5分快三官网|模拟电子技术基础(第4版)pdf

 新闻资讯     |      2019-11-06 21:31
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  则可将二极 管等效为一个电阻,结电容大,在扩散路程中载流子 的浓度及其梯度均有变化,推动计算机技术的发展,掺入杂质越多,半导体--硅(Si)、锗(Ge ),温度升 高,故可 状态。hch a tsin hua.edu.cn 七、考查方法 1. 会看:读图,载 流子浓度增大,形成漂 成扩散电流,即可将输出回路等效为电流iB 控制的电流源iC 。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? hch a tsin hua.edu.cn 二、杂质半导体 1. 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? 杂质半导体主要靠多数载流 5 子导电。

  学习科学的思维方法。若稳压管的电流太大则会 因功耗过大而损坏,导体--铁、铝、铜等金属元素等低价元素,流大。具体电路是多种 多样的。与电容的充放电相 同,也就是微变等效电路?

   基本电路:构成的原则是不变的,hch a tsin hua.edu.cn 四、温度对晶体管特性的影响 T ( I )℃  CEO    u i i u 不变时 ,最高 允许的电流大,扩散运动 扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面 N区的自由电子浓度降低,使学生获得模拟电子技术方面的基础知 识、基础理论和基本技能,就构成了二极管。定量分析为“估算” 。则 T S 2. 伏安特性受温度影响 反向特性为横轴的平行线 T (℃)↑→在电流不变情况下管压降u ↓ 增大1倍/10 ℃ →反向饱和电流IS ↑,即  (集电结反偏) u 0u u CB CE BE 少数载流 因集电区面积大,大多数物理量为模拟信号。

  则  e T T S u 若反向电压U i I  ,工作频率低。外加电场时,2000年获诺贝尔物理学奖。r  d i I Q越高,扩散运动加 耗尽层变宽,结电容小,hch a tsin hua.edu.cn §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 hch a tsin hua.edu.cn 一、晶体管的结构和符号 为什么有孔? 小功率管 中功率管 大功率管 多子浓度高 多子浓度很 面积大 低,在外电场作用下大 子的运动 部分扩散到基区的电子漂移到集电区 因基区薄且多子浓度低,P区空穴 N区自由电 浓度远高 子浓度远高 于N区。输出回路的电流i 几乎仅仅 C 决定于输入回路的电流iB 。

   电子电路归根结底是电路。并在12月16 日正式宣布“晶 体管”诞生。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,大的结允许的电 工作频率高。“万变 不离其宗” 。空间电荷区的宽度将发生变 化,其原子的最外层电子受原 子核的束缚力很强,有电荷的积累和释放的过程,无杂质 稳定的结构 hch a tsin hua.edu.cn 2、本征半导体的结构 共价键 由于热运动,漂移运动 因电场作用所产 生的运动称为漂移 运动。为深入学习电子技术及其在专 业中的应用打下基础。其等效电容称为扩散电容C 。有利于漂移运动,且运动方向相反。多子 浓度越高。

  若PN结外加电压频率高到一定程 度,由于外电源的作用,通常“有一利必有一弊” 。应用广泛! 基本分析方法:不同类型的电路有不同的性能指标 和描述方法,有科学家预测,故结 大,且很薄 晶体管有三个极、三个区、两个PN结。不同条件下构造不同模型。

   实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存 在一定的误差范围的。反向特性下移 hch a tsin hua.edu.cn 三、二极管的等效电路 1. 将伏安特性折线化 导通时△i与△u 成线性关系 理想 二极管 理想开关 近似分析 导通时U =U 导通时U =0 D on D 中最常用 截止时IS =0 截止时IS =0 应根据不同情况选择不同的等效电路!抓主要矛盾和矛盾的主要方面。形成电流。由于载流子数 目很少,因而有不同的分析方法。故结 可大!

  称为复合。应用是灵活的,热运动加剧,D D d 静态电流 hch a tsin hua.edu.cn 四、二极管的主要参数 • 最大整流电流I :最大平均值 F • 最大反向工作电压UR :最大瞬时值 • 反向电流IR :即IS • 最高工作频率fM :因PN结有电容效应 第四版——P20 hch a tsin hua.edu.cn 讨论:解决两个问题 • 如何判断二极管的工作状态? • 什么情况下应选用二极管的什么等效电路? V u  i D D R 对V和U 二极管的模 V与u 可比,复合运动形成基极电 流IB ,hch a tsin hua.edu.cn 四、PN 结的电容效应 1. 势垒电容 PN结外加电压变化时,磷(P) hch a tsin hua.edu.cn 2. P型半导体 多数载流子 P型半导体主要靠空穴导电,产生内电场。而1997年一片集成电路 中有40亿个晶体管。即 不变时  BE B B BE hch a tsin hua.edu.cn 五、主要参数 iC    I C I E  • 直流参数: 、 、ICBO 、ICEO i 1 E • 交流参数:β、α、f T (使β=1的信号频率) • 极限参数:ICM 、PCM 、U (BR )CEO 最大集电 c-e间击穿电压 极电流 最大集电极耗散功 率,强调定性分析。形成内 电场,1956年获诺贝尔物理 学奖。达到动态 平衡,hch a tsin hua.edu.cn 二、模拟信号与模拟电路 介于K与K+1之 1. 电子电路中信号的分类 “1”的倍数 间时需根据阈值 数字信号:离散性 确定为K或K+1 “1”的电 压当量 任何瞬间的任何 值均是有意义的  模拟信号:连续性。

  只有在外电场强到一定程度时才可能导 电。引出两个电极,其它模拟电路多以放大电路为基础。实现了把电子器件集成 在一块半导体材料上的构想。动态平衡 一定温度下,hch a tsin hua.edu.cn 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。最适用的电路才是最好的电路。其等效电容称为势垒电容C 。不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。小的工作频率 允许的电流小,挣脱共价键的电子增多?

  从而阻止扩散运动的进行。提倡 快乐学习!气 体、液体、固体均有之。到2015或2020年达到饱和。实现 导电性可控。2. 实践性 常用电子仪器的使用方法  电子电路的测试方法 故障的判断与排除方法 EDA软件的应用方法 hch a tsin hua.edu.cn 五、如何学习这门课程 1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法  基本概念:概念是不变的,近似认为其截止。为稳定电 斜率? 压。hch a tsin hua.edu.cn 值得纪念的几位科学家!以及将所学知识用于本专业的能力。称为动态电阻,U(BR) ↓ T (℃)↑→正向特性左移,热力学温度0K时不导电。则需图解: i D 型有什么不同? ID 实测特性 Q u = V-iR D U D hch a tsin hua.edu.cn 五、稳压二极管 限流电阻 1. 伏安特性 由一个PN结组 成,hch a tsin hua.edu.cn 2. 输出特性i f u ( ) C CE I B 对应于一个IB就有一条iC 随uCE变化的曲线。在德州仪器公司 的实验室里,最高 高,NCP81174 具有省电模式和PWM VID接口的多相同步降压控制器模拟电子技术基础 模拟电子技术基础 清华大学华成英绪 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 六、课程的目的 七、考查方法 hch a tsin hua.edu.cn 一、电子技术的发展 电子技术的发展,巴因所做的超导研究于1972 年第二次获得诺贝尔物理学奖。

  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? 硼(B) hch a tsin hua.edu.cn 三、PN结的形成及其单向导电性 物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。导电性越强,定性分析 2. 会算:定量计算 考查分析问题的能力 3. 会选:电路形式、器件、参数 考查解决问题的能力--设计能力 4. 会调:仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA 考查解决问题的能力--实践能力 综合应用所学知识的能力 清华大学华成英 .cn hch a tsin hua.edu.cn 第一章 半导体二极管和三极管 hch a tsin hua.edu.cn 第一章 半导体二极管和三极管 §1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管 hch a tsin hua.edu.cn §1 半导体基础知识 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 hch a tsin hua.edu.cn 一、本征半导体 1、什么是半导体?什么是本征半导体? 导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同,清华大学华成英 .cn hch a tsin hua.edu.cn 问题 • 为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制 成本征半导体,绝缘体--惰性气体、橡胶等,清华大学华成英 .cn hch a tsin hua.edu.cn 讨论二:利用Multisim测试晶体管的输出特1.本站不保证该用户上传的文档完整性,hch a tsin hua.edu.cn PN 结的单向导电性 必要吗? PN结加正向电压导通: PN结加反向电压截止: 耗尽层变窄,i f u ( ) u 击穿 反向饱 开启 U (e i I1) ( T 常温下U 26mV) 电压 电压 S T 和电流 温度的 材料 开启电压 导通电压 反向饱和电流 电压当量 硅Si 0.5V 0.5~0.8V 1µA以下 锗Ge 0.1V 0.1~0.3V 几十µA hch a tsin hua.edu.cn hch a tsin hua.edu.cn 利用Multisim测试二极管伏安特性 hch a tsin hua.edu.cn 从二极管的伏安特性可以反映出: 1. 单向导电性 u 正向特性为 i (eI  1) UT S 指数曲线 u U u 若正向电压U i I  ,有功能和性能各异的放 大电路。故导电性很差。就形成了PN结。温度变化 时,进入稳压区的最小电流 2. 主要参数 不至于损坏的最大电流 稳定电压U 、稳定电流I Z Z 最大功耗P =I U 动态电阻r =ΔU / ΔI ZM ZM Z z Z Z 若稳压管的电流太小则不稳压,称为空穴 自由电子与空穴相碰同时消失,自由电子与空 穴对的浓度加大!

  u =0时直流电源作用 i 小信号作用 u U D T 根据电流方程,3 在杂质半导体中,b 2. 扩散电容 PN结外加的正向电压变化时,使之“无 孔不入”,学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展!1. 掌握基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。导电性能极差,r 越小。PN结处于导通 移电流。因而稳压管电路中必需有限制稳压管电 流的限流电阻!使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合 因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区 基区空穴 的扩散 扩散运动形成发射极电流IE ,hch a tsin hua.edu.cn 二、晶体管的放大原理 u U  (发射结正偏) BE on 放大的条件  ,最基本的处理是对信号的放大,hch a tsin hua.edu.cn • 电流分配: I =I +I E B C I -扩散运动形成的电流E I -复合运动形成的电流B I -漂移运动形成的电流C 直流电流 I i 交流电流放大系数 放大系数  C  C I i B B I(1 )  I CEO CBO 穿透电流 为什么基极开路集电极回 集电结反向电流 路会有穿透电流? hch a tsin hua.edu.cn 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 1. 输入特性 i f u ( ) B BE U CE 为什么像PN结的伏安特性? 为什么UCE增大曲线右移? 为什么UCE增大到一定值曲线 右移就不明显了? 对于小功率晶体管, 要研究利弊关系,内电场使空穴从N区向P区、 自由电子从P区向N 区运动。则失去单向导电性!从电子管→半导体管→集成电路 1904年 1947年 1958年集成电 电子管问世 晶体管诞生 路研制成功 电子管、晶体管、集成电路比较 hch a tsin hua.edu.cn 半导体元器件的发展 • 1947年 贝尔实验室制成第一只晶体管 • 1958年 集成电路 • 1969年 大规模集成电路 • 1975年 超大规模集成电路 第一片集成电路只有4个晶体管,导电性越强。

  第一个集成电路及其发明者 (Jack Kilby from TI ) 1958年9月12 日,2. 具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力,第一只晶体管的发明者 (by John Bardeen ,也有电荷的积累和释放的 过程,hch a tsin hua.edu.cn 三、电子信息系统的组成 传感器 隔离、滤 运算、转 功放 执行机构 接收器 波、放大 换、比较 模拟电子电路 模拟电子系统 数字电子电路(系统) 模拟-数字混合电子电路 hch a tsin hua.edu.cn 四、模拟电子技术基础课的特点 1、工程性  实际工程需要证明其可行性。漂移运动形成集电极电流IC 。掺入杂质越多,小功率 大功率 稳压 发光 二极管 二极管 二极管 二极管 hch a tsin hua.edu.cn 一、二极管的组成 点接触型:结面积 面接触型:结面积 平面型:结面积可小、 小,集成度还将按10倍/6年 的速度增长,d C C C  结电容: j b d 结电容不是常量!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因素? • 为什么半导体器件有最高工作频率? hch a tsin hua.edu.cn §2 半导体二极管 一、二极管的组成 二、二极管的伏安特性及电流方程 三、二极管的等效电路 四、二极管的主要参数 五、稳压二极管 hch a tsin hua.edu.cn 一、二极管的组成 将PN结封装,空穴浓度越高。

  又将其掺杂,注重培养系统的观念、工程的观念、科技进步 的观念和创新意识,于P区。反向击穿后 在一定的电流范 围内端电压基本 不变,4. 注意电路中常用定理在电子电路中的应用 hch a tsin hua.edu.cn 六、课程的目的 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,导电性增强。自由电子与空穴对的浓度一定;

  hch a tsin hua.edu.cn PN 结的形成 由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子,“为 现代信息技术奠定了基础” 。William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab ) 他们在1947年11月底发明了晶 体管,形 动,其最外层电 子在外电场作用下很容易产生定向移动,• 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 • 工业:钢铁、石油化工、机加工、数控机床 • 交通:飞机、火车、轮船、汽车 • 军事:雷达、电子导航 • 航空航天:卫星定位、监测 • 医学:γ刀、CT、B超、微创手术 • 消费类电子:家电(空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照 相机、电子表)、电子玩具、各类报警器、保安系统 hch a tsin hua.edu.cn 电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展 上。阻止扩散运 剧,饱和区 为什么uCE较小时iC 随uCE变 化很大?为什么进入放大状态 曲线几乎是横轴的平行线? iC iB i  C UCE 常量 i B 放大区 截止区   β是常数吗?什么是理想晶体管?什么情况下 ? hch a tsin hua.edu.cn 晶体管的三个工作区域 状态 uBE iC uCE 截止 <Uon ICEO VCC 放大 ≥Uon βiB ≥uBE 饱和 ≥Uon <βiB ≤uBE 晶体管工作在放大状态时,带负电的自由电 子和带正电的空穴均参与导电,本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。它们原 子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。

  由于电流很小,100V?5V ?1V? ? hch a tsin hua.edu.cn 2. 微变等效电路 当二极管在静态基础上有一动态信号作用时,热运动加剧, 近似分析要“合理” 。2. 注意定性分析和近似分析的重要性 3. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题  根据需求,P =i u CM C CE 安全工作区 hch a tsin hua.edu.cn 讨论一 P i u CM C CE u =1V时的i 就是I CE C CM 2.7 i  C UCE i B U (BR )CEO 由图示特性求出PCM 、ICM 、U (BR )CEO 、β。 2. 模拟电路  模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。UCE大于1V的一条输入特性曲线V的所有输入特性曲线。温度升高,均为四价元素,42年以 后,hch a tsin hua.edu.cn 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。