清华模电华成英课件优质PPT.ppt

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卫星定位、监测航空航天：

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刀、刀、CTCT、BB超、微创手术超、微创手术消费类电子：

家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照消费类电子：

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、保安系统相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统华成英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1904年年电子管问世电子管问世1947年年晶体管诞生晶体管诞生1958年集成电年集成电路研制成功路研制成功电子管、晶体管、集成电路比较电子管、晶体管、集成电路比较华成英半导体元器件的发展1947年年贝尔实验室制成第一只晶体管贝尔实验室制成第一只晶体管1958年年集成电路集成电路1969年年大规模集成电路大规模集成电路1975年年超大规模集成电路超大规模集成电路第一片集成电路只有第一片集成电路只有4个晶体管，而个晶体管，而1997年一片集成电路年一片集成电路中有中有40亿个晶体管。

有科学家预测，集成度还将按亿个晶体管。

有科学家预测，集成度还将按10倍倍/6年年的速度增长，到的速度增长，到2015或或2020年达到饱和。

年达到饱和。

学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！

华成英第一只晶体管的发明者第一只晶体管的发明者（byJohnBardeen,WilliamSchockleyandWalterBrattaininBellLab）第一个集成电路及其发明者第一个集成电路及其发明者（JackKilbyfromTI）1958年年9月月12日，在德州仪器公司日，在德州仪器公司的实验室里，实现了把电子器件集成的实验室里，实现了把电子器件集成在一块半导体材料上的构想。

在一块半导体材料上的构想。

42年以年以后，后，2000年获诺贝尔物理学奖。

年获诺贝尔物理学奖。

“为为现代信息技术奠定了基础现代信息技术奠定了基础”。

他们在他们在1947年年11月底发明了晶月底发明了晶体管，并在体管，并在12月月16日正式宣布日正式宣布“晶晶体管体管”诞生。

诞生。

1956年获诺贝尔物理年获诺贝尔物理学奖。

学奖。

巴因巴因所做的超导研究于所做的超导研究于1972年第二次获得诺贝尔物理学奖。

年第二次获得诺贝尔物理学奖。

值得纪念的几位科学家！

华成英二、模拟信号与模拟电路1.电子电路中信号的分类电子电路中信号的分类数字信号数字信号：

离散性：

离散性模拟信号：

连续性。

模拟信号：

大多数物理量为模拟信号。

2.模拟电路模拟电路模拟电路模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。

是对模拟信号进行处理的电路。

最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放大电路。

大电路。

其它模拟电路多以放大电路为基础。

“1”的电的电压当量压当量“1”的倍数的倍数介于介于K与与K+1之之间时需根据阈值间时需根据阈值确定为确定为K或或K+1任何瞬间的任何任何瞬间的任何值均是有意义的值均是有意义的华成英三、电子信息系统的组成模拟电子电路模拟电子电路数字电子电路（系统）数字电子电路（系统）传感器传感器接收器接收器隔离、滤隔离、滤波、放大波、放大运算、转运算、转换、比较换、比较功放功放模拟模拟-数字混合电子电路数字混合电子电路模拟电子系统模拟电子系统执行机构执行机构华成英四、模拟电子技术基础课的特点1、工程性工程性实际工程需要证明其可行性。

实际工程需要证明其可行性。

强调定性分析。

实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存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。

在一定的误差范围的。

定量分析为定量分析为“估算估算”。

近似分析要近似分析要“合理合理”。

抓主要矛盾和矛盾的主要方面。

电子电路归根结底是电路。

不同条件下构造不同模型。

2.实践性实践性常用电子仪器的使用方法常用电子仪器的使用方法电子电路的测试方法电子电路的测试方法故障的判断与排除方法故障的判断与排除方法EDA软件的应用方法软件的应用方法华成英五、如何学习这门课程1.掌握掌握基本概念、基本电路和基本分析方法基本概念、基本电路和基本分析方法基本概念：

基本概念：

概念是不变的，应用是灵活的，概念是不变的，应用是灵活的，“万万变不离其宗变不离其宗”。

基本电路：

构成的原则是不变的，具体电路是多种构成的原则是不变的，具体电路是多种多样的。

多样的。

基本分析方法：

不同类型的电路有不同的性能指标不同类型的电路有不同的性能指标和描述方法，因而有不同的分析方法。

和描述方法，因而有不同的分析方法。

2.注意定性分析和近似分析的重要性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学会辩证、全面地分析电子电路中的问题根据需求，最适用的电路才是最好的电路。

根据需求，最适用的电路才是最好的电路。

要研究利弊关系，通常要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊有一利必有一弊”。

4.注意电路中常用定理在电子电路中的应用注意电路中常用定理在电子电路中的应用华成英六、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。

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，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。

以及将所学知识用于本专业的能力。

本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分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，使学生获得模拟电子技术方面的基础知析和设计的学习，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，为深入学习电子技术及其在专识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专业中的应用打下基础。

业中的应用打下基础。

注重培养系统的观念、工程的观念、科技进步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，学习科学的思维方法。

提倡的观念和创新意识，学习科学的思维方法。

提倡快乐学习！

快乐学习！

华成英清华大学华成英七、考查方法1.会看：

读图，定性分析会看：

读图，定性分析2.会算：

定量计算会算：

定量计算考查分析问题的能力考查分析问题的能力3.会选：

电路形式、器件、参数会选：

电路形式、器件、参数4.会调：

仪器选用、测试方法、故障诊断、会调：

仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA考查解决问题的能力设计能力考查解决问题的能力设计能力考查解决问题的能力实践能力考查解决问题的能力实践能力综合应用所学知识的能力综合应用所学知识的能力华成英第一章半导体二极管和三极管华成英第一章半导体二极管和三极管1.11.1半导体基础知识半导体基础知识1.21.2半导体二极管半导体二极管1.31.3晶体三极管晶体三极管华成英1半导体基础知识一、本征半导体一、本征半导体二、杂质半导体二、杂质半导体三、三、PNPN结的形成及其单向导电性结的形成及其单向导电性四、四、PNPN结的电容效应结的电容效应华成英一、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。

导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。

本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。

11、什么是半导体？

什么是本征半导体？

、什么是半导体？

导体铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电导体铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。

子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。

绝缘体惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原绝缘体惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导电。

电。

半导体硅（半导体硅（Si）、锗（）、锗（Ge），均为四价元素，它们原），均为四价元素，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。

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。

无杂质无杂质稳定的结构稳定的结构华成英2、本征半导体的结构由于热运动，具有足够能量由于热运动，具有足够能量的价电子挣脱共价键的束缚的价电子挣脱共价键的束缚而成为自由电子而成为自由电子自由电子的产生使共价键中自由电子的产生使共价键中留有一个空位置，称为空穴留有一个空位置，称为空穴自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。

自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。

共价键共价键一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；

温度升高，一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；

温度升高，热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓度加大。

的浓度加大。

动态平衡动态平衡华成英两种载流子两种载流子外加电场时，带负电的自由电外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电，子和带正电的空穴均参与导电，且运动方向相反。

由于载流子数且运动方向相反。

由于载流子数目很少，故导电性很差。

目很少，故导电性很差。

为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？

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。

运载电荷的粒子称为载流子。

温度升高，热运动加剧，载温度升高，热运动加剧，载流子浓度增大，导电性增强。

流子浓度增大，导电性增强。

热力学温度热力学温度0K时不导电。

时不导电。

华成英二、杂质半导体1.N型半导体磷（磷（P）杂质半导体主要靠多数载流杂质半导体主要靠多数载流子导电。

掺入杂质越多，多子子导电。

掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性越强，实现浓度越高，导电性越强，实现导电性可控。

导电性可控。

多数载流子多数载流子空穴比未加杂质时的数目多空穴比未加杂质时的数目多了？

少了？

为什么？

了？

华成英2.2.P型半导体硼（硼（B）多数载流子多数载流子P型半导体主要靠空穴导电，型半导体主要靠空穴导电，掺入杂质越多，空穴浓度越高，掺入杂质越多，空穴浓度越高，导电性越强，导电性越强，在杂质半导体中，温度变化时，在杂质半导体中，温度变化时，载流子的数目变化吗？

少子与多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？

子浓度的变化相同吗？

华成英三、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。

气物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。

气体、液体、固体均有之。

体、液体、固体均有之。

扩散运动扩散运动P区空穴区空穴浓度远高浓度远高于于N区。

区。

N区自由电区自由电子浓度远高子浓度远高于于P区。

扩散运动使靠近接触面扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面区的空穴浓度降低、靠近接触面N区的自由电子浓度降低，产生内电场。

区的自由电子浓度降低，产生内电场。