模拟电子技术基础-清华大学-全套完整版.ppt

1、1、模拟电子技术基础，清华大学华成英，2，绪论，一，电子技术发展，二，模拟信号和模拟电路，三，电子信息系统构成，四，模拟电子技术基础课的特征，五，如何学习这门课，六，科目目的，七，调查方法，三，一，电子技术的发展推进计算机技术发展，应用广泛：广播通信：发射机、接收机、播音、录音、编程交换机、电话、手机网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器工业：钢铁、石油化工、机械加工、数控机床交通：飞机、 电子导航航空宇宙：卫星定位、监视医学：刀、CT、超声波、微创手术消费类电子：家电(空调、冰箱、电视、音响、摄像机、摄像机、电子表)、电子玩具、各种报警器、保安系统、4、电子技术的发展大大反映了零件的

2、发展。 电子管半导体管集成电路，1904年产生电子管，电子管、晶体管、集成电路被比较，5、半导体部件的发展，1947年贝尔实验室制造的第一晶体管在1958年是集成电路，1969年是大规模集成电路，1975年是超大规模集成电路，第一芯片科学家预测，集聚度以10倍/6年的速度增长，到2015年或2020年为止会饱和。 学习电子技术课，要经常关注电子技术的发展！ 6、第一晶体管发明者(by John Bardeen，williamschockleyandwaltbrattainbelllab )，第一集成电路及其发明人(Jack Kilby from TI )，1958年9月12日，德克萨斯仪器公司

3、的实验42年后，2000年获得了诺贝尔物理学奖。 “奠定了现代信息技术的基础”。 1947年11月末发明了晶体管，12月16日正式宣布了“晶体管”的诞生。 1956年获得诺贝尔物理学奖。 巴因进行的超导研究在1972年第二次获得诺贝尔物理学奖。 值得纪念的几位科学家！ 7，2，模拟信号和模拟电路，1 .电子电路中信号的分类数字信号：离散性，模拟信号：连续性。 大多数物理量是模拟信号。 2 .模拟电路的模拟电路是处理模拟信号的电路。 最基本的处理是信号的放大，有功能和性能不同的放大电路。 其他模拟电路大多以放大电路为基础。 “1”的电压当量在k和K 1之间时，需要根据阈值决定为k或K 1，任何瞬

4、间的值都有意义，8、3、电子信息系统的结构、模拟电子电路、数字电子电路(系统)、传感器接收器、隔离、滤波器、放大、运算、变换强调定性分析。 实际工程在满足基本性能指标的前提下，总是允许有一定的误差范围。 定量分析是“估计”。 近似分析必须是“合理的”。 抓住主要矛盾和矛盾的主要方面。 电子电路只是电路。 在不同的条件下构建不同的模型。 2 .实践中常用的电子设备的使用方法电子电路测试方法故障的判断和排除方法EDA软件的应用方法，10，5，如何学习本课程，1 .掌握基本概念，基本电路和基本分析方法的基本概念：概念不变，应用灵活。 基本电路：构成原则不变。 具体的电路多种多样。 基本的分析方法：不

5、同类型的电路有不同的性能指标和描述方法，因此有不同的分析方法。 2、注意定性分析和近似分析的重要性3 .学习辩证法，全面分析电子电路中的问题，根据需要，最佳电路是最佳电路。 研究利害关系，通常是“有一利必有缺点”。掌握电路中常用定理在电子电路中的应用、11、6、授课目的、1、基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。 2 .有能力继续深入学习和接受电子技术的新发展，也有能力将所学知识用于本专业。 本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分析和设计的学习，使学生掌握模拟电子技术的基础知识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专业中的应用奠定基础。 培养系统观念、工程观念、科技进步

6、观念和创新意识，重视学习科学思考。 提倡愉快的学习！ 12，7，调查方法，1 .会见：读图，定性分析2 .会算：定量计算，分析问题的能力，3 .会选：电路形式，器件，参数，4 .会调：设备选择，测试方法，故障诊断，EDA，解决问题的能力设计能力，解决问题的能力实践能力，13，第一14第一章半导体二极管和晶体管、1.1半导体的基础知识、1.2半导体二极管、1.3晶体管、15，1半导体的基础知识、一、本征半导体、二、杂质半导体、三、PN结的形成及其单向导电性、四、PN结的电容效应、16、一、本征半导体、导体与绝缘体之间本征半导体是纯晶体结构的半导体。 什么是半导体？ 什么是本征半导体？ 作为导体的

7、铁、铝、铜等金属元素等低价格元素，最外层的电子容易在外电场的作用下发生取向移动，形成电流。 作为绝缘体的惰性气体、橡胶等，其原子最外层的电子原子核的束缚力很强，只能在外电场强度达到一定程度时通电。 作为半导体的硅(Si )、锗(Ge )都是4价元素，这些原子最外层的电子通过原子核的束缚力介于导体和绝缘体之间。17、2、本征半导体的结构由于热运动，具有充分能量的价电子脱离共价键的束缚而成为自由电子，自由电子的产生在共价键上残留空的位置，被称为空穴，自由电子和空穴碰撞而消失，被称为复合。 共价键，在一定温度下，自由电子和空穴对的浓度上升到一定的温度，热运动变得激烈，切断共价键的电子增加，自由电子和

8、空穴对的浓度变高。 18、施加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴都涉及导电，运动方向相反。 因为载流子数少，导电性差。 为什么要把半导体变成导电性差的本征半导体？ 3、本征半导体中的两个载体将载荷的粒子称为载体。 温度上升，热运动加剧，载流子浓度增大，导电性增强。 热力学温度0K下不通电。 19、二、杂质半导体1. N型半导体、磷(p )、杂质半导体主要用多数载流子导电。 杂质越多，多子浓度越高，导电性越强，可以实现导电性的控制。 多数载流子、空穴比没有添加杂质的情况多吗？ 减少了吗？ 为什么20、2.p型半导体、硼(b )、多个载流子、p型半导体主要在空穴中导电，放入越多杂质，空穴浓度越

9、高，传导性越强，在杂质半导体中，载流子的数量随着温度变化而变化？ 少子和多子的变化数量相同吗？少子和多子的浓度变化相同吗？21、3、PN结的形成和其单方面的导电性、浓度差引起的物质运动称为扩散运动。 气体、液体和固体都有。 p区域的空穴浓度远远高于n区域。 n区的自由电子浓度远高于p区。 扩散运动降低靠近接触面p的区域的空穴浓度，降低靠近接触面n的区域的自由电子浓度，产生内电场。 22、PN结的形成，电场作用下的运动称为漂移运动。 扩散运动和漂移运动涉及的载流子数相同，达到了动态平衡，形成了PN结。 由于扩散运动，在p区域和n区域的界面上很多载流子不足，形成内部电场，阻止扩散运动的进行。内电场

10、使空穴从n区向p区移动，自由电子从p区向n区移动。 23、在PN结上施加正向电压导通：耗尽层变窄，扩散运动变激烈，在外部电源的作用下形成扩散电流，PN结处于导通状态。 向PN结施加反向电压关闭：耗尽层扩大，阻止扩散运动，有利于漂移运动，形成漂移电流。 电流小，所以被认为接近关断。 PN结的单向导电性，需要吗？24、4、PN结的电容效应、1 .势垒电容、PN结施加电压变化时，空间电荷区域的宽度发生变化，有电荷的蓄积和释放的过程，与电容的充放电相同，其等效电容称为势垒电容Cb。 2 .在施加到扩散电容、PN结的正向电压发生了变化的情况下，在扩散过程中载流子的浓度及其梯度发生变化，也有电荷的蓄积和释

11、放的过程，其等效电容被称为扩散电容Cd。 接合电容：接合电容不是常数！ 如果PN结施加电压的频率高到一定程度，就会失去单向的导电性！ 25、问题，为什么把自然界导电性能中等的半导体材料制成本征半导体，导电性能极差，又掺杂它，改善导电性能？ 为什么半导体器件的温度稳定性差？ 是多子还是少子是影响温度稳定性的主要原因吗？ 为什么半导体器件具有最高工作频率？26，2半导体二极管，1，二极管的组成，2，二极管的电压-电流方程式，3，二极管的等效电路，4，二极管的主要参数，5，齐纳二极管，27，1，二极管的组成，封装PN结，引出两个电极小功率二极管、大功率二极管、齐纳二极管、发光二极管、28、一、二极管

12、的组成、点接触型：接合面积小，接合容量小，因此接合容许电流小，最高工作频率高。 面接触型：因为接合面积大，接合电容大，所以接合允许的电流大，最高工作频率低。 平面型：接合面积小大，小工作频率高，大接合允许的电流大。29、二、二极管的电压-电流方程式、导通电压、逆饱和电流、破坏电压、温度的电压当量、二极管的电流及其端子电压的关系称为电压-电流特性。 用30、31、Multisim测试二极管的电压-电流特性，32、根据二极管的电压-电流特性，1 .单向导电性，2 .电压-电流特性受到温度的影响，t ()上箭头电流不变时，管电压降u下箭头逆饱和电流IS，u (br )t ()上箭头反向特性向下偏移，

13、正向特性为指数曲线，反向特性为横轴的平行线1倍/10，33，3，二极管的等效电路增大，在理想的二极管、近似分析中最常用，导通时i和u成为线性关系，应根据情况选择不同的等效电路！ 1 .将伏安特性折线化吗？ 100V？ 5V？ 1V？34、2 .微变等效电路，q越高rd越小。 当二极管在静态的基础上具有动态的信号作用时，二极管可以等效于一个电阻，称为动态电阻，即微变等效电路。 ui=0时直流电源作用，小信号作用，静态电流，35，4，二极管的主要参数，最大整流电流IF :最大平均值最大反向工作电压UR :最大瞬时值反向电流ir:is最高工作频率FM :基于pn结的电容效应，第四版 P20，36，讨

14、论：解决了两个问题在什么情况下应该选择二极管的什么样的等效电路？ 比较、uD=V-iR、ID、UD、v和UD，图解：实测特性、v和Ui二极管的模型有什么不同？37、5、齐纳二极管、1 .伏安特性、进入恒压区域的最小电流，不被破坏的最大电流由PN结构成，逆破坏后，端子电压在一定的电流范围内几乎不变化，是稳定的电压。2、主要参数、稳定电压UZ、稳定电流IZ、最大消耗功率PZM=IZM UZ、动态电阻rz=UZ /IZ、稳定电压管的电流过小时不稳定，稳定电压管的电流过大时消耗功率过大而破损，因此在稳定电压管电路中限制稳定电压管的电流的限流电阻限流电阻，斜率？38，1.3晶体管，一，晶体管的结构和符号

15、，二，晶体管的放大原理，三，晶体管的共入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，39，一，晶体管的结构和符号，多子浓度高，多子浓度高、中功率管、大功率管、40、2、晶体管放大原理、扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。 关于少数载流子的运动，由于发射极区域的多子浓度高，很多电子从发射极区域向基极区域扩散，由于基极区域薄，多子浓度低，扩散到极少数基极区域的电子和空穴再结合，集电极区域的面积大，因此， 通过外部电场扩散到基极区域的电子的大部分漂移到集电极区域，基极区域的空穴的扩散，41电流分配： IE=IB IC IE-扩散运动的电

16、流IB-复合运动的电流IC-漂移运动的电流，贯通电流，集电极逆电流，直流电流放大系数，交流电流放大系数，为什么？42、3、晶体管的共入输入特性和输出特性，UCE为什么将曲线向右移动？在小功率晶体管的情况下，UCE大于1V的输入特性曲线将取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。 为什么像PN结的电压-电流特性？为什么UCE在某个值的曲线向右移动时不清楚？ 1 .输入特性，43，2 .输出特性，是常数吗？ 什么是理想晶体管？ 是什么情况？与IB相对应，有iC随uCE变化的曲线。 为什么在uCE小时，PS会随uCE而发生很大变化？ 为什么进入放大状态的曲线接近横轴的平行线？ 另外，饱和区域、放大区域、

17、切断区域、44、晶体管三个工作区域，晶体管在放大状态下工作时，输出电路的电流iC只决定于输入电路的电流iB，可以使输出电路与电流iB控制的电流源iC等效。45、4、温度对晶体管特性的影响、46、5、主要参数、直流参数：ICBO、ICEO、c-e间击穿电压、最大集电极电流、最大集电极放电功率、PCM=iCuCE、安全工作区、交流参数：、 另外，uCE=1V时的iC为ICM、U(BR)CEO、48，讨论2 :使用multisim测试晶体管的输出特性，使用49，multisim，在V2比哪个值小时晶体管截止，比哪个值大时截止可以得到将研究三、V2作为输入，将节点1作为输出，采用直流扫描的方法！ 将在约0.5V以下截止，在约1V以上饱和，记述了输出电压与输出电压的函数关系的曲线称为电压传递特性。50，第二章基本放大电路，51，第二章基本放大电路，2.1放大的概念和放大电路的性能指标，2.2基本共射放大电路的工作原理，2.3放大电路的分析方法，2.4静态工作点的稳定，2.5晶体管放大电路的三种连接方法，2.6场效应晶体管及其