天津大学测控电路基础-第一章.ppt
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傅星傅星5楼楼211测控电路基础测控电路基础AA教学改革教学改革总评成绩总评成绩=平时成绩（作业、实验、综合训练、出勤）平时成绩（作业、实验、综合训练、出勤）30%+2次月考次月考10%+期中考期中考试20%+期末考试期末考试40%实验内容实验内容：
综合性实验：
综合性实验3个（三极管放大电路、差分及运算放大电路、信号个（三极管放大电路、差分及运算放大电路、信号产生和稳压电源），小论文产生和稳压电源），小论文1篇篇软件仿真：
全程采用软件仿真：
全程采用MultiSIM仿真，并设置综合性训练若干仿真，并设置综合性训练若干课内教学课内教学：
教师讲授为主，辅以课堂讨论、学生讲授。
：
教师讲授为主，辅以课堂讨论、学生讲授。
课后学习课后学习：
作业总量：
作业总量70题左右，题左右，100%批改。
课外答疑总数不少于批改。
课外答疑总数不少于10次。
次。
测控技术基础A参考资料参考资料教材：
教材：
电子技术基础（模拟部分）第五版，康华光主编，高等教育出版社，电子技术基础（模拟部分）第五版，康华光主编，高等教育出版社，2006主要参考资料：
主要参考资料：
1、模拟电子技术基础（第四版），童诗白、华成英主编，高等教育出版社，、模拟电子技术基础（第四版），童诗白、华成英主编，高等教育出版社，2006；2、电子电路分析与设计半导体器件及其应用（第三版），、电子电路分析与设计半导体器件及其应用（第三版），DonaldA.Neamen著，王宏宝等译，著，王宏宝等译，清华大学出版社，清华大学出版社，2009；3、电子电路分析与设计模拟电子技术（第三版），、电子电路分析与设计模拟电子技术（第三版），DonaldA.Neamen著，王宏宝等译，清华著，王宏宝等译，清华大学出版社，大学出版社，2009；4、模拟电子技术，李立华等译，电子工业出版社，、模拟电子技术，李立华等译，电子工业出版社，2008；5、模拟电子技术基础（第、模拟电子技术基础（第2版）版）,胡宴如、耿苏燕主编，高等教育出版社，胡宴如、耿苏燕主编，高等教育出版社，2010；6、模拟电子技术基础教程，周跃庆主编，天津大学出版社，、模拟电子技术基础教程，周跃庆主编，天津大学出版社，2008；7、模拟电子技术基础（第模拟电子技术基础（第2版）学习指导与习题解答，耿苏燕主编，高等教育出版社，版）学习指导与习题解答，耿苏燕主编，高等教育出版社，2011；8、电子技术基础（模拟部分、电子技术基础（模拟部分第五版）：
习题全解，陈大钦主编，高等教育出版社，第五版）：
习题全解，陈大钦主编，高等教育出版社，2006；9、NIMultisim11电路仿真应用，雷跃等主编，电子工业出版社，电路仿真应用，雷跃等主编，电子工业出版社，2011；10、Multisim11电路设计及应用，王冠华编著，国防工业出版社，电路设计及应用，王冠华编著，国防工业出版社，2010；主要内容主要内容（64学时，课堂学时，课堂54，实验，实验10）第一章、半导体器件基础（第一章、半导体器件基础（6学时）学时）第二章、基本放大电路（第二章、基本放大电路（16学时），学时），实验（实验（2学时）学时）第三章、功率放大电路（第三章、功率放大电路（4学时），学时），实验（实验（2学时）学时）第四章、集成运算放大器（第四章、集成运算放大器（8学时），学时），实验（实验（2学时）学时）第五章、反馈放大电路（第五章、反馈放大电路（8学时），学时），实验（实验（2学时）学时）第六章、信号处理与产生电路（第六章、信号处理与产生电路（8学时），实验（学时），实验（2学时）学时）第七章、直流稳压电源（第七章、直流稳压电源（4学时），学时），实验（实验（2学时，选做）学时，选做）测控技术基础A第一章、半导体器件基础第一章、半导体器件基础11、概述、概述22、半导体的基本知识、半导体的基本知识33、PNPN结的形成及特性结的形成及特性44、半导体二极管、半导体二极管55、二极管基本电路及其分析方法、二极管基本电路及其分析方法66、特殊二极管、特殊二极管77、半导体三极管、半导体三极管88、场效应管（结型场效应管、场效应管（结型场效应管、MOSMOS场效应管）场效应管）测控技术基础A11、概述、概述第一章、半导体器件基础1904年，第一个年，第一个电子管；电子管；1947年，第一个年，第一个晶体管；晶体管；1958年，第一块年，第一块集成电路。
集成电路。
1、概述例子例子1电路在电子系统中的作用电路在电子系统中的作用例子例子2电路在电子系统中的作用血压计血压计血压计血压计电路在电子系统中的作用电子系统基本构成电子系统基本构成输入信号输入信号输入信号输入信号调理调理调理调理A/DA/DA/DA/DD/AD/AD/AD/ACPUCPUCPUCPU平滑平滑平滑平滑滤波滤波滤波滤波输入输入输入输入输出输出输出输出存储器存储器存储器存储器电源电源电源电源显示显示显示显示1、概述电子系统的定义电子系统的定义电子系统的定义电子系统的定义由基本电路组成的具有特定功能的电路整体。
由基本电路组成的具有特定功能的电路整体。
Usb充电器充电器光伏发电控制光伏发电控制1、概述信号信号是信息的载体。
是信息的载体。
类型：
声音、图像类型：
声音、图像特征：
周期、非周期特征：
周期、非周期形式：
模拟、数字形式：
模拟、数字1、概述1、概述电子电路的类型电子电路的类型器件器件器件器件功能功能功能功能应用应用应用应用场合场合场合场合电子管电子管晶体管晶体管集成电路集成电路超大规模集成电路超大规模集成电路有机薄膜晶体管有机薄膜晶体管纳米器件纳米器件1、概述电子电路的类型电子电路的类型器件器件器件器件功能功能功能功能应用应用应用应用场合场合场合场合放大电路放大电路电源稳压电路电源稳压电路信号运算及处理电路信号运算及处理电路信号产生电路信号产生电路驱动电路驱动电路谐振电路谐振电路选频电路选频电路反馈电路反馈电路滤波电路滤波电路1、概述电子电路的类型电子电路的类型器件器件器件器件功能功能功能功能应用应用应用应用场合场合场合场合汽车电子汽车电子航空电子航空电子机械电子机械电子医药电子医药电子生物电子生物电子通讯电路通讯电路光电光电电子电路的发展趋势电子电路的发展趋势集成化集成化微型化微型化多功能多功能机电一体化机电一体化新材料新材料1、概述第一章、半导体器件基础22、半导体的基本知识、半导体的基本知识
（1）基本概念）基本概念
（2）本征半导体）本征半导体（3）杂质半导体）杂质半导体（11）基本概念）基本概念2、半导体的基本知识根据物体根据物体导电能力导电能力（电导率电导率kk）的不同，来划分导体、的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。
绝缘体和半导体。
导体：
导体：
容易导电的物体。
如：
铁、铜等。
容易导电的物体。
如：
铁、铜等。
其最外层电子在外电场作其最外层电子在外电场作用下用下很容易很容易产生定向产生定向移动移动，形成电流。
，形成电流。
k10S/m绝缘体：
绝缘体：
几乎不导电的物体。
如：
橡胶等。
几乎不导电的物体。
如：
橡胶等。
其最外层电子受原子核其最外层电子受原子核的的束缚力很强束缚力很强。
k10-11S/m半导体：
半导体：
导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。
在导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。
在一定条件下一定条件下可可导电。
如：
硅、锗等。
导电。
如：
硅、锗等。
原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导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。
体与绝缘体之间。
10-11kVVVTT几倍以上，上式可改写：
几倍以上，上式可改写：
即即II随随VV按指数规律变化。
按指数规律变化。
PNPN结反偏时，如果结反偏时，如果VVVVTT几倍以上，几倍以上，上式可改写为上式可改写为：
其中负号表示为反向。
其中负号表示为反向。
PNPN结方程结方程3、PN结的形成及特性PNPN结的反向击穿特性结的反向击穿特性热击穿热击穿不可逆不可逆雪崩击穿雪崩击穿齐纳击穿齐纳击穿电击穿电击穿可逆可逆当反向电压较大时当反向电压较大时3、PN结的形成及特性PNPN结的电容效应结的电容效应按产生电容的原因可分为：
按产生电容的原因可分为：
势垒电容势垒电容CCBB：
是由是由PN结的空间电荷区变化形成的。
结的空间电荷区变化形成的。
扩散电容扩散电容CCDD：
是由多数载流子在扩散过程中积累而引起的。
是由多数载流子在扩散过程中积累而引起的。
3、PN结的形成及特性耗尽层耗尽层空间电荷区空间电荷区PN半导体二极管的结构类型半导体二极管的结构类型点接触型、面接触型和平面型点接触型、面接触型和平面型点接触型二极管点接触型二极管PN结面积小，结电容小，结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。
用于检波和变频等高频电路。
点接触型二极管的结构示意图44、半导体二极管、半导体二极管第一章、半导体器件基础平面型平面型二极管平面型二极管往往用于集成电路制造工往往用于集成电路制造工艺中。
艺中。
PN结面积可大可小，用结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。
于高频整流和开关电路中。
面接触型二极管面接触型二极管PN结面积大，用结面积大，用于工频大电流整流电路。
于工频大电流整流电路。
面接触型半导体二极管的结构类型半导体二极管的伏安特性曲线4、半导体二极管硅硅二极管的死区电压二极管的死区电压VVthth=0.5V=0.5V左右，左右，锗锗二极管的死区电压二极管的死区电压VVthth=0.1V=0.1V左右。
左右。
当当00VVVVthth时，正向电流为零，时，正向电流为零，VVthth称为死区电压或开启电压。
称为死区电压或开启电压。
当当VV00即处于正向特性区域即处于正向特性区域当当VVVVthth时，开始出现正向时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。
电流，并按指数规律增长。
正向特性正向特性半导体二极管的伏安特性曲线当当VV00时，即处于反向特性区域时，即处于反向特性区域当当VVBRBRVV00时，反向电流很小，且基本不随反向电压的时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称变化而变化，此时的反向电流也称反向饱和电流反向饱和电流IISS。
当当VVVVBRBR时，反向电时，反向电流急剧增加，流急剧增加，VVBRBR称为称为反向击穿电压反向击穿电压。
反向特性反向特性半导体二极管的伏安特性曲线在反向区，硅二极管和锗二在反向区，硅二极管和锗二极管的特性有所不同。
极管的特性有所不同。
硅二极管硅二极管的反向击穿特性比的反向击穿特性比较硬、比较陡，反向饱和电流也较硬、比较陡，反向饱和电流也很小；很小；锗二极管锗二极管的反向击穿特性的反向击穿特性比较软，过渡比较圆滑，反向饱比较软，过渡比较圆滑，反向饱和电流较大。
和电流较大。
最大整流电流最大整流电流IIFF：
二极管长期连续工作时，允许通过二极二极管长期连续工作时，允许通过二极管的最大整流电流的平均值。
管的最大整流电流的平均值。
反向击穿电压反向击穿电压VVBRBR：
二极管反向电流急剧增加时对应的反向二极管反向电流急剧增加时对应的反向电压值电压值最大反向工作电压最大反向工作电压VVRMRM：
为安全计，在实际工作时，最大反为安全计，在实际工作时，最大反向工作电压向工作电压VRM一般只按反向击穿电压一般只按反向击穿电压VBR的一半计算。
的一半计算。
半导体二极管的参数4、半导体二极管反向电流反向电流IIRR:
在室温下，在规定的反向电压下，一般是最在室温下，在规定的反向电压下，一般是最大反向工作电压下的反向电流值。
硅二极管大反向工作电压下的反向电流值。
硅二极管的反向电流一般在纳安的反向电流一般在纳安（nA）级；锗二极管在级；锗二极管在微安微安（A）级。
级。
正向压降正向压降VVFF：
在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。
在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。
小电流硅二极管的正向压降在中等电流水平小电流硅二极管的正向压降在中等电流水平下，约下，约0.60.8V；锗二极管约；锗二极管约0.20.3V。
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