清华大学模拟电子技术课件第一章(华成英).ppt

1、模拟电子技术基础，清华大学华城英，绪论，1，电子技术的发展，2，模拟信号和模拟电路，3，电子信息系统的组成，4，模拟电子技术基础课程的特点，5，如何学习牙齿课程，1904年电子管问世，电子管，晶体管半导体组件的发展，1947年贝尔实验室用第一个晶体管制造的1958年集成电路1969年大规模集成电路1975年超大型集成电路，第一个集成电路只有4个晶体管，1997年集成电路有40亿个晶体管。20世纪末，一些科学家预测，统合度将以10倍/6年的速度增长，到2015年或2020年达到饱和。要学电子技术方面的课程，必须总是集中精力发展电子技术！第一位电晶体发明家(by John bardeen，Will

2、iam sch ockley and Walter br attain in bell lab)，第一位集成电路和发明者(Jack Kilby from TI)，1958年九月12日，42年后奠定了现代信息技术的基础.他们在1947年十一月末发明了晶体管，并于十二月16日正式宣布了“电晶体”的诞生。1956年获得诺贝尔物理学奖。巴恩的超导研究在1972年第二次获得诺贝尔物理学奖。几个值得纪念的科学家！2、模拟和模拟电路、1。电子电路的信号分类数字信号：离散性。模拟信号：连续性。大部分物理量是模拟信号。2 .模拟电路模拟电路是处理模拟信号的电路。最基本的处理是信号的放大，有功能和性能不同的放大电

3、路。其他模拟电路大部分基于放大电路。必须根据“1”的电压当量、K和K 1之间的阈值确定为K或K 1。所有瞬间的所有值都有意义。3、强调电子信息系统的组成、模拟电路、数字电路(系统)、传感器接收器、隔离、过滤、定性分析。实际工程在满足基本性能指标的前提下，总是允许一定的误差范围。定量分析是“估计”。近似分析必须是“合理的”。把握主要矛盾和矛盾的主要方面。电子电路是最终分析中的电路。根据条件构建不同的模型。2 .实际上常用的电子设备的使用方法电子电路的测试方法故障的判断和问题解决方法EDA软件的应用方法电子组件的特点，5，如何学习牙齿课程，1。掌握基本概念、基本电路和基本分析方法的基本概念：概念不

4、变，应用灵活。“我绝不偏离那个奴隶。”基本电路：配置原则不变，具体电路多种多样。正确识别电路是电路分析的基础。基本分析方法：不同的电路类型具有不同的性能指标和说明方法，因此分析方法不同。2 .请注意定性分析和近似分析的重要性。3.学会辩证和全面分析电子电路的问题，发现问题。好的“理论上的EDA练习”三个阶段。5 .注意电路中常用定理在电子电路中的应用。第一章半导体二极管和电晶体，1.1半导体基础知识，1.2半导体二极管，1.3晶体电晶体，1半导体基础知识，1，本晶半导体，2，杂质半导体，3，PN结的形成和单向导电，4，PN结的容量效应，1，1固有半导体，1，什么是半导体？什么是本晶半导体？导体

5、铁、铝、铜等金属元素等低成本元素，其最外层电子在外电场的作用下容易产生方向移动，从而形成电流。，绝缘体惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子的原子核束缚力强，只有在外电场到一定程度时才能传导。半导体硅(Si)、锗(Ge)都是四价元素，原子的最外层电子由于原子核的束缚力在导体和绝缘体之间。2，本正半导体的结构是热运动，具有足够能量的价电子摆脱共价键的束缚，成为自由电子，带负电。自由电子的产生在共价键上留下称为空穴的空位置，使其具有正电。(威廉莎士比亚，自由电子，自由电子，自由电子，自由电子，自由电子，自由电子)，自由电子和空穴同时消失被称为复合。共价键，在一定温度下自由电子和空穴对的浓度恒定。温度

6、升高，热运动加剧，偏离共价键的电子增加，自由电子和空穴对的浓度增加。添加电场时，有负电的自由电子和有正电的空穴都参与传导，运动方向相反。由于载体数量少，导电性很差。为什么把半导体变成不导电的本征半导体呢？3，本征半导体的两个茄子载流子，携带电荷的粒子称为载流子。温度升高，热运动加剧，油流子浓度升高，导电性提高。热力学温度0K没有导电性。2，杂质半导体1。n型半导体、磷(P)、杂质半导体主要由多个载流子传导。杂质越多，多边浓度越高，导电性越强，可以调节导电性。大部分载体，孔多过没有杂质吗？少？为什么？2 .P型半导体、硼(B)、大部分载流子、P型半导体主要依赖孔传导，杂质越多，孔浓度越高，导电性

7、越强，杂质半导体中温度变化时，载流子数量会变化吗？器件和多边变化的数量相同吗？器件和多边浓度的变化相同吗？3，PN结的形成和单向导电，浓度不好而产生的物质运动称为扩散运动。气体、液体、固体都有。p区域孔浓度远高于n区域。n区自由电子浓度远高于p区。扩散运动通过降低接触表面P区域附近的孔浓度，降低接触表面N区域附近的自由电子浓度，产生内部电场。PN结的形成，电场作用引起的运动称为漂移运动。参与扩散运动和漂流运动的游流者数相同，达到动态平衡时，就会形成PN结。由于扩散运动，P区和N区的交叉接口缺少大部分载流子，形成了内部电场，因此扩散运动无法进行。内部电场将空穴从N区移动到P区，自由电子从P区移动

8、到N区。PN结加正向电压传导：耗尽层变窄，扩散运动加剧，由于外部电源的作用形成扩散电流，PN结处于传导状态。PN结反向压力闭合：耗尽层变宽，阻止扩散运动，有利于漂流运动，形成漂流电流。电流很小，可以近似它的闭合。PN接头的单向导电，需要吗？清华大学华城营，4，PN结的容量效应，1。阻挡层容量，当电压在PN结中发生变化时，空间电荷区域的宽度发生变化，电荷累积和释放的过程与电容的充电相同。等效电容称为阻挡层容量Cb。2 .扩散容量，当PN结上有加纯电压变化时，在扩散行程中，载流子的浓度及其梯度都发生了变化，还有电荷的积累和释放过程，其等效电容称为扩散容量Cd。接合电容：接合电容不恒定！如果PN结的

9、电压频率高到一定程度，就会失去单向导电性！为什么自然界传导性把中等程度的半导体材料制成本征半导体，传导性很差，还掺杂改善了传导性？半导体器件的温度稳定性为什么下降？是影响多边、器件还是温度稳定性的主要因素？半导体器件为什么工作频率最高？2半导体二极管，1，二极管的组成，2，二极管的电压电流方程，3，二极管的等效电路，4，二极管的主要参数，5，调节器二极管，1，二极管的组成，低功率二极管，高功率二极管，调节器二极管，发光二极管，1，二极管的组成，点接触型：接头面积小，接头电容器小，接头允许的电流小，最大工作频率高。面接触型：节点面积大，连接电容器大，节点允许的电流大，最大工作频率低。平面：节点面

10、积小，大，小工作频率高，大结允许的电流大。2，二极管的伏安特性和电流方程，开放电压，反向饱和电流，击穿电压，温度的电压等效，二极管的电流和端电压之间的关系称为伏安特性。使用Multisim测试二极管伏安特性不能认为二极管的传导电压是常量！可以从二极管的伏安特性反映出来。1.单向导电，2 .va特性受温度影响。如果T()电流保持不变，则圆管压降U反向饱和电流IS、U(BR) T()正向特性左侧、反向特性向下移动、正向特性为金志洙曲线、反向特性为水平轴、1。伏安特性折线化，100V？5V？2V？Si、2。微可变等效电路，q越高，rd越小。如果二极管在静态基础上充当动态信号，则可以将二极管等同于动态

11、电阻，即称为微可变等效电路的电阻。ui=0时直流电源作用，小信号作用，静态电流，4，二极管的主要参数，最大整流电流IF:最大平均最大反向工作电压UR:最大瞬时反向电流IR:即IS最大工作频率fM: PN结容量效应，第4板块P20，讨论二极管的等效电路，1，晶体管的结构和符号，2，晶体管的放大原理，3，晶体管的工程输入特性和输出特性，4，温度对电晶体特性的影响，5，主要参数，1.3晶体电晶体，1，晶体管的结构和符号，多个次浓度高，多个次浓度低，中，少数载流子的运动，由于发射区的多子浓度高，大量电子从发射区扩散到基地，由于基座薄，多子浓度低，扩散到基地的电子和空穴很少复合。集电面积大，在外部电场作用下扩散到基地的电子大部分转移到集电地区，基地空穴扩散。(*逆周：，)电流分配：由IEIBIC IE扩散运动形成的电流IB复合运动形成的电流IC漂移运动形成的电流，通过电流，集电结反向电流，直流电流放大系数，)对于低功耗晶体管，UCE大于1V的输入特性曲线可以替代UCE大于1V的任何输入特性曲线。为什么与PN连接的伏安特性相同？如果UCE增长到特定值曲线，为什么右侧移动不明显？1 .输入特性，2 .输出特性，是常量吗？理想的晶体管是什么？什么情况？IB对应的iC具有随uCE变化的曲线。为什么uCE小的时候iC会随着uCE发生很大变化？为什么进入放大状