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[物理]前言和第1章常用半导体器件

模拟电子技术基础 绪 论 一、电子技术的发展 电子技术的发展,推动计算机技术的发展,使之随处可见 ,应用广泛! 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 电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展上。从电子管→半导体管→集成电路 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 二、模拟信号与模拟电路 二、模拟信号与模拟电路 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 1. 掌握基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。 2. 具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力,以及将所学知识用于本专业的能力。 七、学习要求 1. 会看:读图,定性分析 2. 会算:定量计算 第一章 常用半导体器件 1.1 半导体基础知识 一、本征半导体 2、本征半导体的结构 2. P型半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电流方程 五、PN结的电容效应 五、PN结的电容效应 1.2 半导体二极管 一、二极管的常见结构和符号 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 从二极管的伏安特性可以反映出: 1. 单向导电性 四、二极管的等效电路 1. 将伏安特性折线化 2. 微变等效电路 五、稳压二极管 讨论 判断电路中二极管的工作状态,求解输出电压。 1.3 晶体三极管 一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的电流放大原理 晶体管的电流分配 共基电流放大系数 五、温度对晶体管特性的影响 例1.3.1:测得某电路中4只NPN型晶体管的直流电位如图所示,Uon均为为0.5V。判断其工作状态。 1.4 场效应管 1.4.1 结型场效应管 1. uDS=0,uGS对导电沟道宽度的控制作用 2.uDS对漏极电流的影响 二、结型场效应管的特性曲线 2. 转移特性 工作原理 uGS>UGS(th)时,uDS对iD的影响 N沟道增强型MOS管工作在恒流区的条件: 二、N 沟道耗尽型MOS管 N 沟道MOS管的特性 3. 场效应管的分类 工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性 例:图示电路中场效应管T的输出特性如图所示。试分析uI为0V、8V和10V三种情况下uo分别为多少? 例:图示电路中场效应管T的输出特性如图所示。试分析uI为0V、8V和10V三种情况下uo分别为多少? 例2:电路如图,场效应管的 。试问:为保证负载电阻上的电流为恒流RL 的取值范围应为多少? 第一章 总结 沟道最宽 沟道变窄 沟道消失称为夹断 uGS可以控制导电沟道的宽度。为什么g-s必须加负电压? UGS(off) 一、结型场效应管的工作原理(以N沟道为例) uGS>UGS(off)且不变,VDD增大,iD增大。 预夹断 uGD=UGS(off) VDD的增大,几乎全部用来克服夹断区的电阻,iD几乎不变,进入恒流区,iD几乎仅仅决定于uGS。 场效应管工作在恒流区的条件是什么? uGDUGS(off) uGDUGS(off) uGD= uGS - uDS 0≥uGS>UGS(off); uGD<UGS(off)即 UDS>uGS- uGS(off) UGS控制d-s间的等效电阻 预夹断轨迹,uGD=UGS(off) 可变电阻区 恒 流 区 iD几乎仅决定于uGS 击 穿 区 夹断区(截止区) 夹断电压 IDSS ΔiD 不同型号的管子UGS(off)、IDSS将不同。 低频跨导: 1.输出特性 夹断电压 漏极饱和电流 场效应管工作在恒流区时,转移特性曲线重叠为一条。 转移特性描述uGS对iD的控制作用 以上是以N沟道场效应管为例,P沟道场效应管特性是怎样的? 1.4.2 绝缘栅型场效应管 一、N沟道增强型MOS管 S (Source):源极 G (Gate):栅极 D (Drain):漏极 B (Substrate):衬底 金属层 氧化物层 半导体层 当加上 D-S间是两个背向PN结串联,iD=0 工作原理 uGS越大,反型层(导电沟道)越厚,导电沟道电阻越小。 衬底 耗尽层 反型层(导电沟道) 刚形

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