第1章 常用半导体器件

2. 3.
4.
《模拟电子技术简明教程》（第二版）清华大学电子学教研组 编，杨素行主编，高等教育出版社，1998
《模拟电子技术基础》，华中理工大学电子学教研室编，陈大 钦主编，高等教育出版社，2000 《电子技术基础》（模拟部分）第四版，华中理工大学电子学 教研室编，康华光主编：高等教育出版社，1999 《模拟电子技术常见题型解析及模拟题》张畴先 主编，西北工 业大学出版社
二、P 型半导体
在本征半导体中掺入 三价元素 空穴
P型硅表示
硼原子
当附近硅原子的外层电子由于热运动填补空穴时，硼原子成 为不可移动的负离子。硼原子称为受主原子。 P 型半导体中空穴是多数载流子，电子是少数载流子。
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三、杂质半导体的示意表示法
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N 型半导体
《模拟电子技术基础》与其他课程的联系：
本课程的先修课程是普通物理、电路分析基础等。 原子物理部分中的核外电子运动的规律、原子的能级、
壳层结构、能带理论由普通物理讲授，本课程在此基础上进
一步研究半导体器件的原理和性能。 电压源、电流源、受控源等概念，基尔霍夫定律、叠加 定理，戴维南定理和诺顿定理，以及RC电路时间常数等概念 由电路分析基础（电工学）讲授，本课程应用上述内容分析
4
教学内容与要求（64学时+实验20学时） 学分：4+1
第一章 第二章 常用半导体器件 （6学时+习题课2学时） 基本放大电路 （10学时+习题课2学时）
第三章
第四章 第五章 第六章 第七章
多级放大电路 （4学时）
集成运算放大电路 （2学时） 放大电路的频率响应 （4学时） 放大电路中的反馈 （8学时） 信号的运算和处理 （8学时）
N 型半导体：在本征半导体中掺入五价元素(如磷) 构成的杂质半导体。 P 型半导体：在本征半导体中掺入三价元素(如硼) 构成的杂质半导体。
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一、N 型半导体
在本征半导体中掺入 五价元素
多余电子
N型硅表示
+
磷原子
多余电子因不受共价键的束缚成为自由电子，同时磷原子就成 为不能移动的带正电的离子，称为施主原子。 另外N 型半导体中还有少量的空穴，其浓度远小于自由电子的 浓度，所以把自由电子称为多数载流子，空穴称为少数载流子， 18 简称多子和少子。
26
§1.2 半导体二极管
PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。
1.2.1 二极管的几种常见结构
点接触型：高频、小功率整流 面接触型：整流
符号 平面型：大功率整流、开关
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1.2.2 二极管的伏安特性
i I S (e
反向击穿 电压UBR
u UT
1)
I
导通电压: 硅管0.6~0.8V, 锗管0.1~0.3V
UT
1)
常温下（T=300K）， UT≈26mV
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四、PN 结的伏安特性
I
正向特性 （u>0）
i I S (e
u UT
1)
U
反向击穿部分
反向特性 （u<0）
PN 结处于反向偏置时，反向电压超过某一数值时，反向 电流急剧增加，这种现象称反向击穿。
五、PN 结的电容效应（了解）
在一定条件下，PN 结具有电容效应：势垒电容，扩散电容
二. PN结的单向导电性
1、PN 结正向偏置
P 正N 负,导通
变薄 － +
内电场被削弱，多子 的扩散加强，能够形 成较大的扩散电流。
+
－
+
+ + 内电场
_
N
P
－
－
外电场
R
E
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2、PN 结反向偏置 P负N 正，截止
变厚
－ + + + + －
内电场被加强，多子的 扩散受抑制。少子漂移 加强，但少子数量有限， 只能形成较小的反向电 流。
6
5.
6.
7.
第0章导言
0.1电信号 0.1.1信号 0.1.2模拟信号与数字信号
7
0.2电子信息系统

0.2.1电子系统的组成 0.2.2电子信息系统中的模拟电路

0.2.3电子信息系统中的组成原则
8
0.3模拟电子技术基础课程

0.3.1模拟电子技术基础课程的特点 0.3.2如何学习模拟电子技术基础课
11
1.1.1 本征半导体
一、本征半导体的结构特点
本征半导体：纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体 现代电子学中，用的最多的半导体是硅(14)和锗(32)， 它们的最外层电子（价电子）都是四个。
Si
Ge
通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。
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在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原 子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点， 每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。
－ － － － － －
P 型半导体
杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。 但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。 近似认为多子浓度与所掺杂质浓度相等。
20
1.1.3 PN 结
一. PN 结的形成
在同一片半导体基片上 采用不同的掺杂工艺分 别制造P 型半导体和N 型半导体，由于浓度的 不同，经过载流子的扩
30
1.2.4 二极管的等效电路（等效模型）
一. 由伏安特性折线化得到的等效电路
1. 理想模型 2. 恒压降模型 3. 折线模型
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若V U D ，则 I V R 若 U D U ON
V U ON 则 I R
讨论具体的电子电路等内容。
同步课程：数字电子技术（数字电路与逻辑设计） 后续课程：微机原理、高频电路等。
3
课程教学目标：
1、掌握模拟电路中的基本概念，电子元器件的功能和使用。 2、掌握组成模拟电路的各种单元电路（放大、振荡等）的工作 原理、性能和特点。 3、掌握模拟电路的基本原理、基本分析方法和计算方法，例如 放大电路、反馈电路等基本分析方法，使学生具有一定的电 路分析、计算的能力。 4、在实验技能方面，能比较熟练地掌握模拟电子电路常用测试 仪器的使用方法与基本测试技术，对电子线路的基本单元电 路具有初步设计、安装和调试的能力。 5、适当引入近些年来电子技术的新器件、新技术、新方法，以 利于学生了解电子技术的新发展，扩展知识面，开阔视野。
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§1.1 半导体的基本知识
导体、半导体和绝缘体
导体：容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。 绝缘体：几乎不导电的物质称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑 料和石英等。 半导体：导电特性介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体, 如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。 半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于 其它物质的特点。例如： 当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显 改变。例如：室温下，在纯硅中参入百万分之一的硼，可以使 硅的导电能力提高50万倍。
1. 最大整流电流 IF
二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。
2. 最高反向工作电压UR
二极管工作时允许外加的最大反向电压。通常UR是击穿 电压UBR的一半。
3. 反向电流IR 指二极管加反向电压且未击穿时的反向电流。
4. 最高工作频率 fM 二极管工作的上的单向导电性，应用于整流、限幅、保护等等。
第八章
第九章 第十章
波形的发生和信号的转换 （8学时）
功率放大电路 （4学时） 直流电源 （4学时）
5
第十一章 模拟电子电路读图 （2学时） （了解）
参考书目
1.
《模拟电子技术基础》（第三版）清华大学电子学教研组编， 童诗白、华成英主编，高等教育出版社，2001 《模拟电子技术基础》典型例题及习题解答 王正奎编著 聊大 《模拟电子技术简明教程》华成英主编，清华大学出版社2006
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+4
+4
+4
+4
共价键 共用电子对
+4表示除去 价电子后的 正离子
二、本征半导体的导电机理 1.载流子、自由电子和空穴 空穴
在绝对0度（T=0K）和没 有外界激发时,价电子完全被 共价键束缚着，本征半导体中 没有可以运动的带电粒子（即 载流子），它的导电能力为 0， 相当于绝缘体。
在常温下，由于热激发, 使一些价电子获得足够的能量 而脱离共价键的束缚，成为自 由电子，同时共价键上留下一 个空位，称为空穴。
硅和锗的晶体结构：
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硅和锗的共价键结构
形成共价键后，每个原子的 最外层电子是八个，构成稳 定结构。 共价键有很强的结合力，使 原子规则排列，形成晶体。 共价键中的两个电子被紧紧 束缚在共价键中，称为束缚 电子，常温下束缚电子很难 脱离共价键成为自由电子， 因此本征半导体中的自由电 子很少，所以本征半导体的 导电能力很弱。
U
死区电压
开启电压Uon: 硅管0.5V， 锗管0.1V
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温度对二极管伏安特性的影响 温度升高，正向曲线左移，反向曲线下移。
在室温附近，温度 每升高1℃，正向压 降减小2~2.5mV， 温度每升高10℃， 反向电流大约增大 一倍。可见，二极 管的特性对温度很 敏感。