绪 论

1. 绪 论 • 电子技术分为两大部分 1、模拟电子技术：处理的信号是连续的，如正弦波等（模拟电路）。 2、数字电子技术：处理的信号是跃变的，如矩形波等（数字电路）。

2. 一． 课程的性质及任务 • 性质：是电类专业的一门技术基础课。 • 任务： （1）了解电子器件的工作原理及特性（二、三极管、运放、功放等）。 （2）掌握单元电路的工作原理及分析方法（放大器、振荡器、功放、稳压电路）。 （3）初步掌握电子电路的实际应用（温度控制、水位、测量、家电等）。

3. 二． 电子技术的发展概况 • 我们常以电子器件的变革时代，作为衡量电子技术发民展水平的标志。 • 第一代：1904～1948年，真空管时代：我国南京无线电厂生产第一台电子管收音机（于1956年） • 第二代：1948～1959年，晶体管时代：哈无线电四厂生产第一台晶体管收音机（于1963年） • 第三代：1959～1974年，集成电路时代，集成度几十～几百（中小规模） • 第四代：1974～1985年， 大规模集成电路时代：集成度上千～万 • 第五代：1985～ ， 超大规模集成电路时代：超万～上百万，布线0.15μm。

4. 三． 应用： 1 通讯：电子技术最初应用于通讯，并迅速发展起来。 • 如：电报（永不消逝的电波－电报、李霞）、电话、手机、BP机、卫星通讯（24颗卫星用于GPS定位系统）、遥感遥测等，对讲机（电影中－英雄儿女、王成） • 我国在70年4月24日成功发射第一颗人造卫星（最初没有音乐后来毛主席提出加音乐）（美国－12.5年，苏－8年，中国—5.5年）。

5. 2 控制 • (1) 工业控制为主：机床自动控制、温度、水位、压力、流量等。 • (2) 医疗设备：B超、CT、合磁共振、心电图、脑电图设备。 • (3) 国防：雷达（英国1934年发明）、预警飞机（海湾战争91年，伊拉克战争2003年3月20日）、导弹（140万美元、爱国者号、F-17飞机）、GPS卫星导航定位系统。

6. 3 计算机：1946年美国发明，计算速度越来越高，PC机～286、386、486、586，奔腾2、3、4等。（超百亿次/秒）。 4 文化生活：电视机（黑白电视1928年，彩电1940年）、录音机（1927年）、录像机（1976年）、摄像机、VCD、DVD、卡拉OK机、组合音响、手机等。

7. *电子技术把神话中的千里眼、顺风耳变为了现实。*同学们可以设想一下，如果没有电子技术将会怎样，将没有上述的一切，人类将落后100～200年。*由于电子技术应用得非常广泛，对于人类生活各方面起着极其重要的作用，为此我们必须学好这门课程。*电子技术把神话中的千里眼、顺风耳变为了现实。*同学们可以设想一下，如果没有电子技术将会怎样，将没有上述的一切，人类将落后100～200年。*由于电子技术应用得非常广泛，对于人类生活各方面起着极其重要的作用，为此我们必须学好这门课程。

8. 四． 课程的特点及学习方法 （一） 特点： • 1 发展快、应用广、实践性强的技术学科。 • 2 常采用不同于数学的一些工程分析方法。 (1) 常采用近似法 (2) 非线性电路 线性电路 常采用等效电路的方法。 (3) 图解法（工程曲线） • 3 不同于电路的特有概念 (1) 电路将交、直流分别研究，而电子电路中交、直流同时存在。 (2) 电工只讨论输出对输入的依赖关系，不存在输出对输入的作用（即反馈→难点） • 4 内容多、概念多、公式多、方法多、繁杂。

9. （二） 学习方法： • 1 抓概念：正确理解。 • 2 抓规律：分析方法及电路间的相互联系。 • 3 重视实验：多实践。 • 4 多做练习题。

10. 五． 教材及学时 • 教 材：模拟电子技术基础简明教程（第二版）清华 • 参考教材：模拟电子技术基础 童诗白 主编 第三版 清华 • 学 时：理论（56）＋习题课（10）＋ 实验（12）＝ 78学时 4学分 • 要 求：1 课前预习、课后复习、按时完成作业。 • 2 上课注意听讲、记笔记。 • 3 课代表：由学习好的同学担任。

11. 第一章 半 导 体 器 件

12. 半导体器件是组成各种电子电路的主要元件，有二、三极管、场效应管等。半导体器件是组成各种电子电路的主要元件，有二、三极管、场效应管等。 • 1.1 半导体的特性 导 体：善于导电的物质。如铜、铝、银等。 绝缘体：不善于导电的物质。如橡胶、塑料等。 半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。如硅（Si）和锗（Ge）等。 按物质的导电能力差别分

13. 半导体的导电性质是由其原子结构决定的。 • 以硅原子为例，它的原子序数是14，原子最外层有4个电子——通常称为价电子。 最外层不超过8 每层2×n2个电子

14. 锗的原子序数是32，最外层轨道也有4个价电子，所以硅和锗都是4价元素，常用带有+4电荷的正离子和周围的4个价电子来表示一个4价元素的原子。锗的原子序数是32，最外层轨道也有4个价电子，所以硅和锗都是4价元素，常用带有+4电荷的正离子和周围的4个价电子来表示一个4价元素的原子。 • 在硅（或锗）晶体中，每个原子都和周围的4个原子用共价键的形式互相紧密地联系在一起。 正四面体

15. 1.1.1 本征半导体 • 纯净的、具有晶体结构的半导体——本征半导体。 • 当温度很低时，如T＝0K＝－273℃时，电子不能挣脱共价键的束缚，晶体中没有自由电子，不导电，如同绝缘体一样。 • 当T↑（或光照） → 将有少数电子获得足够的能量 → 自由电子→有一定导电能力→→→→导电能力较弱。 因自由 电子少 27℃

16. 自由电子运动相当于空穴向相反的方向运动。 • 参与导电的粒子（自由电子和空穴）称为载流子。 • 可见：半导体中存在着两种 • 自由电子 • 载流子 • 空穴

17. 在本征半导体中，因电子与空穴总是成对出现，成为电子—空穴对。当电子与空穴相遇→复合。在本征半导体中，因电子与空穴总是成对出现，成为电子—空穴对。当电子与空穴相遇→复合。 • 电子浓度 空穴浓度 • ni = Pi • ni很低，导电能力差。 • 在一定温度下，电子空穴对的产生与复合平衡时，ni = Pi不变了。ni 与材料有关，还与温度有关。 • 如： 硅 T ↑8℃， ni 增加1倍。 • 锗 T↑12℃， ni增加1倍。

18. 1.1.2 杂质半导体（N型半导体和P型半导体） • 因本征半导体的导电能力很差，若掺入微量有用的杂质，使导电能力显著增强，并能加以控制，广泛应用。 一、N 型半导体 在本征半导体硅（或锗）中，掺入微量5价元素，如磷、锑、坤等。有多余的自由电子，导电能力强。

19. 多子—自由电子 n＞＞P 少子—空穴 ※ 主要靠电子导电的半导体，称为电子型半导体或N型半导体， 因5价杂质原子提供电子，所以称为施主原子。

20. 二、P型半导体 在本征半导体中，掺入微量3价元素（如硼、镓、铟等）组成共价键时，缺少一个电子而形成空穴，P＞＞n 。在P型半导体中，多子是空穴，少子是电子。 ※主要靠空穴导电的半导体称为空穴型半导体或P型半导体， 因3价杂质产生多余空穴，起着接受电子的作用，称为受主原子。

21. 在杂质半导体中，多子浓度由掺杂浓度决定，少子浓度主要取决于温度。在杂质半导体中，多子浓度由掺杂浓度决定，少子浓度主要取决于温度。 • N型半导体 电子浓度（多子）＝正离子浓度 ＋ 空穴浓度（少） • P型半导体 空穴浓度（多子）＝负离子浓度 ＋ 电子浓度（少）

22. 可见：掺杂后，导电能力增强了，如在硅中掺入百万分之一的3价硼后，ρ(电阻率)↓ 为本征半导体的五十万分之一 ，导电能力显著增强（不是目的，因有导体）。目的是利用N、P制造各种半导体器件。

23. 1.2 半导体二极管1.2.1 PN结及其单向导电性 一、PN结中载流子的运动 由于存在着浓度差 → 扩散运动。由于P区和N区中的多子向对面扩散，电子与空穴相遇时，将发生复合而消失，形成了由不能移动的正、负离子组成的空间电荷区，即PN结。

24. 因没有自由移动的载流子，所以又称为耗尽层。产生了一个电位差UD，称为电位壁垒。产生了内电场，因内电场的作用阻止多子的扩散，所以它又称为阻挡层，有利于少子的运动。因没有自由移动的载流子，所以又称为耗尽层。产生了一个电位差UD，称为电位壁垒。产生了内电场，因内电场的作用阻止多子的扩散，所以它又称为阻挡层，有利于少子的运动。 • 将载流子在电场的作用下的定向运动称为漂移运动。产生的电流叫漂移电流

25. 平衡 • 扩散（多子） 漂移（少子） • 扩散电流＝漂移电流 （大小相等、方向相反、总电流为0）一般空间电荷区很薄，约为几μm～几十μm。 • 硅：（0.6～0.8V） • 电位壁垒UD • 锗：（0.2～0.3V）

26. 1．PN结外加正向电压（正偏）导通 P区接＋，N区接－，叫正偏。因E外与E内方向相反，消弱了内电场 → 空间电荷区变窄，有利于多子的扩散，形成一个较大的正向电流I（方向从P→N）。 二、PN结的单向导电性

27. 2．PN结外加反向电压（反偏）截止

28. P区接－，N区接＋ →反偏 。内、外电场方向相同 →E内↑不利于多子扩散，有利于少子的漂移，形成一个较小的反向电流。因当U↑→IS不变，称为反向饱和电流。因IS是由少电子产生的，所以T↑→IS↑，一般IS为几μA以下。（硅：零点几μA，锗：几μA） • 可见，PN结加正向电压导通（产生I），加反向电压截止（IS＝0）。所以，PN结具有单向导电性。

29. 1.2.2 二极管的伏安特性 • 在PN结外面装上管壳，再引出两个电极，就做成了半导体二极管， 图形符号 文字符号：V或D表示 外形图

30. 二极管类型： • 硅管 • （1）从材料分 • 锗管 • 点接触型：PN结面积小，允许I工作小，结C小→f 高→检波开关。 • （2）从结构分 面积接触型：允许I工作大（整流），f工作低。

31. 一、二极管的伏安特性： • 加正向电压时的特性称为正向特性。 • 加反向电压时的特性称为反向特性。 • 1．正向特性： • （1）当U很小时，I＝0，死区， • 硅：0.5V 死区电压 • 锗：0.1～0.2V

32. （2）导通区：当U＞死区电压时， U↑→I↑↑（指数曲线） 硅：UD＝0.7V，锗：UD＝0.3V • 2．反向特性： （1） 当二极管加反向电压时， IS很小，称为反向饱和电流。 （2）当U＞UBR时，U↑→I↑↑↑这种现象称为击穿。UBR称为反向击穿电压。电击穿：不坏；热击穿：坏了。

33. 二、二极管伏安特性方程 IS—反向饱和电流， UT≈26 mV T＝300K UT—温度的电压当量 • （1）当U＝0，I＝0 • （2）当U＞0，且U＞＞UT I≈(I与U成指数关系) • （3）当U＜0，且 ＞＞UT，则I≈－IS

34. 2CP31伏安特性 2AP26伏安特性

35. 三、含有二极管电路的分析与计算 例1如图所示，UD≈0.7V，试分别求当开关断开时和闭合时， U0＝？ I0＝？

36. 解：（1）S断开时，D导通， • U0＝V1－UD＝（6-0.7）V＝5.3V • I0＝U0/R＝5.3/1mA ＝ 5.3 mA • (2) 当S闭合时，D反偏截止， • U0＝V2＝12V • I0＝U0/R＝12 mA

37. 例2 电路如图所示，已知ui＝5Sinωt， UD＝0.7V （导通时压降），试画出ui与u0 的波形，并标出幅值？ 限幅电路（削波）

38. 解：（1）ui＞3.7V D1导通，u0＝3.7V （2）ui＜－3.7V D2导通， u0＝－3.7V （3）－3.7V＜ui＜3.7V时， D1、D2都截止，u0＝ui

39. 例3 电路如图所示，V=12V，D为硅管，试计算ID＝？

40. 解：由戴维南定理得： R＝R1// R2＋R3// R4=1.75 K ∴ mA≈1.31 mA 6V－3V＝3V

41. 1.2.3 二极管的主要参数 • 二极管的参数是选用器件的主要依据，可查手册。 • 1. 最大整流电流IF：指二极管长期运行时，允许通过管子的最大正向平均电流。使用时不要超过IF，否则可能使二极管过热而损坏。 • 2. 最高反向工作电压UR：使用时加在二极管上的反向电压不能超过此值，否则可能被击穿。 • 通常UBR的一半定为UR。

42. 3. 反向电流IR：IR是指在室温下，加上规定反向电压时，流过管子的反向电流。 • IR越小越好→单向导电性好。T↑→IR↑ T↓→IR↓（受温度影响大） • 4. 最高工作频率fM：主要决定PN结的结电容，结电容大，f低。

43. 1.2.4 二极管的电容效应 • （几PF～几十PF） P14 不讲 • 1.2.5 稳压管 • 用特殊工艺制造的面接触型二极管，在电路中起稳压作用。稳压管的伏安特性及符号如图。工作在反向击穿区，利用△I大→△U小进行稳压。

44. (b)符号 （a）伏安特性

45. 主要参数： • 1. 稳定电压UZ： • UZ是稳压管工作在反向击穿区时的稳定工作电压（指通过规定测试电流时）。不同型号的稳压管，UZ不同。相同型号的稳压管，由于制造工艺的分散性，UZ也有差别。 • 如：2DW7C，UZ＝6.1～6.5V，不同管UZ可能为6.1V，也可能为6.5V。

46. 2. 稳定电流IZ： Iz是使稳压管正常工作时的参考电流，IZmin＜IZ＜IZmax • 3. 动态内阻rZ： rZ值愈小愈好。IZ↑→rZ ↓ • 4. 电压的温度系数 ： 当 UZ＜4V时， ＜0 当 UZ＞7V时， ＞0 • 当 4V＜UZ＜7V时， 较小。

47. 5. 额定功耗PZ（PZM） • PZ = UZ IZM使用时不应超过此值，否则将损坏。 • 稳压电路如图： IR —限流电阻 RL与VDZ并联 工作原理：设Ui ↑→U0↑→UZ↑→IZ↑→IR↑→UIR↑ U0↓= UI－UIR↑ U0↓

48. 例：当UI =10V，R=200Ω，UZ =6V，求（1）当RL=10KΩ时，U0 =？ （2）当RL=100Ω时，U0 =？ • 解：（1）U0=UZ =6V （2） UI =3.33V (不稳压)

49. 1.2.6 一 发光二极管 符号 外形

50. 包括可见光(红、绿、黄、橙)、不可见光(红外线)、激光等不同类型。发光二极管也具有单向导电性，它的开启电压比普通二极管的大, 红：(1.6～1.8)V， 绿≈2V 。 I正↑ → 光亮(光强) 。 • 例：已知发光二极管的导通电压UD=1.6V，正向电流为5～20mA时才能发光，试求R的取值范围？ • 解: =0.88KΩ =0.22KΩ R取值为 220 ～ 880Ω。