲人：陈义华电话：电话：15807181751模拟电子技术模拟电子技术1. 本课程的性质本课程的性质是一门技术基础课是一门技术基础课 2. 特点特点非纯理论性课程非纯理论性课程实践性很强实践性很强以工程实践的观点来处理电路中的一些问题以工程实践的观点来处理电路中的一些问题 3. 研究内容研究内容以器件为基础、以信号为主线，研究各种模拟电子电 路的工作原理、特点及性能指标等。以器件为基础、以信号为主线，研究各种模拟电子电 路的工作原理、特点及性能指标等。 4. 教学目标教学目标能够对一般性的、常用的电子电路进行分析，同时对 较简单的单元电路进行设计。能够对一般性的、常用的电子电路
2、进行分析，同时对 较简单的单元电路进行设计。绪 论绪 论5. 学习方法学习方法重点掌握基本概念、基本电路的分析、计算及设计方法。重点掌握基本概念、基本电路的分析、计算及设计方法。 6. 成绩评定标准成绩评定标准作业、考勤、提问、课外作业、考勤、提问、课外 30 % 期末考试 期末考试 70 % 7. 教学参考书教学参考书康华光主编，电子技术基础康华光主编，电子技术基础 模拟部分模拟部分 第三版，高教 出版社第三版，高教 出版社 童诗白主编，模拟电子技术基础童诗白主编，模拟电子技术基础 第二版，高教出版社第二版，高教出版社 陈大钦主编，模拟电子技术基础问答：例题陈大钦主编，模拟电子技术基础问答：
3、例题 试题， 华工出版社试题， 华工出版社 1.1906年发明了真空三极管1.1906年发明了真空三极管 第一代第一代电子器件诞生。2.1948年研制出晶体三极管电子器件诞生。2.1948年研制出晶体三极管 第二代第二代电子器件出现。3.50年代末研制出集成电路电子器件出现。3.50年代末研制出集成电路 第三代第三代电子器件出现。4.近几十年来集成电路发展成小规模、中规模、大规模及超 大规模（几十平方毫米的片子上，可集成几百万个元件）5.电子技术学科可划分为两类：(1)模拟电子技术：可细分为模拟电子技术基础、通信电子 电路，主要研究对模拟信号的处理。(2)数字电子技术：研究逻辑电路，对数字信号
4、进行处理。电子器件出现。4.近几十年来集成电路发展成小规模、中规模、大规模及超 大规模（几十平方毫米的片子上，可集成几百万个元件）5.电子技术学科可划分为两类：(1)模拟电子技术：可细分为模拟电子技术基础、通信电子 电路，主要研究对模拟信号的处理。(2)数字电子技术：研究逻辑电路，对数字信号进行处理。电子技术随器件的发展经历了以下几个阶段：电子技术随器件的发展经历了以下几个阶段：2.2.目目 录录 1 半导体二极管及其应用电路半导体二极管及其应用电路 2 半导体三极管及其放大电路半导体三极管及其放大电路 3 场效应管及其放大电路中的场效应管及其放大电路中的 4 4 功率放大电路功率放大电路 5
5、 5 集成运算放大电路集成运算放大电路 6 6 反馈放大电路反馈放大电路 7 7 集成运算放大器的应用电路集成运算放大器的应用电路 8 8 直流稳压电源直流稳压电源 9 9 模拟电路应用实例模拟电路应用实例第一章 半导体二极管及其应用电路第一章 半导体二极管及其应用电路1.1 半导体基础知识 半导体基础知识 1.2 PN结 PN结 1.3 半导体二极管 半导体二极管1.4 特殊二极管 特殊二极管本章重点和难点：本章重点和难点：1. 二极管的单向导电性。二极管的单向导电性。2. 二极管电路的基本分析。二极管电路的基本分析。本章教学时数：本章教学时数：4学时学时本章讨论的问题：本章讨论的问题：2.
6、空穴是一种载流子吗？空穴导电时电子运动吗？空穴是一种载流子吗？空穴导电时电子运动吗？3.什么是什么是N型半导体？什么是型半导体？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？型半导体？当二种半导体制作在一起时会产生什么现象？4.PN结上所加端电压与电流符合欧姆定律吗？它 为什么具有单向性？在结上所加端电压与电流符合欧姆定律吗？它 为什么具有单向性？在PN结中加反向电压时真的 没有电流吗？结中加反向电压时真的 没有电流吗？1.为什么采用半导体材料制作电子器件？为什么采用半导体材料制作电子器件？一、教学目的及要求介绍本课程的目的，特点和在学习中应该注意的 事项和学习方法；让学生了解半导
7、体基本知识，理解 PN结的形成过程，掌握其单向导电性特性。 二、教学重点PN结的形成和单向导电性一、教学目的及要求介绍本课程的目的，特点和在学习中应该注意的 事项和学习方法；让学生了解半导体基本知识，理解 PN结的形成过程，掌握其单向导电性特性。 二、教学重点PN结的形成和单向导电性 三、教学难点PN结的单向导电性 四、本讲计划学时及时间分配三、教学难点PN结的单向导电性 四、本讲计划学时及时间分配2学时 2学时1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识1.1.1 半导体及其特性半导体及其特性 导体：导体：自然界中很容易导电的物质称为自然界中很容易导电的物质称为导体导体，金属 一般都是导体。，金
8、属 一般都是导体。绝缘体：绝缘体：有的物质几乎不导电，称为有的物质几乎不导电，称为绝缘体绝缘体，如橡皮、，如橡皮、 陶瓷、塑料和石英。陶瓷、塑料和石英。半导体：半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体 之间，称为另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体 之间，称为半导体半导体，如锗、硅、砷化镓和，如锗、硅、砷化镓和 一些硫化物、氧化物等。一些硫化物、氧化物等。1. 导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体半导体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。例如：当受外界热和光的作用时，它的导电能力 明显变化。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。例
9、如：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。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。热敏和光敏热敏和光敏(热敏和光敏器件热敏和光敏器件)2. 半导体的特性半导体的特性这些特点是可人为控制的！这些特点是可人为控制的！（二极管、三极管等）杂敏性（二极管、三极管等）杂敏性1.1.2 半导体的结构半导体的结构+14+32价电子价电子硅原子核硅原子核锗原子核锗原子核硅原子结构锗原子结构硅原子结构锗原子结构+4 离子核离子核硅和锗的简化原子结构硅和锗的简化原子结构+4+4+4+4+4+4+4+4+4完全纯净的、不含其他 杂
10、质且具有晶体结构的 半导体称为本征半导体完全纯净的、不含其他 杂质且具有晶体结构的 半导体称为本征半导体 将硅或锗材料提纯便形成单晶体，它的原子结构为共 价键结构。将硅或锗材料提纯便形成单晶体，它的原子结构为共 价键结构。价 电 子价 电 子共 价共 价 键键图图 1-1 共价键结构示意图 共价键结构示意图当温度当温度 T = 0 K 时， 半导体不导电，如同 绝缘体。时， 半导体不导电，如同 绝缘体。+4+4+4+4+4+4+4+4+4图图 1-2 本征半导体中的 本征半导体中的自由电子和空穴自由电子和空穴自由电子自由电子空穴空穴若若 T ，将有少数 价电子克服共价键的束 缚成为，将有少数
11、价电子克服共价键的束 缚成为自由电子自由电子，在原 来的共价键中留下一个 空位，在原 来的共价键中留下一个 空位空穴。空穴。T 自由电子自由电子和和空穴空穴使使 本征半导体具有导电能 力，但很微弱本征半导体具有导电能 力，但很微弱。空穴可看成带正电的空穴可看成带正电的 载流子。载流子。本征半导体中的两种载流子本征半导体中的两种载流子1. 半导体中两种载流子半导体中两种载流子带负电的带负电的自由电子自由电子带正电的带正电的空穴空穴 2. 本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现， 称为本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现， 称为 电子电子 - 空穴对。空穴对。3. 由于物质的运动，自由电子和
12、空穴不断的产生由于物质的运动，自由电子和空穴不断的产生 又不断的复合。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。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。4. 载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的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。升高，基本按指数规律增加。小结： 小结： 1.1.3 掺杂半导体1.1.3 掺杂半导体掺杂半导体有两种掺杂半导体有两种N 型半导体型半导体P 型半导体型半导体 1. N 型半导体型半导体(Negative)在硅或锗的晶体中掺入少量的 在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价价
13、杂质元素，杂质元素，如磷、锑、砷等，即构成如磷、锑、砷等，即构成 N 型半导体型半导体(或称电子型半导体)。(或称电子型半导体)。常用的常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。价杂质元素有磷、锑、砷等。+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5自由电子自由电子施主原子施主原子图 图 1-3 N 型半导体型半导体本征半导体掺入本征半导体掺入 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。个与硅构成
14、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。自由电子浓度远大于空穴的浓度，即自由电子浓度远大于空穴的浓度，即 n p 。电子称为多数载流子电子称为多数载流子(简称多子)，(简称多子)，空穴称为少数载流子空穴称为少数载流子(简称少子)。(简称少子)。5 价杂质原子称为价杂质原子称为施主原子。施主原子。2. P 型半导体型半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4在硅或锗的晶体中掺入少量的 在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 价价杂质元素， 如硼、镓、铟等，即构成杂质元素， 如硼、镓、铟等，即构成 P 型半导体型半导体。+3空穴浓度多于电子 浓度，即空穴浓度多于电子 浓度，即 p
15、 n。空空 穴为多数载流子穴为多数载流子，电 子为少数载流子。，电 子为少数载流子。3价杂质原子称为价杂质原子称为受 主原子。受 主原子。受主 原子受主 原子空穴空穴图图 1-4 P 型半导体型半导体说明：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。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。3. 杂质半导体总体上保持电中性。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。杂质半导体的表示方法如下图所示。2. 杂质半导体杂质半导体载流子的数目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。要远远高于本征 半导体，因而
16、其导电能力大大改善。( (a) )N 型半导体(型半导体(b) ) P 型半导体型半导体图图 杂质半导体的的简化表示法 杂质半导体的的简化表示法在一块半导体单晶上一侧掺杂成为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，型半导体，两个区域的交界处就 形成了一个特殊的薄层，称为称为 PN 结结。 PNPN结结图图 PN 结的形成结的形成1.2.1 PN 结的形成结的形成1.2 PN结结PN 结中载流子的运动结中载流子的运动耗尽层耗尽层空间电荷区空间电荷区PN1. 扩散运动扩散运动2. 扩散运动形 成空间电荷区扩散运动形 成空间电荷区电子和空穴浓 度差形成电子和空穴浓 度差形成多数载 流子的扩散运动。多数载 流子的扩散运动。 PN结，
