模拟电子技术半导体二极管及其基本电路

第三章半导体二极管及其基本电路一、写出图T1所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压U D＝0.7V。

图T1解：U O1≈1.3V，U O2＝0，U O3≈－1.3V，U O4≈2V，U O5≈1.3V，U O6≈－2V。

二、已知稳压管的稳压值U Z＝6V，稳定电流的最小值I Z m i n＝5mA。

求图T2所示电路中U O1和U O2各为多少伏。

图T2解：U O1＝6V，U O2＝5V。

三、能否将1.5V的干电池以正向接法接到二极管两端？为什么？解：不能。

因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系，当端电压为1.5V 时，管子会因电流过大而烧坏。

四、电路如图T3所示，已知u i＝10sinωt(v)，试画出u i与u O的波形。

设二极管正向导通电压可忽略不计。

图T3 解图T3 解：u i 和u o 的波形如解图T3所示。

五、 电路如图T4所示，已知u i ＝5sin ωt (V)，二极管导通电压U D ＝0.7V 。

试画出u i 与u O 的波形，并标出幅值。

图T4 解图T4 解：波形如解图T4所示。

六、 电路如图T5（a ）所示，其输入电压u I 1和u I 2的波形如图（b ）所示，二极管导通电压U D ＝0.7V 。

试画出输出电压u O 的波形，并标出幅值。

图T5解：uO 的波形如解图T5所示。

解图T5七、 电路如图T6所示，二极管导通电压U D ＝0.7V ，常温下U T ≈26mV ，电容C 对交流信号可视为短路；u i 为正弦波，有效值为10mV 。

试问二极管中流过的交流电流有效值为多少？解：二极管的直流电流 I D ＝（V －U D ）/R ＝2.6mA 其动态电阻 r D ≈U T /I D ＝10Ω 故动态电流有效值 I d ＝U i /r D ≈1mA图T6八、现有两只稳压管，它们的稳定电压分别为6V和8V，正向导通电压为0.7V。

试问：（1）若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？各为多少？（2）若将它们并联相接，则又可得到几种稳压值？各为多少？解：（1）两只稳压管串联时可得1.4V、6.7V、8.7V和14V等四种稳压值。

第二章半导体二极管及其基本电路2-1．填空（1）N型半导体是在本征半导体中掺入；P型半导体是在本征半导体中掺入。

（2）当温度升高时，二极管的反向饱和电流会。

（3）PN结的结电容包括和。

（4）晶体管的三个工作区分别是、和。

在放大电路中，晶体管通常工作在区。

（5）结型场效应管工作在恒流区时，其栅-源间所加电压应该。

（正偏、反偏）答案：（1）五价元素；三价元素；（2）增大；（3）势垒电容和扩散电容；（4）放大区、截止区和饱和区；放大区；（5）反偏。

2-2．判断下列说法正确与否。

（1）本征半导体温度升高后，两种载流子浓度仍然相等。

（）（2）P型半导体带正电，N型半导体带负电。

（）（3）结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证R GS大的特点。

（）（4）只要在稳压管两端加反向电压就能起稳压作用。

（）（5）晶体管工作在饱和状态时发射极没有电流流过。

（）（6）在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。

（）（7）PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。

（）（8）若耗尽型N沟道MOS场效应管的U GS大于零，则其输入电阻会明显减小。

（）答案：（1）对；温度升高后，载流子浓度会增加，但是对于本征半导体来讲，电子和空穴的数量始终是相等的。

（2）错；对于P型半导体或N型半导体在没有形成PN结时，处于电中性的状态。

（3）对；结型场效应管在栅源之间没有绝缘层，所以外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证R GS大的特点。

（4）错；稳压管要进入稳压工作状态两端加反向电压必须达到稳压值。

（5）错；晶体管工作在饱和状态和放大状态时发射极有电流流过，只有在截止状态时没有电流流过。

（6）对；N型半导体中掺入足够量的三价元素，不但可复合原先掺入的五价元素，而且可使空穴成为多数载流子，从而形成P型半导体。

（7）对；PN结在无光照、无外加电压时，处于动态平衡状态，扩散电流和漂移电流相等。

模拟电子技术基础复习提纲第一章绪论）信号、模拟信号、放大电路、三大指标。

（放大倍数、输入电阻、输出电阻）第三章二极管及其基本电路）本征半导体：纯净结构完整的半导体晶体。

在本征半导体内，电子和空穴总是成对出现的。

N型半导体和P型半导体。

在N型半导体内，电子是多数载流子；在P型半导体内，空穴是多数载流子。

载流子在电场作用下的运动称为漂移；载流子由高浓度区向低浓度区的运动称为扩散。

P型半导体和N型半导体的接触区形成PN结，在该区域中，多数载流子扩散到对方区域，被对方的多数载流子复合，形成空间电荷区，也称耗尽区或高阻区。

空间电荷区内电场产生的漂移最终与扩散达到平衡。

PN结最重要的电特性是单向导电性，PN结加正向电压时，电阻值很小，PN结导通；PN结加反向电压时，电阻值很大，PN结截止。

PN 结反向击穿包括雪崩击穿和齐纳击穿；PN结的电容效应包括扩散电容和势垒电容，前者是正向偏置电容，后者是反向偏置电容。

）二极管的V-I 特性（理论表达式和特性曲线））二极管的三种模型表示方法。

（理想模型、恒压降模型、折线模型）。

（V BE=）第四章双极结型三极管及放大电路基础）BJT的结构、电路符号、输入输出特性曲线。

（由三端的直流电压值判断各端的名称。

由三端的流入电流判断三端名称电流放大倍数））什么是直流负载线什么是直流工作点）共射极电路中直流工作点的分析与计算。

有关公式。

(工作点过高，输出信号顶部失真，饱和失真，工作点过低，输出信号底部被截，截止失真)。

）小信号模型中h ie和h fe含义。

）用h参数分析共射极放大电路。

（画小信号等效电路，求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻）。

）常用的BJT放大电路有哪些组态（共射极、共基极、共集电极）。

各种组态的特点及用途。

P147。

（共射极：兼有电压和电流放大，输入输出电阻适中，多做信号中间放大；共集电极（也称射极输出器），电压增益略小于1，输入电阻大，输出电阻小，有较大的电流放大倍数，多做输入级，中间缓冲级和输出级；共基极：只有电压放大，没有电流放大，有电流跟随作用，高频特性较好。

模拟电子技术基础目录模拟电子技术基础目录模拟电子技术基础目录前言教学建议第1章半导体二极管及其应用1.1 半导体物理基础知识1.1.1 本征半导体1.1.2 杂质半导体1.2 pn结1.2.1 pn结的形成1.2.2 pn结的单向导电性1.2.3 pn结的反向击穿特性1.2.4 pn结的电容特性1.3 半导体二极管及其基本电路1.3.1 半导体二极管的伏安特性曲线1.3.2 半导体二极管的主要参数1.3.3 半导体二极管的电路模型1.3.4 二极管基本应用电路1.4 特殊二极管1.4.1 稳压二极管.1.4.2 变容二极管1.4.3 光电二极管1.4.4 发光二极管思考题习题第2章双极型晶体管及其放大电路2.1 双极型晶体管的工作原理2.1.1 双极型晶体管的结构2.1.2 双极型晶体管的工作原理2.2 晶体管的特性曲线2.2.1 共射极输出特性曲线2.2.2 共射极输入特性曲线2.2.3 温度对晶体管特性的影响2.2.4 晶体管的主要参数2.3 晶体管放大电路的放大原理2.3.1 放大电路的组成2.3.2 静态工作点的作用2.3.3 晶体管放大电路的放大原理2.3.4 基本放大电路的组成原则2.3.5 直流通路和交流通路2.4 放大电路的静态分析和设计2.4.1 晶体管的直流模型及静态工作点的估算2.4.2 静态工作点的图解分析法2.4.3 晶体管工作状态的判断方法2.4.4 放大状态下的直流偏置电路2.5 共射放大电路的动态分析和设计2.5.1 交流图解分析法2.5.2 放大电路的动态范围和非线性失真2.5.3 晶体管的交流小信号模型2.5.4 等效电路法分析共射放大电路2.5.5 共射放大电路的设计实例2.6 共集放大电路（射极输出器）2.7 共基放大电路2.8 多级放大电路2.8.1 级间耦合方式2.8.2 多级放大电路的性能指标计算2.8.3 常见的组合放大电路思考题习题第3章场效应晶体管及其放大电路3.1 场效应晶体管3.1.1 结型场效应管3.1.2 绝缘栅场效应管3.1.3 场效应管的参数3.2 场效应管工作状态分析及其偏置电路3.2.1 场效应管工作状态分析3.2.2 场效应管的偏置电路3.3 场效应管放大电路3.3.1 场效应管的低频小信号模型3.3.2 共源放大电路3.3.3 共漏放大电路思考题习题第4章放大电路的频率响应和噪声4.1 放大电路的频率响应和频率失真4.1.1 放大电路的幅频响应和幅频失真4.1.2 放大电路的相频响应和相频失真4.1.3 波特图4.2 晶体管的高频小信号模型和高频参数4.2.1 晶体管的高频小信号模型4.2.2 晶体管的高频参数4.3 晶体管放大电路的频率响应4.3.1 共射放大电路的频率响应4.3.2 共基、共集放大器的频率响应4.4 场效应管放大电路的频率响应4.4.1 场效应管的高频小信号等效电路4.4.2 共源放大电路的频率响应4.5 多级放大器的频率响应4.5.1 多级放大电路的上限频率4.5.2 多级放大电路的下限频率4.6 放大电路的噪声4.6.1 电子元件的噪声4.6.2 噪声的度量思考题习题第5章集成运算放大电路5.1 集成运算放大电路的特点5.2 电流源电路5.3 以电流源为有源负载的放大电路5.4 差动放大电路5.4.1 零点漂移现象5.4.2 差动放大电路的工作原理及性能分析5.4.3 具有电流源的差动放大电路5.4.4 差动放大电路的大信号分析5.4.5 差动放大电路的失调和温漂5.5 复合管及其放大电路5.6 集成运算放大电路的输出级电路5.7 集成运算放大电路举例5.7.1 双极型集成运算放大电路f0075.7.2 cmos集成运算放大电路mc145735.8 集成运算放大电路的外部特性及其理想化5.8.1 集成运放的模型5.8.2 集成运放的主要性能指标5.8.3 理想集成运算放大电路思考题习题第6章反馈6.1 反馈的基本概念及类型6.1.1 反馈的概念6.1.2 反馈放大电路的基本框图6.1.3 负反馈放大电路的基本方程6.1.4 负反馈放大电路的组态和四种基本类型6.2 负反馈对放大电路性能的影响6.2.1 稳定放大倍数6.2.2 展宽通频带6.2.3 减小非线性失真6.2.4 减少反馈环内的干扰和噪声6.2.5 改变输入电阻和输出电阻6.3 深度负反馈放大电路的近似计算6.3.1 深负反馈放大电路近似计算的一般方法6.3.2 深负反馈放大电路的近似计算6.4 负反馈放大电路的稳定性6.4.1 负反馈放大电路的自激振荡6.4.2 负反馈放大电路稳定性的判断6.4.3 负反馈放大电路自激振荡的消除方法思考题习题第7章集成运算放大器的应用7.1 基本运算电路7.1.1 比例运算电路7.1.2 求和运算电路7.1.3 积分和微分运算电路7.1.4 对数和反对数运算电路7.2 电压比较器7.2.1 电压比较器概述7.2.2 单门限比较器7.2.3 迟滞比较器7.2.4 窗口比较器7.3 弛张振荡器7.4 精密二极管电路7.4.1 精密整流电路7.4.2 峰值检波电路7.5 有源滤波器7.5.1 滤波电路的作用与分类7.5.2 一阶有源滤波器7.5.3 二阶有源滤波器7.5.4 开关电容滤波器思考题习题第8章功率放大电路8.1 功率放大电路的特点与分类8.2 甲类功率放大电路8.3 互补推挽乙类功率放大电路8.3.1 双电源互补推挽乙类功率放大电路8.3.2 单电源互补推挽乙类功率放大电路8.3.3 采用复合管的准互补推挽功率放大电路8.4 集成功率放大器8.5 功率器件8.5.1 双极型大功率晶体管8.5.2 功率mos器件8.5.3 绝缘栅双极型功率管及功率模块8.5.4 功率管的保护思考题习题第9章直流稳压电源9.1 直流电源的组成9.2 整流电路9.2.1 单相半波整流电路9.2.2 单相全波整流电路9.2.3 单相桥式整流电路9.2.4 倍压整流电路9.3 滤波电路9.3.1 电容滤波电路9.3.2 电感滤波电路9.3.3 复合型滤波电路9.4 稳压电路9.4.1 稳压电路的主要指标9.4.2 线性串联型直流稳压电路9.4.3 开关型直流稳压电路思考题习题第10章可编程模拟器件与电子电路仿真软件10.1 在系统可编程模拟电路原理与应用10.1.1 isppac10的结构和原理10.1.2 其他isppac器件的结构和原理10.1.3 isppac的典型应用10.2 multisim软件及其应用10.2.1 multisim 8的基本界面10.2.2 元件库10.2.3 仿真仪器10.2.4 仿真分析方法10.2.5 在模拟电路设计中的应用思考题习题第11章集成逻辑门电路11.1 双极型晶体管的开关特性11.2 mos管的开关特性11.3 ttl门电路11.3.1 ttl标准系列与非门11.3.2 其他类型的ttl标准系列门电路11.3.3 ttl其他系列门电路11.4 ecl门电路简介11.5 cmos门11.5.1 cmos反相器11.5.2 其他类型的cmos电路11.5.3 使用cmos集成电路的注意事项11.5.4 cmos其他系列门电路11.6 cmos电路与ttl电路的连接思考题习题参考文献延伸阅读：模拟电子技术基础50问1、空穴是一种载流子吗？空穴导电时电子运动吗？答：不是，但是在它的运动中可以将其等效为载流子。

模拟电⼦技术重要知识点整理模拟电⼦技术重要知识点整理第⼀章绪论1．掌握放⼤电路的主要性能指标都包括哪些。

2．根据增益，放⼤电路有哪些分类。

并且会根据输出输⼊关系判断是哪类放⼤电路，会求增益。

第⼆章运算放⼤器1．集成运放适⽤于放⼤何种信号?2．会判断理想集成运放两个输⼊端的虚短、虚断关系。

如：在运算电路中，集成运放的反相输⼊端是否均为虚地。

3．运放组成的运算电路⼀般均引⼊负反馈。

4．当集成运放⼯作在⾮线性区时，输出电压不是⾼电平，就是低电平。

5．在运算电路中，集成运放的反相输⼊端不是均为虚地。

6．理解同相放⼤电路、反相放⼤电路、求和放⼤电路等，会根据⼀个输出输⼊关系表达式判断何种电路能够实现这⼀功能。

7．会根据虚短、虚断分析含有理想运放的放⼤电路。

第三章⼆极管及其基本电路1．按导电性能的优劣可将物质分为导体、半导体、绝缘体三类，导电性能良好的⼀类物质称为导体，⼏乎不导电的物质称为绝缘体，导电性能介于中间的称为半导体。

2．在纯净的单晶硅或单晶锗中，掺⼊微量的五价或三价元素所得的掺杂半导体是什么，其多数载流⼦和少数载流⼦是是什么，⼜称为什么半导体。

3．半导体⼆极管由⼀个PN结做成，管⼼两侧各接上电极引线，并以管壳封装加固⽽成。

4．半导体⼆极管可分为哪两种类型，其适⽤范围是什么。

5．⼆极管最主要的特性是什么。

6．PN结加电压时，空间电荷区的变化情况。

7．杂质半导体中少数载流⼦浓度只与温度有关。

8．掺杂半导体中多数载流⼦主要来源于掺杂。

9．结构完整完全纯净的半导体晶体称为本征半导体。

10．当掺⼊三价元素的密度⼤于五价元素的密度时，可将N型转型为P型；当掺⼊五价元素的密度⼤于三价元素的密度时，可将P型转型为N型。

11．温度升⾼后，⼆极管的反向电流将增⼤。

12．在常温下，硅⼆极管的开启电压约为0．3V，锗⼆极管的开启电压约为0．1V。

13．硅⼆极管的正向压降和锗管的正向压降分别是多少。

14．PN结的电容效应是哪两种电容的综合反映。

模拟电子技术第1章半导体二极管及其基本应用1．1填空题L半导体中有空穴和自由电子两种载流子参与导电。

2.本征半导体中，若掺入微量的五价元素，则形成N型半导体，其多数载流子是电子；若掺入微量的三价元素，则形成P型半导体，其多数载流子是空穴。

3.PN结在正偏时导通反偏时截止，这种特性称为单向导电性。

4.当温度升高时，二极管的反向饱和电流将增大，正向压降将减小。

5.整流电路是利用二极管的单向导电性，将交流电变为单向脉动的直流电。

稳压二极管是利用二极管的反向击穿特性实现稳压的。

6.发光二极管是一种通以正向电流就会发光的二极管。

7.光电二极管能将光信号转变为曳信号，它工作时需加反向偏置电压。

8.测得某二极管的正向电流为1mA,正向压降为0.65V,该二极管的直流电阻等于咽。

，交流电阻等于26Q。

L 2单选题1.杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于(C)。

A.温度B.掺杂工艺C.掺杂浓度D.晶格缺陷2. PN结形成后，空间电荷区由⑻构成。

A・价电子8.自由电子C.空穴D.杂质离子3.硅二极管的反向电流很小，其大小随反向电压的增大而(B)。

A.减小B.基本不变C.增大4.流过二极管的正向电流增大，其直流电阻将(C)。

A.增大8.基本不变C.减小5.变容二极管在电路中主要用作(D)。

、A.整流B.稳压C.发光口,可变电容器1. 3是非题1.在N型半导体中如果掺人足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。

(J)2.因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。

(X)3.二极管在工作电流大于最大整流电流I时会损坏。

(X)4.只要稳压二极管两端加反向电压就能起稳压作用。

(X)1. 4分析计算题1.电路如图T1. 1所示，设二极管的导通电压U D =0.7V，试写出各电路的输出电压Uo值。

解：(a)二极管正向导通，所以输出电压U0=(6-o?7)V=5.3V。

(力令二极管断开，可得U P=6V、U N=10V，0U P<U N，所以二极管反向偏压而截止，U°=10V。

模拟电子技术复习资料总结第一章半导体二极管一.半导体的根底知识1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。

2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。

3.本征半导体----纯洁的具有单晶体构造的半导体。

4.两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。

5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。

表达的是半导体的掺杂特性。

*P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素〔多子是空穴，少子是电子〕。

*N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素〔多子是电子，少子是空穴〕。

6.杂质半导体的特性*载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。

*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。

*转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。

7. PN结* PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。

* PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。

8. PN结的伏安特性二. 半导体二极管*单向导电性------正向导通，反向截止。

*二极管伏安特性----同ＰＮ结。

*正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。

*死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。

3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的上下:假设 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);假设 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。

1〕图解分析法该式与伏安特性曲线的交点叫静态工作点Q。

2) 等效电路法➢直流等效电路法*总的解题手段----将二极管断开，分析二极管两端电位的上下:假设 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);假设 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。

*三种模型➢微变等效电路法三.稳压二极管及其稳压电路*稳压二极管的特性---正常工作时处在PN结的反向击穿区，所以稳压二极管在电路中要反向连接。

模拟电子技术基础习题（选择题）在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案，并将其字母标号填入题干的括号内。

（注意：括号外的字母不是参考答案）二、半导体二极管及其基本电路1.在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于（）。

A．温度B．掺杂工艺C．杂质浓度D．晶体缺陷2.当温度升高时，二极管的反向饱和电流将（）。

A．增大B．减小C．不变D．很难说3.在杂质半导体中，少数载流子的浓度主要取决于（）。

A. 温度B. 掺杂工艺C. 杂质浓度D. 晶体缺陷4.当PN结外加反向电压时，耗尽层宽度（）。

A．变宽B．变窄C．不变D．不确定5.温度升高时，晶体二极管的V D(on)将（）。

A.增大B.减小C.不变D.近似不变6.P 型半导体可以在纯净半导体中掺入（）价元素实现。

A．3 B．4 C．5 D．67.当P 型半导体和N 型半导体相接触时，在P 型和N 型半导体交界处形成一个区域，下列的哪种名称不能描述该区域（）？A.阻挡层B.耗尽层C.空间电荷区D.突变层三、半导体三极管及放大电路基础8.下列各组态放大电路中，若要求既有电压放大作用，又有电流放大作用，应选（）。

A．共射组态B．共基组态C．共集组态D．共漏组态9.判别晶体管是否工作在饱和状态，最简单的方法是测量（）。

A.I BB.V CEC.V BED.I C10.某个放大电路的电压增益为60dB，相当于多大的电压放大倍数？（）。

A．120倍B．60倍C．100倍D．1000倍11.由PNP 管组成的共射放大电路，若测得V CEQ=-V CC,-V CC 为电源电压，则可判断该三极管处于（）状态。

A.放大B.饱和C.截止D.击穿12.由NPN 型管组成的共射放大电路，输入u i 为正弦波，输出u0为波形，则该电路产生了（）失真。

A.频率B.交越C.截止D.饱和13.某单级放大电路的通频带为f Bω1，由这样两个单级放大电路构成的两级放大电路，其总的通频带f Bω为（）。

第一章半导体二极管及其电路【教学要求】本章主要介绍了半导体的基础知识及半导体器件的核心环节—PN结。

PN结具有单向导电特性、击穿特性和电容特性。

介绍了半导体二极管的物理结构、工作原理、特性曲线和主要参数。

理想情况下，二极管相当于开关闭合与断开。

介绍了二极管的简单应用电路，包括整流、限幅电路等。

同时还介绍了稳压二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管。

教学内容、要求和重点见如表1.1。

表1.1 教学内容、要求和重点【例题分析与解答】【例题1-1】二极管电路及其输入波形如图1-1所示，设U im>U R,，二极管为理想，试分析电路输出电压，并画出其波形。

解：求解这类电路的基本思路是确定二极管D在信号作用下所处的状态，即根据理想二极管单向导电的特性及具体构成的电路，可获得输出U o的波形。

本电路具体分析如下：当U i增大至U R时，二极管D导通，输出U o被U R嵌位，U o=U R，其他情况下，U o=U i。

这类电路又称为限幅电路。

图1-1【例题1-2】二极管双向限幅电路如图1-2 (a)所示，若输入电压U i=7sinωt (V)，试分析并画出电路输出电压的波形。

（设二极管的U on为0.7V，忽略二极管内阻）。

图1-2解：用恒压降等效模型代替实际二极管，等效电路如图1-2(b)所示，当U i<－3.7V时，D2反偏截止，D1正偏导通，输出电压被钳制在－3.7V；当－3.7V<U i <3.7V时，D1、D2均反偏截止，此时R中无电流，所以U o=U i；当3.7V<U i时，D1反偏截止，D2正偏导通，输出电压被钳制在3.7V。

综合上述分析，可画出的波形如图1-20(c)所示，输出电压的幅度被限制在正负3.7V 之间。

【例题1-3】电路如图1-3（a），二极管为理想，当B点输入幅度为±3V、频率为1kH Z的方波，A点输入幅度为3V、频率为100kH Z的正弦波时，如图1-3（b），试画出Uo点波形。

1.半导体二极管及其电路分析【重点】半导体特性、杂质半导体、PN结及其单向导电特性。

【难点】PN结形成及其单向导电特性。

1.1 半导体的基本知识1.1.1 半导体的基本知识（1）导电能力对温度的反应非常灵敏。

（2）导电能力受光照非常敏感。

（3）在纯净的半导体中掺入微量的杂质（指其他元素），它的导电能力会大大增强。

1.1.2 本征半导体纯净的半导体称为本征半导体，常用的本征半导体是硅和锗二晶体。

半导体有两种载流子，自由电子和空穴，如果从本征半导体引出两个电极并接上电源，此时带负电的自由电子指向电源正极作定向运动，形成电子电流，带正电的空穴将向电源负极作定向运动，形成空穴电流，而在外电路中的电流为电子电流和空穴电流之和。

1.1.3 杂质半导体1.N型半导体在硅晶体中掺入微量5价元素，如磷（或者砷、锑等），如图所示。

这种半导体导电主要靠电子，所以称为电子型半导体，简称N型半导本。

在N型半导体中，自由电子是多数载流子，而空穴2.P型半导体如果在硅晶体中，掺入少量的3价元素硼（铟、钾等），如图1-5所示。

这种半导体的导电主要靠空穴，因此称为空穴型半导体，有称P型半导体。

P型半导体的空穴是多数载流子，电子是少数载流子。

结论：N型半导体、P型半导体中的多子都是掺入杂质而造成的，尽管杂质含量很微，但它们对半导体的导电能力却有很大影响。

而它们的少数载流子是热运动产生的，尽管数量很少，但对温度非常敏感，对半导体的性能有很大影响。

1.1.4 PN结及其单向导电特性1.PN结的形成结论：在无外电场或其它因素激发时，PN结处于平衡状态，没有电流通过，空间电荷区是恒定的。

另外，在这个区域内，多子已扩散到对方并复合掉了，好像耗尽了一样，因此，空间电荷区又叫做耗尽层。

2.PN结单向导电性（1）正向特性当PN结外加正向电压（简称正偏），电源正极接P，负极接N，PN结处于导通状态，导电时电阻很小。

（2）反向特性当外加反向电压（简称反偏），电源正极接N，负极接P，PN结处于截止状态结论：PN结正偏时电路中有较大电流流过，呈现低电阻，PN结导通；PN结反偏时电路中电流很小，呈现高电阻，PN结截止，可见PN结具有单向导电性。

导言 我们为什么要学习模拟电子技术在自然界以及人类活动中，存在着各种各样的信息。

承载着这些信息的载体，就叫做信号。

现实生活中，我们会遇到种类繁多的信号，比如声信号、光信号、温度信号等等，这些时间连续、幅值连续的信号叫做模拟信号，也就是数学当中的连续函数。

在对这些信号进行处理时，为了方便研究，需要将它们转换成电信号。

将各种非电信号转换为电信号的器件或装置叫做传感器，在电路中常将它描述为信号源。

然而，传感器输出的电信号通常是很微弱的，如细胞电生理实验中所检测到的电流仅有皮安（pA ，A 1210-）量级。

对于这些过于微弱的信号，一般情况下既无法直接显示，也很难作进一步处理。

因此，需要将这些信号输入到放大电路中进行放大处理。

如何利用各种元件设计出合理的放大电路，对信号源进行有效的、减少失真的处理，是这门课程的主要内容。

可以说，“放大”一词，就是这门课的核心。

课时一：二极管及其基本电路一、PN 结1. 形成通过一定的工艺，在同一块半导体的一边掺杂成P 型，另一边掺杂成N 型，当多子扩散与少子漂移达到动态平衡时，交界面上就会形成稳定的空间电荷区，又称势垒区或耗尽层，即为PN 结的形成。

2. 单向导电性PN 结正向偏置时，耗尽层变窄，呈现低电阻，称为正向导通；PN 结反向偏置时，耗尽层变宽，呈现高电阻，称为反向截止。

3. 电容效应PN 结的电容效应包括扩散电容D C 和势垒电容B C 。

4. 反向击穿特性PN 结的反向击穿分为雪崩击穿和齐纳击穿两种现象。

二、半导体二极管半导体二极管就是一个封装的PN 结。

1. 二极管的伏安特性1) 伏安特性表达式二极管是一个非线性器件，其伏安特性的数学表达式为)1(-=T D V v S D e I i在室温下（K T 300=时），mV V T 26=。

[例1.1]在室温下，若二极管的反向饱和电流为nA 1，求它的正向电流为mA 5.0时应加多大的电压。

2) 伏安特性曲线二极管的伏安特性曲线如下图所示。

1、半导体器件PN结及半导体二极管、半导体三极管、场效应管。

2、基本放大电路共射极基本放大电路的组成及工作原理、放大电路的基本分析方法、放大器的工作点稳定问题、共集电极电路和共基极电路、场效应管放大电路。

3、集成运算放大电路电流源、差分放大电路、集成运算放大电路。

4、集成运算放大器的应用比例运算电路、求和电路、积分和微分电路、对数和指数电路、有源滤波器、电压比较器。

5、负反馈放大电路反馈的基本概念和分类、反馈放大器的方框图及放大倍数的一般表达式。

负反馈对放大电路的影响、负反馈放大电路的分析计算。

6、信号产生电路正弦波振荡电路的振荡条件、RC正弦波振荡电路、非正弦波发生电路。

7、功率放大电路互补对称功率放大电路。

三、课程的教学要求1、半导体二极管及其基本电路了解PN结的形成，理解PN结的单向导电性；掌握二极管的特性和主要参数；掌握稳压管的工作原理及限流电阻的选择。

掌握二极管的基本电路及分析方法。

2、半导体三极管及放大电路器件部分要求理解三极管的电流分配及放大原理。

重点掌握三极管的特性和主要参数。

在放大器的三种基本组态（共射、共基、共集）中，应重点掌握共射和共集电路的组成和工作原理。

图解分析法，主要用来确定静态工作点和分析动态工作过程，不要求用它来计算放大倍数。

小信号模型分析方法是分析放大器的一个重要工具。

要求理解H参数的引出、等效电路的建立、受控电源的概念，掌握用小信号等效电路计算放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的方法。

通过射极偏置电路的学习，掌握温度变化对静态工作点的影响，以及稳定静态工作点的原理。

3、场效应管放大电路了解结型场效应管的结构和工作原理，掌握结型场效应管放大电路的分析方法。

4、集成电路运算放大器了解集成电路运算放大器的组成、特点。

了解电流源电路的特点及在集成电路运算放大器的作用。

差分放大电路是模拟集成电路的重要组成单元，要求掌握工作原理及各项指标的计算。

5、信号的运算与处理电路重点掌握比例运算电路、加法电路、积分电路、微分电路，了解对数放大电路和电压比较器的工作原理。

模拟电子技术主编第1章半导体二极管及其基本应用1.1.1 半导体的基础知识本证半导体1.定义：纯净的单晶半导体称为本征半导体。

2.本征半导体的原子结构及共价键：共价键内的两个电子由相邻的原子各用一个价电子组成，称为束缚电子。

3.本征激发和两种载流子：——自由电子和空穴受温度的影响，束缚电子脱离共价键成为自由电子，在原来的位置留有一个空位，称此空位为空穴。

在本征半导体中，自由电子和空穴成对出现，数目相同。

复合现象：空穴出现以后，邻近的束缚电子可能获取足够的能量来填补这个空穴，而在这个束缚电子的位置又出现一个新的空位，另一个束缚电子又会填补这个新的空位，这样就形成束缚电子填补空穴的运动。

为了区别自由电子的运动，称此束缚电子填补空穴的运动为空穴运动。

4. 结论(1）半导体中存在两种载流子，一种是带负电的自由电子，另一种是带正电的空穴，它们都可以运载电荷形成电流。

（2）本征半导体中，自由电子和空穴相伴产生,数目相同。

（3）一定温度下，本征半导体中电子空穴对的产生与复合相对平衡，电子空穴对的数目相对稳定。

（4）温度升高，激发的电子空穴对数目增加，半导体的导电能力增强。

这是半导体和导体在导电机制的本质差异。

另一方面，空穴的出现是半导体导电区别导体导电的一个主要特征。

杂质半导体1.定义：为了提高半导体的导电能力可在本征半导体中掺入微量杂质元素，该半导体称为杂质半导体。

2.半导体分类在本征半导体中有意识加入微量的三价元素或五价元素等杂质原子，可使其导电性能显著改变。

根据掺入杂质的性质不同，杂质半导体分为两类：电子型（N 型）半导体和空穴型（P 型）半导体。

（1）N 型半导体在硅（或锗）半导体晶体中，掺入微量的五价元素，如磷（P）、砷（As）等，则构成N 型半导体。

五价的元素具有五个价电子，它们进入由硅（或锗）组成的半导体晶体中，五价的原子取代四价的硅（或锗）原子，在与相邻的硅（或锗）原子组成共价键时，因为多一个价电子不受共价键的束缚，很容易成为自由电子，于是半导体中自由电子的数目大量增加。