模拟电子技术基础(张凤凌主编)第一讲PN结讲解.ppt

模拟电子技术基础 一、电子技术的发展 很大程度上反映在元器件的发展上 : 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 二、模拟信号与模拟电路 1. 信号：是反映信息的物理量 小结： * 主讲：高观望 教研室：信息楼B301 本课程是电类学科的一门重要技术基础课。 课时分配： 上课学时：64学时 实验：7个实验14学时 模拟电子技术成绩组成： 平时成绩 作业 考勤 课堂纪律 期末考试 第一片集成电路只有4个晶体管，而现在一片集成电路中可以集成几十亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍/6年的速度增长。 学习电子技术方面的课程需关注电子技术的发展！ 信息需要借助于某些物理量（如声、光、电）的变化来表示和传递。 电信号是指随时间而变化的电压u或电流i ，记作u=f(t) 或i=f(t) 。 如温度、压力、流量，自然界的声音信号等等，因而信号是信息的表现形式。 2. 电信号 由于非电的物理量很容易转换成电信号，而且电信号又容易传送和控制，因此电信号成为应用最为广泛的信号。 3. 电子电路中信号的分类 模拟信号 对应任意时间值t 均有确定的函数值u或i，并且u或 i 的幅值是连续取值的，即在时间和数值上均具有连续性。 数字信号 在时间和数值上具有离散性，u或 i 的变化在时间上不连续，总是发生在离散的瞬间。 大多数物理量所转换成的信号均为模拟信号。 4. 模拟电路 模拟电路：对模拟量进行处理的电路 电子系统组成： 5. “模拟电子技术基础” 课程的内容 半导体器件。 处理模拟信号的电子电路及其相关的基本功能：各 种放大电路、运算电路、滤波电路、信号发生电路、电源电路等等。 模拟电路的分析方法和设计方法。 三、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 2. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题 3. 注意电路中常用定理在电子电路中的应用 第一章 常用半导体器件 1.1 半导体基础知识 1.2 半导体二极管 1.3 晶体管 1.4 绝缘栅型场效应管 1.1.1 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。 一、半导体 半导体的最外层电子既不象导体那样容易挣脱原子核的束缚，也不象绝缘体那样被原子核束缚得那么紧，其导电性介于二者之间。 常用的半导体材料有硅、锗等。 1.1 半导体基础知识 二、本征半导体中的两种载流子 晶体中的共价键具有很强的结合力，常温下仅有极少数的价电子由于热运动（热激发）获得足够的能量，从而争脱共价键的束缚变为自由电子，与此同时，在共价键中留下一个空位置，称为空穴。 自由电子带负电，空穴带正电。 本征半导体中有两种载流子，即自由电子和空穴，且两者数目相等。 半导体在热激发下产生自由电子和空穴对的现象称为本征激发。 自由电子在运动过程中如果与空穴相遇就会填补空穴，使两者同时消失，这种现象称为复合。 在一定温度下，本征半导体中载流子的浓度是一定的。 温度升高，载流子浓度升高。 本征半导体的导电性能很差，且与环境温度密切相关。 半导体材料性能对温度的这种敏感性，即可以制作热敏和光敏器件，又是造成半导体器件温度稳定性差的原因。 1.1.2 杂质半导体 通过扩散工艺，在本征半导体中掺入少量合适的杂质元素，便可得到杂质半导体。按掺入的杂质元素不同，可形成N型半导体和P型半导体；控制掺入杂质元素的浓度，就可控制杂质半导体的导电性能。 一、N型半导体 在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半导体。 N型半导体中，自由电子为多子，空穴为少子，主要靠自由电子导电；杂质原子称为施主原子。 二、P型半导体 在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了P型半导体。 P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子，主要靠空穴导电；杂质原子称为受主原子。 对于杂质半导体，多子的浓度越高，少子的浓度就越低。多子的浓度约等于所掺杂质原子的浓度，因而它受温度的影响很小；而少子是本征激发所造成的，所以尽管其浓度很低，却对温度非常敏感，影响半导体器件的性能。 1.1.3 PN结 一、PN结的形成 漂移运动：在