电工学14章半导体器件及电子技术绪论(精美带批注)

一、什么是电子技术

电子技术是根据电子学的原理，运用电子器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学，包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。信息电子技术包括Analog（模拟）电子技术和Digital（数字）电子技术。电子技术是对电子信号进行处理的技术，处理的方式主要有：信号的发生、放大、滤波、转换等。电子信息系统的组成模拟电子电路数字电子电路（系统）传感器接收器隔离、滤波、放大运算、转换、比较功放模拟-数字混合电子电路模拟电子系统执行机构二、电子技术发展简史电子管半导体分立元件集成电路真空二极管——弗莱明（JohnA.Fleming）1904真空三极管——李.德弗雷斯特（LeedeForest）1906年引发了电子学的革命

实现了电话业务和无线电通信可跨大陆进行。晶体管——威廉.肖克利（WilliamShockley）沃尔特.布兰坦（WalterBrattain）约翰.巴丁（JohnBardeen）1947获得诺贝尔奖基尔比、诺伊斯；1958年，第一个半导体集成电路。2000年获诺贝尔物理学奖。“为现代信息技术奠定了基础”。

第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成电路中有40亿个晶体管。分类三极管的个数典型集成电路小规模（SSI）<100逻辑门电路中规模（MSI）100～1000计数器、加法器大规模（LSI）1000～106小型存储器、门阵列超大规模（VLSI）>106大型存储器、微处理器、PLD集成电路按集成度分类:电子工业现在已经成为全球最大的单一行业三、电子技术应用1946年世界上第一台通用数字电子计算机ＥＮＩＡＣ

由17468个电子管、6万个电阻器、1万个电容器和6千个开关组成，重达30吨，占地160平方米，耗电174千瓦，耗资45万美元。这台计算机每秒只能运行5千次加法运算。1994年2月14日，美国副总统戈尔再次启动，以纪念电子技术发展50年。四、电子技术的课程地位《电子技术基础》是合训类和直通车机类学员必修的一门机电技术基础课程。——学习工程技术理论——培养工程思维能力和工程应用能力电子技术基础60模拟电子技术28数字电子技术32半导体器件基本放大电路集成运算放大器电子电路中的反馈存储器和可编程逻辑器件

门电路和组合逻辑电路

触发器和时序逻辑电路

模拟量和数字量的转换

直流稳压电源五、电子技术基础教学内容模拟量：时间和幅度上都连续的量一天中的温度表示表示模拟量的信号称为模拟信号。工作在模拟信号下的电子电路叫做模拟电路。2.数字量：时间和幅度上都离散的量数值大小和增减变化是某个最小数量单位的整数倍表示数字量的信号称为数字信号。工作在数字信号下的电子电路叫做数字电路。数字电器取代传统电器电子技术数字电路模拟电路10%从模拟电子学转向数字电子学，一直是电子行业最重要的发展趋势之一数字电路能否取代模拟电路？

90%模拟电路数字电路电路功能大小、相位、失真等数值运算、逻辑运算和判断三极管的工作状态

线性放大区饱和或截止区，起开关作用

基本电路元件

晶体三极管、场效应管、集成运算放大器编码器、译码器、数据选择器、计数器等基本电路信号放大及运算电路信号处理电路信号发生电路组合逻辑电路时序逻辑电路A/D，D/A转换器工作环境大电流高电压小电压小电流低功耗数字电路与模拟电路相比有如下优点：

1．电路结构简单，容易制造，便于集成和系列化生产,成本低，使用方便;

2．由数字电路组成的数字系统，工作准确可靠，精度高;

3．不仅能完成数值运算，还可以进行逻辑运算和判断，在控制系统中这是不可缺少的．六、如何学好本课程4.中规模集成电路是重点，分立元件和小规模集成电路构成的电路是基础；突出器件和电路的外部特性，淡化其内部结构；5.注重理论联系实际，培养实践能力和工程应用能力；6.注意电路中常用定理在电子电路中的应用。1.掌握基本概念、基本电路和基本分析方法。2.建立工程思维，注意定性分析估算的重要性3.学会辩证、全面地分析电子电路中的问题学习要求:

1．熟练掌握PN结的单向导电性、二极管的工作特性

；

2.熟练掌握晶体管的电流放大作用，熟练掌握晶体管

在放大区、截止区和饱和区工作时所需的外部条件

及工作特点，熟练掌握晶体管伏安特性曲线；

3．掌握二极管、稳压管、晶体管的主要参数；

4．掌握晶体管的结构、分类；

5．了解P型、N型半导体的特点及PN结的形成机理；

6.了解光电器件的基本结构、基本原理和用途。重点：二极管的单向导电性，稳压管的工作原理，晶体管的放大作用及晶体管在放大区、截止区和饱和区工作时所需的外部条件。

难点：晶体管的工作原理。第14章二极管和晶体管14.1半导体的导电特性

导体——铁、铝、铜等低价金属元素。

绝缘体——惰性气体、橡胶等。

半导体——硅（Si）、锗（Ge）、硒、大多数金属氧化物（氧化亚铜

）和硫化物（硫化镉

）等四价元素。14.1.1本征半导体完全纯净的、晶格完整的半导体。无杂质稳定的结构一、什么是本征半导体GeSi硅和锗的晶体结构二、本征半导体的结构自由电子空穴

自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。共价键动态平衡两种载流子

外加电场时，形成电子电流和空穴电流。由于载流子数目很少，故导电性很差。

温度对半导体器件的性能影响很大。三、本征半导体中的两种载流子磷（P）

自由电子导电成为主要方式，称为电子半导体或N型半导体。多数载流子

空穴比未加杂质时的数目多了？少了？为什么？14.1.2N型半导体和P型半导体一、N型半导体硼（B）多数载流子

在杂质半导体中，温度变化时，载流子的数目变化吗？少子与多子变化的数目相同吗？少子与多子浓度的变化相同吗？二、P型半导体

空穴导电成为主要方式，称为空穴半导体或P型半导体。

为什么不直接用金属导体?扩散运动P区空穴浓度远高于N区。N区自由电子浓度远高于P区。

扩散运动产生内电场14.2PN结及其单向导电性

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。漂移运