模拟电子技术基础课件

模拟电子技术基础绪论一、电子技术的发展二、模拟信号与模拟电路三、电子信息系统的组成四、模拟电子技术基础课的特点五、如何学习这门课程六、课程的目的七、考查方法一、电子技术的发展

电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无孔不入”，应用广泛！广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电话、手机网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床交通：飞机、火车、轮船、汽车军事：雷达、电子导航航空航天：卫星定位、监测医学：γ刀、CT、B超、微创手术消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统

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、集成电路比较半导体元器件的发展1947年贝尔实验室制成第一只晶体管1958年集成电路1969年大规模集成电路1975年超大规模集成电路

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。学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！第一只晶体管的发明者（byJohnBardeen,WilliamSchockleyandWalterBrattaininBellLab）第一个集成电路及其发明者（JackKilbyfromTI

）1958年9月12日，在德州仪器公司的实验室里，实现了把电子器件集成在一块半导体材料上的构想。42年以后，2000年获诺贝尔物理学奖。“为现代信息技术奠定了基础”。

他们在1947年11月底发明了晶体管，并在12月16日正式宣布“晶体管”诞生。1956年获诺贝尔物理学奖。巴因所做的超导研究于1972年第二次获得诺贝尔物理学奖。值得纪念的几位科学家！二、模拟信号与模拟电路1.电子电路中信号的分类数字信号：离散性

模拟信号：连续性。大多数物理量为模拟信号。2.模拟电路模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放大电路。其它模拟电路多以放大电路为基础。“1”的电压当量“1”的倍数介于K与K+1之间时需根据阈值确定为K或K+1任何瞬间的任何值均是有意义的三、电子信息系统的组成模拟电子电路数字电子电路（系统）传感器接收器隔离、滤波、放大运算、转换、比较功放模拟-数字混合电子电路模拟电子系统执行机构四、模拟电子技术基础课的特点

1、工程性实际工程需要证明其可行性。强调定性分析。

实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存在一定的误差范围的。定量分析为“估算”。

近似分析要“合理”。

抓主要矛盾和矛盾的主要方面。

电子电路归根结底是电路。不同条件下构造不同模型。2.实践性常用电子仪器的使用方法电子电路的测试方法故障的判断与排除方法

EDA软件的应用方法五、如何学习这门课程1.掌握基本概念、基本电路和基本分析方法

基本概念：概念是不变的，应用是灵活的，“万变不离其宗”。

基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种多样的。

基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标和描述方法，因而有不同的分析方法。2.注意定性分析和近似分析的重要性3.学会辩证、全面地分析电子电路中的问题根据需求，最适用的电路才是最好的电路。要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。4.注意电路中常用定理在电子电路中的应用六、课程的目的1.掌握基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。2.具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，以及将所学知识用于本专业的能力。

本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专业中的应用打下基础。

注重培养系统的观念、工程的观念、科技进步的观念和创新意识，学习科学的思维方法。提倡快乐学习！清华大学华成英七、考查方法1.会看：读图，定性分析2.会算：定量计算考查分析问题的能力3.会选：电路形式、器件、参数4.会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA考查解决问题的能力－－设计能力考查解决问题的能力－－实践能力综合应用所学知识的能力第一章半导体二极管和三极管第一章半导体二极管和三极管§1.1半导体基础知识§1.2半导体二极管§1.3晶体三极管§1半导体基础知识一、本征半导体二、杂质半导体三、PN结的形成及其单向导电性四、PN结的电容效应一、本征半导体

导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。1、什么是半导体？什么是本征半导体？

导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。

绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导电。

半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。无杂质稳定的结构2、本征半导体的结构由于热运动，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。共价键

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。动态平衡两种载流子

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。为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？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。

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。二、杂质半导体

1.N型半导体磷（P）

杂质半导体主要靠多数载流子导电。掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性越强，实现导电性可控。多数载流子

空穴比未加杂质时的数目多了？少了？为什么？2.P型半导体硼（B）多数载流子P型半导体主要靠空穴导电，掺入杂质越多，空穴浓度越高，导电性越强，

在杂质半导体中，温度变化时，载流子的数目变化吗？少子与多子变化的数目相同吗？少子与多子浓度的变化相同吗？三、PN结的三形成三及其三单向三导电三性物质三因浓三度差三而产三生的三运动三称为三扩散三运动三。气三体、三液体三、固三体均三有之三。扩散运动P区空三穴浓三度远三高于N区。N区自三由电三子浓三度远三高于P区。扩散三运动三使靠三近接三触面P区的三空穴三浓度三降低三、靠三近接三触面N区的三自由三电子三浓度三降低三，产三生内三电场三。PN结的三形成因电三场作三用所三产生三的运三动称三为漂三移运三动。参与三扩散三运动三和漂三移运三动的三载流三子数三目相三同，三达到三动态三平衡三，就三形成三了PN结。漂移运动由于三扩散三运动三使P区与N区的三交界三面缺三少多三数载三流子三，形三成内三电场三，从三而阻三止扩三散运三动的三进行三。内三电场三使空三穴从N区向P区、三自由三电子三从P区向N区运三动。PN结加三正向三电压三导通三：耗尽三层变三窄，三扩散三运动三加剧三，由三于外三电源三的作三用，三形成三扩散三电流三，PN结处三于导三通状三态。PN结加三反向三电压三截止三：耗尽三层变三宽，三阻止三扩散三运动三，有三利于三漂移三运动三，形三成漂三移电三流。三由于三电流三很小三，故三可近三似认三为其三截止三。PN结的三单向三导电三性必要三吗？清华三大学三华三成英四、PN结的三电容三效应1.势垒三电容PN结外三加电三压变三化时三，空三间电三荷区三的宽三度将三发生三变化三，有三电荷三的积三累和三释放三的过三程，三与电三容的三充放三电相三同，三其等三效电三容称三为势三垒电三容Cb。2.扩散三电容PN结外三加的三正向三电压三变化三时，三在扩三散路三程中三载流三子的三浓度三及其三梯度三均有三变化三，也三有电三荷的三积累三和释三放的三过程三，其三等效三电容三称为三扩散三电容Cd。结电容：结电三容不三是常三量！三若PN结外三加电三压频三率高三到一三定程三度，三则失三去单三向导三电性三！§2半导三体二三极管一、三二极三管的三组成二、三二极三管的三伏安三特性三及电三流方三程三、三二极三管的三等效三电路四、三二极三管的三主要三参数五、三稳压三二极三管一、三二极三管的三组成将PN结封三装，三引出三两个三电极三，就三构成三了二三极管三。小功三率二三极管大功三率二三极管稳压二极三管发光二极三管一、三二极三管的三组成点接三触型三：结三面积三小，三结电三容小三，故三结允三许的三电流三小，三最高三工作三频率三高。面接三触型三：结三面积三大，三结电三容大三，故三结允三许的三电流三大，三最高三工作三频率三低。平面三型：三结面三积可三小、三可大三，小三的工三作频三率高三，大三的结三允许三的电三流大三。二、三二极三管的三伏安三特性三及电三流方三程材料开启电压导通电压反向饱和电流硅Si0.5V0.5~0.8V1µA以下锗Ge0.1V0.1~0.3V几十µA开启三电压反向三饱和三电流击穿三电压温度三的电压三当量二极三管的三电流三与其三端电三压的三关系三称为三伏安三特性三。利用Mu三lt三is三im测试三二极三管伏三安特三性从二三极管三的伏三安特三性可三以反三映出三：1.单向三导电三性2.伏安三特性三受温三度影三响T（℃三）↑三→在三电流三不变三情况三下管三压降u↓→反向三饱和三电流IS↑，U(B三R)↓T（℃三）↑三→正三向特三性左三移，反三向特三性下三移正向三特性三为指三数曲三线反向三特性三为横三轴的三平行三线增大1倍/1三0℃三、三二极三管的三等效三电路理想二极三管近似三分析三中最三常用理想开关导通时UD＝0截止时IS＝0导通时UD＝Uon截止时IS＝0导通三时△i与△u成线三性关三系应根三据不三同情三况选三择不三同的三等效三电路三！1.将伏三安特三性折三线化？10三0V？5V？1V？2.微变三等效三电路Q越高三，rd越小三。当二三极管三在静三态基三础上三有一三动态三信号三作用三时，三则可三将二三极管三等效三为一三个电三阻，三称为三动态三电阻三，也三就是三微变三等效三电路三。ui=0时直三流电三源作三用小信三号作三用静态三电流四、三二极三管的三主要三参数最大三整流三电流IF：最三大平三均值最大三反向三工作三电压UR：最三大瞬三时值反向三电流IR：即IS最高三工作三频率fM：因PN结有三电容三效应第四版——P20讨论三：解决三两个三问题如何三判断三二极三管的三工作三状态三？什么三情况三下应三选用三二极三管的三什么三等效三电路三？uD=V－iRQIDUDV与uD可比三，则三需图三解：实测三特性对V和Ui二极三管的模三型有三什么三不同三？五、三稳压三二极三管1.伏安三特性进入三稳压三区的三最小三电流不至三于损三坏的三最大三电流由一三个PN结组三成，三反向三击穿三后在三一定三的电三流范三围内三端电三压基三本不三变，三为稳三定电三压。2.主要三参数稳定三电压UZ、稳三定电三流IZ最大三功耗PZM＝IZMUZ动态三电阻rz＝ΔUZ/ΔIZ若稳三压管三的电三流太三小则三不稳三压，三若稳三压管三的电三流太三大则三会因三功耗三过大三而损三坏，三因而三稳压三管电三路中三必需三有限三制稳三压管三电流三的限三流电三阻！限流三电阻斜率三？§1三.3晶体三三极三管一、三晶体三管的三结构三和符三号二、三晶体三管的三放大三原理三、三晶体三管的三共射三输入三特性三和输三出特三性四、三温度三对晶三体管三特性三的影三响五、三主要三参数一、三晶体三管的三结构三和符三号多子三浓度三高多子三浓度三很低三，且三很薄面积三大晶体三管有三三个三极、三三个三区、三两个PN结。小功率管中功三率管大功三率管为什么有孔？二、三晶体三管的三放大三原理扩散三运动三形成三发射三极电三流IE，复三合运三动形三成基三极电三流IB，漂三移运三动形三成集三电极三电流IC。少数三载流三子的三运动因发三射区三多子三浓度三高使三大量三电子三从发三射区三扩散三到基三区因基三区薄三且多三子浓三度低三，使三极少三数扩三散到三基区三的电三子与三空穴三复合因集三电区三面积三大，三在外三电场三作用三下大三部分三扩散三到基三区的三电子三漂移三到集三电区基区三空穴三的扩三散电流三分配三：IE＝IB＋ICIE－扩三散运三动形三成的三电流IB－复三合运三动形三成的三电流IC－漂三移运三动形三成的三电流穿透三电流集电三结反三向电三流直流三电流三放大三系数交流三电流三放大三系数为什三么基三极开三路集三电极三回路三会有三穿透三电流三？三、三晶体三管的三共射三输入三特性三和输三出特三性为什三么UCE增大三曲线三右移三？对于三小功三率晶三体管三，UCE大于1V的一三条输三入特三性曲三线可三以取三代UCE大于1V的所三有输三入特三性曲三线。为什三么像PN结的三伏安三特性三？为什三么UCE增大三到一三定值三曲线三右移三就不三明显三了？1.输入三特性2.输出三特性β是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下?对应三于一三个IB就有三一条iC随uCE变化三的曲三线。为什三么uCE较小三时iC随uCE变化三很大三？为三什么三进入三放大三状态三曲线三几乎三是横三轴的三平行三线？饱和三区放大三区截止三区晶体三管的三三个三工作三区域晶体三管工三作在三放大三状态三时，三输出三回路三的电三流iC几