模拟电子技术1 PPT课件

多数载流子——自由电子 施主离子
少数载流子—— 空穴
7
8
2. P型半导体
在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。
硅原子
+4
空穴
+4
硼原子
+4
8
电子空穴对
空穴
+4 +4
P型半导体
－ － －－
+3 +4
－ － －－
－ － －－
+4 +4
受主离子
多数载流子—— 空穴 少数载流子——自由电子 9
杂质半导体的示意图
(1) 稳定电压UZ ——
在规定的稳压管反向工作电流IZ下UZ，所对应的Iz反min 向工作电u压。
(2) 动态电阻rZ ——
△I
rZ =U /I
rZ愈小，反映稳压管的击穿特性△愈U 陡。
I zmax
(3) 最小稳定工作 电流IZmin——
保证稳压管击穿所对应的电流，若IZ＜IZmin则不能稳压。
(4) 最大稳定工作电流IZmax——
17
EW
R
18
(2) 扩散电容CD
当外加正向电压
不同时，PN结两 + 侧堆积的少子的 数量及浓度梯度 也不同，这就相 当电容的充放电 过程。
P区 耗 尽 层 N 区 －
P 区中电子 浓度分布
N 区中空穴 浓度分布
极间电容（结电容）
Ln
Lp
x
电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来
18
19
1.2 半导体二极管
30
31
四、稳压二极管
稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊二极管
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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
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
因基区薄且多子浓度低，使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合
基区空穴 的扩散
因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区
最大功耗PZM＝ IZM UZ
动态电阻rz＝ΔUZ /ΔIZ
若稳压管的电流太小则不稳压，若稳压管的电流太大则会
因功耗过大而损坏，因而稳压管电路中必需有限制稳压管电
流的限流电阻！
§1.3 晶体三极管
一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响 五、主要参数
结电容小，故结允许 结电容大，故结允许 可大，小的工作频率
的电流小，最高工作 的电流大，最高工作 高，大的结允许的电
频率高。
频率低。
流大。
二、二极管的伏安特性及电流方程
二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。
i f (u)
u
i IS(eUT 1) (常温下UT 26mV)
击穿 电压
温度的 电压当量
漂移运动
因电场作用所产 生的运动称为漂移 运动。
参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态 平衡，就形成了PN结。
PN 结的单向导电性
PN结加正向电压导通： 耗尽层变窄，扩散运动加
剧，由于外电源的作用，形 成扩散电流，PN结处于导通 状态。

（3）运算电路：完成一个或多个信号的各种运算。 （4）信号转换电路： 电压（流）→电流（压）、
直（交）流→交（直）流。
（5）信号发生电路：产生正弦、三角、矩形波等。 （6）直流电源：将交流电转换成不同输出电压和电流的 直流电。
33 MHz
目录
Analog Electronics
1
导言
33 MHz
2 运算放大器 3 二极管及其基本电路 4 晶体三极管及放大电路基础 5 场效应管放大电路 6 模拟集成电路 7 反馈放大电路 8 信号的运算和滤波 9 波形的发生与变换电路 10 直流稳压电源
信号的 信号的 信号的
信号的
提取
传感器 接收器
预处理
隔离、滤波 放大、阻抗 变换
加工
运算、转 换、比较
执行
功率放大 A/D转换
33 MHz
图1.2.1电子信息系统示意图
Analog Electronics
1.2.3
电子信息系统中的模拟电路
信号的 预处理 信号的 加工 信号的 执行
信号的 提取
（1）放大电路：用于信号的电压、电流或功率放大。 （2）滤波电路：用于信号的提取、变换或抗干扰。
Analog Electronics
模拟电子技术基本教程 Fundamentals of Analog Electronics 华成英 主编
33 MHz
Analog Electronics 1. 电子技术的发展简史
电子技术诞生的历史虽短，但深入的领域却是最深最广， 它不仅是现代化社会的重要标志，而且成为人类探索宇宙宏观 世界和微观世界的物质技术基础。 1904年第一只电子器件发明以来，世界电子技术经历了 电子管、晶体管和集成电路等重要发展阶段。

扩散运动加强形成正向电流 IF 。 外电场使多子向 PN 结移动, 中和部分离子使空间电荷区变窄。 限流电阻
+
U

R
IF = I多子 I少子 I多子
2. 外加反向电压(反向偏置) — reverse bias IR 漂移运动加强形成反向电流 IR
P区 N区
U R PN 结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大; 反偏截止，电阻很大，电流近似为零。
C (cathode)
点接触型 按结构分 面接触型 平面型
正极引线 PN 结 N型锗 金锑 合金
正极 负极 引线 引线
引线
P N
P 型支持底衬
外壳
触丝
负极引线
点接触型
面接触型
底座
集成电路中平面型
1.2.2 二极管的伏安特性 一、PN 结的伏安方程
玻尔兹曼 常数
i D I S (e
反向饱 和电流
模块1
常用半导体器件
1.1 半导体的基本知识
1.2 半导体二极管
1.3 半导体三极管
1.4 场效应管 1.5 晶闸管及应用
1.1 半导体的基础知识
1.1.1 本征半导体 半导体 — 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 本征半导体 — 纯净的半导体。如硅、锗单晶体。 载流子 — 自由运动的带电粒子。 共价键 — 相邻原子共有价电子所形成的束缚。
uD / UT
1)
温度的 电压当量
kT UT q
电子电量
当 T = 300(27C)：
UT = 26 mV
二、二极管的伏安特性
iD /mA
0 U Uth
uD /V
iD = 0

模拟电子技术基础
教材：《模拟电子技术》（第三版） 作者：江晓安 西电出版社
专业基础课课程体系
专业基础课
专业课
模电 （低频电子线路） 高频电子线路等 电路 数电 （计算机硬件） 信号与系统
学位课
微机原理、单片机等
数字信号处理
语音信号处理
图像信号处理等
考研课—电子技术（模电、数电）、信号与系统
概述：
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。 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。 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。 两种载流子
为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？
2. 本征半导体的结构
共价键
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。 动态平衡 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。
电子技术的发展 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
1958年只有4个晶体管 1997年一芯片中有40亿个晶体管 电子管、晶体管、集成电路比较
值得纪念的几位科学家！
第一只晶体管的发明者 （by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab） 贝尔实验室三名科学家在1947 年11月底发明了晶体管，1956年因 此获得诺贝尔物理学奖。 巴因所做的超导研究于1972年 第二次获得诺贝尔物理学奖。 第一个集成电路及其发明者 （ Jack Kilby from TI ） 1958年9月12日，在德州仪器公司 的实验室，实现了把电子器件集成在 一块半导体材料上的构想。42年后， 于2000年获诺贝尔物理学奖。

《模拟电子技术》PPT课件
CATALOGUE
目录
模拟电子技术概述模拟电子技术基础知识模拟电路分析模拟电子技术实践应用模拟电子技术面临的挑战与解决方案模拟电子技术未来展望
01
模拟电子技术概述
总结词
模拟电子技术是研究模拟电子电路及其应用的科学技术，具有模拟信号处理的特点。
详细描述
模拟电子技术主要涉及对模拟信号的处理，即对连续变化的电压或电流信号进行处理，实现信号的放大、滤波、转换等功能。与数字电子技术相比，模拟电子技术具有处理连续信号、实时性强、精度高等特点。
例如，石墨烯、氮化镓等新型材料具有优良的导电性能和热稳定性，可以应用于高性能的电子器件中。
此外，还有一些新型复合材料也逐渐被应用于模拟电子技术中，以提高器件的性能和稳定性。
03
此外，还需要加强人才培养和技术交流，提高电路设计师的技术水平和创新能力。
01
高性能电路设计是模拟电子技术的重要组成部分，也是实现高性能电子器件的关键。
二极管的结构
二极管由一个PN结和两个电极组成，其结构简单、可靠，应用广泛。
正向导通特性
当二极管正向偏置时，电流可以通过PN结，表现出低阻抗的导通特性。
反向截止特性
当二极管反向偏置时，电流很难通过PN结，表现出高阻抗的截止特性。
03
02
01
1
2
3
三极管由三个半导体组成，包括两个N型和一个P型半导体，具有三个电极。
总结词
滤波电路是一种根据特定频率范围对信号进行筛选和处理的电路，主要用于提取有用信号、抑制噪声和干扰。
详细描述
滤波电路通过利用电感器和电容器的频率特性，将信号中特定频率范围内的成分保留或滤除，从而实现信号的处理和控制。常见的滤波电路有低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。

V
-
uR
t
V UD
幅值由rd与R
分压决定
t
例题1：试求输出电压uo。
－12V
解：两个二极管存在优先 导通现象。
R
D1 －5V
D2 0V
D2导通，D1截止。
Si : Uon 0.7V uo Ge : Uon 0.2V
Si : uo 5.7V
?
Ge : uo 5.2V
例题2：试画出电压uo的波形。
EGO：热力学零度时破坏共价键所需的能量，又称 禁带宽度 （Si：1.21eV，Ge：0.785eV）；
T=300K时，本征半导体中载流子的浓度比较低， 导电能力差。Si：1.43×1010cm-3 Ge：2.38×1013cm-3
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二、杂质半导体
掺入微量杂质，可使半导体导电性能大大增强。按 掺入杂质元素不同，可形成N型半导体和P型半导体。
晶体结构是指晶体的周期性
§1.1 半导体基础知识
结构。即晶体以其内部原子、 离子、分子在空间作三维周
一、本征半导体
期性的规则排列为其最基本 的结构特征
纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。
1、半导体
根据材料的导电能
si
力，可以将他们划分为
GGee
导体、绝缘体和半导体。
典型的半导体是硅Si和 锗Ge，它们都是四价元
i
u IZmin
正向导通与
一定值时，稳压管就不会因发 热而损坏。
二极管相同 等效电路：
D1
u
符号：
D2
UZ rz
DZ
2、主要参数
（1）稳压值UZ；
（2）稳定电流IZ（IZmin）：电流小于此值时稳压效

处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。
1.4 放大电路模型
信号的放大是最基本的模拟信号处理 功能。
这里研究的是线性放大，即放大电路 输出信号中包含的信息与输入信号完全相 同。输出波形的任何变形，都被认为是产 生了失真。
1、放大电路的符号及模拟信号放大
• 电压放大模型
• 电流放大模型
• 互阻放大模型
电压增益
+ Vs
–
Ri ——输入电阻
+
+
+
Vi
Ri
AVOVi
Vo RL
–
–
–
Ro ——输出电阻
由输出回路得 则电压增益为
Vo AV
AVVVoOi ViRAoVROLRRLo RLRL
由此可见 RL
AV 即负载的大小会影响增益的大小
要想减小负载的影响，则希望 Ro RL 理想情况 Ro 0
（考虑改变放大电路的参数）
由输入回路得
Ii
Is
Rs Rs Ri
要想减小对信号源的衰减，则希望…？
Ri Rs
理想 Ri 0
3. 互阻放大模型（自学） 4. 互导放大模型（自学） 5. 隔离放大电路模型
Ro
+
+
+
Vi
Ri
AV Vi
Vo
–
–O
–
输入输出回路没有公共端
1.5 放大电路的主要性能指标
放大电路的性能指标是衡量它的品质优劣 的标准，并决定其适用范围。
Vs 0
另一方法
+ Vs=0
–
放大电路
IT
+ VT
–
Vo AVOVi

16
N型半导体（掺五价元素）
硅原子
Negative（负） 自由电子为多子； 空穴为少子
磷原子
Si
Si
多余电子获很 少能量可成为 自由电子
P
Si
N型硅表示
+
施主原子(正离子)
自由电子
17
P型半导体（掺三价元素） 硅原子 空位 Si B Si
Positive（正）
空穴为多子；
自由电子为少子
硼原子
Si
iD
uD UT
rd
Q
●
UT ID
iD
+
iD
ID
uD UD
u D
-
rd
uD
36
三、高频模型
1. 正向偏置 1. 反向偏置
势垒电容Cb 加扩散电容Cd
势垒电容Cb
37
1.2.5 稳压二极管(zener diode)
稳压二极管符号 +
当稳压二极管工 作在反向击穿状 态下,当工作电 流IZ在Izmax和 Izmin之间时,其两 端电压近似为常 数 稳压二极管特性曲线 I 稳定 电压 UZ IZmin U 稳定 IZ 电流 IZmax
Industrial ~
Mechtronics ~ Medical ~ Office ~
4
应用举例
传感器
电子线路
执行器件
5
§0.3 课程特点
• 技术基础课（专业基础课） – 实践性强 – 讨论共性概念问题 – 基本分析方法、分析原则 – 为后续课程打基础 时间紧、任务重、难度大、难掌握 问题实质：实践性强、内容分散
一般，击穿电压在6V以下的属于齐纳击穿，6V以上的 主要是雪崩击穿。 6V左右，两种击穿都有。

06 反馈放大电路
反馈的基本概念
反馈：将放大电路输出信号的一部分或全部，通过一定 的方式（反馈网络）送回到输入端的过程。
反馈的判断：瞬时极性法。
反馈的分类：正反馈和负反馈。 反馈的连接方式：串联反馈和并联反馈。
正反馈和负反馈
正反馈
反馈信号使输入信号增强的反 馈。
负反馈
反馈信号使输入信号减弱的反 馈。
集成化与小型化
随着便携式设备的普及，模拟电子技术需要实现 更高的集成度和更小体积，以满足设备小型化的 需求。
未来发展趋势
智能化
01
随着人工智能技术的发展，模拟电子技术将逐渐实现智能化，
能够自适应地处理各种复杂信号和数据。
高效化
02
未来模拟电子技术将更加注重能效，通过优化电路设计和材料
选择，提高能量利用效率和系统稳定性。
电压放大倍数的大小与电路中 各元件的参数有关，可以通过 调整元件参数来改变电压放大 倍数。在实际应用中，需要根 据具体需求选择合适的电压放 大倍数。
输入电阻和输出电阻
总结词
详细描述
总结词
详细描述
输入电阻和输出电阻分别表 示放大电路对信号源和负载 的阻抗，影响信号源和负载 的工作状态。
输入电阻越大，信号源的负 载越轻，信号源的输出电压 越稳定；输出电阻越小，放 大电路对负载的驱动能力越 强，负载得到的信号电压越 大。
共基放大电路和共集放大电路
共基放大电路的结构和工作原理
共基放大电路是一种特殊的放大电路，其输入级和输出级采用相同的晶体管，输入信号 通过输入级进入，经过晶体管的放大作用，输出信号被送到输出级，最终输出放大的信
号。
共集放大电路的结构和工作原理
共集放大电路是一种常用的放大电路，其结构包括输入级、输出级和偏置电路。输入信 号通过输入级进入，经过晶体管的放大作用，输出信号被送到输出级，最终输出放大的 信号。共集放大电路的特点是电压增益高、电流增益低、输出电压与输入电压同相位。