模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)主講：吳朝暉，華南理工大學(xué)電子與信息學(xué)院phzhwu@第一部分緒論第二部分半導(dǎo)體基礎(chǔ)第一講內(nèi)容：第一部分緒論一、電子技術(shù)的發(fā)展二、模擬信號與模擬電路三、“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程的特點四、如何學(xué)習(xí)這門課程五、課程的目的六、考查方法一、電子技術(shù)的發(fā)展

很大程度上反映在元器件的發(fā)展上:1947年貝爾實驗室制成第一只晶體管1958年集成電路1969年大規(guī)模集成電路1975年超大規(guī)模集成電路

第一片集成電路只有4個晶體管，而1997年一片集成電路中有40億個晶體管。有科學(xué)家預(yù)測，集成度還將按10倍/6年的速度增長，到2015或2020年達(dá)到飽和。學(xué)習(xí)電子技術(shù)方面的課程需時刻關(guān)注電子技術(shù)的發(fā)展！1.信號：是反映消息的物理量

信息需要借助于某些物理量（如聲、光、電）的變化來表示和傳遞。

電信號是指隨時間而變化的電壓u或電流i，記作u=f(t)或i=f(t)。二、模擬信號與模擬電路如溫度、壓力、流量，自然界的聲音信號等等，因而信號是消息的表現(xiàn)形式。2.電信號由于非電的物理量很容易轉(zhuǎn)換成電信號，而且電信號又容易傳送和控制，因此電信號成為應(yīng)用最為廣泛的信號。二、模擬信號與模擬電路3.電子電路中信號的分類模擬信號

對應(yīng)任意時間值t均有確定的函數(shù)值u或i，并且u或i的幅值是連續(xù)取值的，即在時間和數(shù)值上均具有連續(xù)性。

數(shù)字信號在時間和數(shù)值上均具有離散性，u或i的變化在時間上不連續(xù)，總是發(fā)生在離散的瞬間；且它們的數(shù)值是一個最小量值的整數(shù)倍，當(dāng)其值小于最小量值時信號將毫無意義。

大多數(shù)物理量所轉(zhuǎn)換成的信號均為模擬信號。4.模擬電路模擬電路：對模擬量進行處理的電路。最基本的處理是對信號的放大。放大：輸入為小信號，有源元件控制電源使負(fù)載獲得大信號，并保持線性關(guān)系。有源元件：能夠控制能量的元件。二、模擬信號與模擬電路二、模擬信號與模擬電路5.“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程的內(nèi)容半導(dǎo)體器件。處理模擬信號的電子電路及其相關(guān)的基本功能：各種放大電路、運算電路、濾波電路、信號發(fā)生電路、電源電路等等。模擬電路的分析方法。不同的電子電路在電子系統(tǒng)中的作用。三、“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程的特點

1、工程性實際工程需要證明其可行性。

強調(diào)定性分析。實際工程在滿足基本性能指標(biāo)的前提下總是容許存在一定的誤差范圍的。

電子電路的定量分析稱為“估算”。近似分析要“合理”。抓主要矛盾和矛盾的主要方面。電子電路歸根結(jié)底是電路。估算不同的參數(shù)需采用不同的模型，可用電路的基本理論分析電子電路。三、“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程的特點2.實踐性實用的模擬電子電路幾乎都需要進行調(diào)試才能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，因而要掌握以下方法：常用電子儀器的使用方法電子電路的測試方法故障的判斷與排除方法EDA軟件的應(yīng)用方法四、如何學(xué)習(xí)這門課程1.掌握基本概念、基本電路和基本分析方法

基本概念：概念是不變的，應(yīng)用是靈活的，“萬變不離其宗”。基本電路：構(gòu)成的原則是不變的，具體電路是多種多樣的。

基本分析方法：不同類型的電路有不同的性能指標(biāo)和描述方法，因而有不同的分析方法。2.學(xué)會辯證、全面地分析電子電路中的問題根據(jù)需求，最適用的電路才是最好的電路。要研究利弊關(guān)系，通?！坝幸焕赜幸槐住薄?.注意電路中常用定理在電子電路中的應(yīng)用五、課程的目的1.掌握基本概念、基本電路、基本分析方法和基本實驗技能。2.具有能夠繼續(xù)深入學(xué)習(xí)和接受電子技術(shù)新發(fā)展的能力，以及將所學(xué)知識用于本專業(yè)的能力。本課程通過對常用電子元器件、模擬電路及其系統(tǒng)的分析和設(shè)計的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得模擬電子技術(shù)方面的基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)理論和基本技能，為深入學(xué)習(xí)電子技術(shù)及其在專業(yè)中的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

建立起系統(tǒng)的觀念、工程的觀念、科技進步的觀念和創(chuàng)新意識。六、考查方法1.會看：定性分析2.會算：定量計算考查分析問題的能力3.會選：電路形式、器件、參數(shù)4.會調(diào)：儀器選用、測試方法、故障診斷、EDA考查解決問題的能力－－設(shè)計能力考查解決問題的能力－－實踐能力綜合應(yīng)用所學(xué)知識的能力第二部分半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識

（1.1）第二部分半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識一、本征半導(dǎo)體二、雜質(zhì)半導(dǎo)體三、PN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦运?、PN結(jié)的電容效應(yīng)一、本征稀半導(dǎo)凡體導(dǎo)電巨性介勉于導(dǎo)城體與鴉絕緣曬體之宿間的墾物質(zhì)赴稱為碧半導(dǎo)例體。無雜莖質(zhì)穩(wěn)定希的結(jié)莫構(gòu)本征與半導(dǎo)妹體是純凈徒的晶挨體結(jié)希構(gòu)的占半導(dǎo)委體。1、什遍么是昆半導(dǎo)擠體？態(tài)什么江是本爽征半層導(dǎo)體睜？導(dǎo)體起－－奶鐵、促鋁、廁銅等苗金屬演元素趴等低腎價元舌素，楊其最己外層鍵電子建在外溜電場狡作用毫下很闊容易惕產(chǎn)生屯定向呀移動氧，形療成電灘流。絕緣究體－遠(yuǎn)－惰老性氣維體、啊橡膠忘等，棚其原戲子的侮最外騎層電乖子受宰原子杯核的沃束縛嗽力很裹強，戰(zhàn)只有請在外晨電場琴強到座一定予程度抵時才聯(lián)可能室導(dǎo)電治。半導(dǎo)父體－備－硅哄（Si）、鍺（Ge），均為困四價辟元素渣，它醋們原由子的吧最外嘩層電傳子受牢原子欺核的紐奉束縛團力介吃于導(dǎo)微體與采絕緣跌體之心間。1、本奶征半濟導(dǎo)體者的結(jié)洪構(gòu)由于都熱運鴿動，宴具有最足夠棚能量丘的價裙電子潑掙脫咽共價斥鍵的淡束縛切而成滔為自梨由電疫子自由挪電子胃的產(chǎn)寺生使役共價蘇鍵中涼留有鈴一個瞧空位償置，內(nèi)稱為憐空穴自由梅電子來與空脖穴相碌碰同柄時消謙失，售稱為柔復(fù)合臭。共價責(zé)鍵一定記溫度貸下，易自由釘電子泰與空態(tài)穴對匪的濃邀度一格定；必溫度餐升高滅，熱慌運動首加劇設(shè)，掙敗脫共尿價鍵淚的電裂子增脆多，穩(wěn)自由娃電子秋與空淚穴對擋的濃飄度加秒大。載流子外加節(jié)電場橋時，躬帶負(fù)哄電的暮自由捷電子控和帶外正電箭的空辰穴均聽參與撲導(dǎo)電閘，且執(zhí)運動汗方向盟相反碧。由俱于載菊流子福數(shù)目繭很少熔，故肥導(dǎo)電蠶性很寨差。溫度奮升高趕，熱毒運動警加劇誘，載妥流子醬濃度究增大謎，導(dǎo)呢電性厘增強杏。熱力彎學(xué)溫易度0K時不剩導(dǎo)電轉(zhuǎn)。本征犬半導(dǎo)盜體導(dǎo)亦電性以很差豬，如旗何提拳高導(dǎo)肯電性繪？2、本菜征半眉導(dǎo)體藝中的地兩種宗載流斃子運載擾電荷堪的粒緊子稱舞為載貍流子穗。二、盈雜質(zhì)荷半導(dǎo)交體1.督N型半鉆導(dǎo)體磷（P）雜質(zhì)改半導(dǎo)擺體主彼要靠忙多數(shù)殃載流抹子導(dǎo)姜電。不摻入票雜質(zhì)此越多行，多獲子濃右度越售高，獨導(dǎo)電繼性越猴強，曬實現(xiàn)口導(dǎo)電紐奉性可窗控。多數(shù)稅載流驕子空穴毒比未秤加雜添質(zhì)時爬的數(shù)吧目多萬了？基少了咐？為蛾什么滾？2.他P型半膏導(dǎo)體硼（B）多數(shù)瘡載流臉子P型半普導(dǎo)體棒主要攤靠空累穴導(dǎo)袋電，包摻入遍雜質(zhì)朵越多槐，空吃穴濃獨度越膚高，鏡導(dǎo)電銅性越籠強，在雜智質(zhì)半魯導(dǎo)體提中，跌溫度刪變化紡時，靠載流鐵子的濱數(shù)目餅變化母嗎？喘少子接與多訪子變哲化的疾數(shù)目肢相同低嗎？隔少子達(dá)與多料子濃胡度的統(tǒng)變化員相同居嗎？三、PN結(jié)的母形成構(gòu)及其魂單向夢導(dǎo)電似性物質(zhì)乒因濃司度差腦而產(chǎn)剝生的腎運動覆稱為渣擴散卡運動躁。氣腦體、編液體鳴、固篩體均嫂有之筑。擴散運動P區(qū)空蟲穴濃償度遠(yuǎn)念高于N區(qū)。N區(qū)自灣由電劃子濃中度遠(yuǎn)跨高于P區(qū)。擴散耳運動單使靠凱近接蔽觸面P區(qū)的島空穴恩濃度莫降低農(nóng)、靠福近接溪觸面N區(qū)的誘自由狼電子符濃度焰降低騾，產(chǎn)譯生內(nèi)張電場揪，不青利于秩擴散狡運動恭的繼膀續(xù)進堵行。PN結(jié)的逢形成因電增場作他用所豆產(chǎn)生近的運錦動稱盛為漂覆移運短動。參與戀擴散刑運動市和漂卵移運岸動的送載流糕子數(shù)偏目相卸同，尿達(dá)到幅動態(tài)離平衡蛋，就遵形成京了PN結(jié)。漂移運動由于獻擴散彈運動蹄使P區(qū)與N區(qū)的件交界忽面缺前少多農(nóng)數(shù)載桐流子詢，形伐成內(nèi)撒電場情，從云而阻段止擴伴散運蛇動的夠進行師。內(nèi)宵電場福使空披穴從N區(qū)向P區(qū)、燭自由靈電子情從P區(qū)向N區(qū)運幼動。PN結(jié)加媽正向按電壓覽導(dǎo)通集：耗盡叫層變配窄，巖擴散軟運動閱加劇杰，由框于外罩電源泉的作本用，省形成膛擴散學(xué)電流會，PN結(jié)處賀于導(dǎo)永通狀毀態(tài)。PN結(jié)加礦反向助電壓怖截止的：耗盡搜層變甩寬，且阻止探擴散嶺運動民，有遇利于箱漂移計運動賊，形布成漂申移電紗流。此由于害電流村很小罩，故般可近武似認(rèn)梳為其狡截止剪。PN結(jié)的賄單向撒導(dǎo)電修性四、PN結(jié)的糧電容搬效應(yīng)1.勢壘待電容PN結(jié)外賠加電誤壓變差化時培，空帆間電碗荷區(qū)秩的寬說度將臣發(fā)生蘿變化移，有蜓電荷最的積敘累和瓣釋放緣瑞的過唱程，臭與電糖容的謝充放鐮電相嬸同，漆其等知效電肝容稱玻為勢窄壘電格容Cb。2.擴散賭電容PN結(jié)外屢加的翻正向挺電壓崖變化際時，分在擴辟散路