模拟电子技术基础(第四版)课件1.1~1.2

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1、模拟电子电路一、课程特点1、工程性强调定性分析。允许有一定误差。电子电路的定量分析称为“估算”。电子电路归根结底是电路。建模后，可用电路的基本理论分析模拟电路。2.实践性实用的模拟电子电路几乎都需要进行调试才能达到预期的目标，因而要掌握以下方法：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二、如何学习这门课程基本概念：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，具体电路多种多样基本方法：在基本概念指导下，基本电路的基本分析步骤重基础！3多级放大电路目录及重点1常用半导体器件2基本放大电路4集成运算放大电路5放大电路的频率响应6放大电路中的反

2、馈7信号的运算与处理8波形的发生和信号的转换9功率放大电路10直流电源第一章半导体器件1.1半导体基础知识1.2半导体二极管1.3晶体(双极型)三极管(BJT)1.4场效应管1.1半导体基础知识1.导体：电阻率<10-4·cm的物质。如铜、银、铝等金属材料。2.绝缘体：电阻率>109·cm物质。如橡胶、塑料等。3.半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。半导体器件所用的主要材料是硅(Si)和锗(Ge)。半导体导电性能是由其原子结构决定的。硅原子结构硅原子结构(a)硅的原子结构图最外层电子称价电子价电子锗原子也是4价元素4价元素的原子用带有+4电荷的正离子和周围4个价电子表示

3、+4(b)简化模型1.1.1本征半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4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。通过特殊工艺，可使硅或锗材料形成晶体结构，每个原子与周围的4个原子以共价键的形式紧密结合着，并排列成整齐的晶格结构。价电子共价键单晶体中的共价键结构当温度T=0K时，半导体不导电，如同绝缘体。+4+4+4+4+4+4+4+4+4本征半导体中的自由电子和空穴自由电子空穴若T，由于本征激发，将有少数价电子克服共价键的束缚成为自由电子，在原来的共价键中留下一个空位——空穴T自由电子和空穴使本征半导体具有导电能力：很微弱空穴可看成带正电的载流子1.半导体中

4、两种载流子带负电的自由电子带正电的空穴2.本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现，称为电子-空穴对。3.本征半导体中自由电子和空穴的浓度用ni和pi表示，显然ni=pi。4.自由电子和空穴不断产生、不断复合。在一定T下,产生与复合运动会达到平衡，载流子的浓度就一定了5.本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。载流子浓度与T密切相关：T升高，其按指数规律增加。本征半导体的特性--小结：1.1.2杂质半导体杂质半导体：N型半导体P型半导体一、N型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的5价杂质元素，如磷、锑、砷等，即构成N型半导体(或称电子型半导体)。本征半导体掺入5价元素后，原来晶体中的某些硅

5、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。5价杂质原子称为施主原子；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(简称多子)，空穴称为少数载流子(简称少子)。二、P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3价杂质元素，如硼、镓、铟等，即构成P型半导体。+3空穴浓度大于电子浓度，即p>>n。空穴为多数载流子，电子为少数载流子。3价杂质原子称为受主原子。受主原子空穴P型半导体的晶体结构说明：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。3

6、.杂质半导体的简化表示方法：2.杂质半导体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。(a)N型半导体(b)P型半导体杂质半导体的的简化表示法1.1.3PN结及其单向导电性在一块半导体的一侧掺杂成为P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，称为PN结。PNPN结PN结的形成一、PN结中载流子的运动耗尽层空间电荷区PN1.扩散运动2.扩散运动形成空间电荷区电子和空穴浓度差形成多数载流子的扩散运动。PN结，耗尽层PN3.空间电荷区产生内电场PN空间电荷区内电场UD空间电荷区正负离子之间电位差UD——电位壁垒；——内电场；内电场阻止多子的扩散

7、——阻挡层。4.漂移运动内电场有利于少子运动—漂移。少子的运动与多子相反阻挡层5.扩散与漂移的动态平衡扩散运动使空间电荷区增大，扩散电流逐渐减小；随着内电场的增强，漂移运动逐渐增加；空间电荷区的宽度约为几微米~几十微米；扩散运动最终与漂移运动达到动态平衡。电压壁垒UD，硅材料约为(0.6~0.8)V,锗材料约为(0.2~0.3)V。二、PN结的单向导电性1.PN外加正向电压又称正向偏置，简称正偏。外电场方向内电场方向空间电荷区VRI外电场将多子