模拟电子技术.pptx

模拟电子技术的发展概况1、电子器件的产生电子技术是以电子器件为主体，在通信技术发展的基础上诞生的。随着新型电子材料的发现，电子器件发生了深刻变革。自1906年，福雷斯特发明电子管以来，世界电子技术经历了电子管、晶体管和集成电路等重要发展阶段。电子器件也是按照“电子管——晶体管——集成电路”的顺序发展起来的。模拟电子技术的发展历史模拟电子技术是整个电子技术和电力技术的基础，在信号放大、功率放大、整流稳压等领域都有着无可替代的作用。一、分立元件阶段该阶段主要由1905年——1959年。 在这几十年的时间里，真空三极管问世，由它构成的电子电路也能完成从低频到微波范围的振荡，能放大各种微弱信号，从而使电子技术进入到实际应用阶段。时间推至20世纪40年代末 ，由于贝尔实验室研制出了晶体三极管，其体积小，重量轻，功耗低等优点让它在很多领域中取代了电子管，也让电子电路进入了晶体管时代。二、集成电路阶段该阶段从1959年开始，即集成电路问世。当集成电路由小规模集成电路逐渐跨越中、大规模集成电路而至超大规模集成电路时，也就形成了集成度逐渐提高，器件尺寸逐渐减小的格局。目前，单片集成度已经能达到数千个元器件，从而可将器件、电路和系统融于一体，构成一个集成电子系统。在大规模和超大规模集成电路发展起来后，电子技术装置也发生了根本变化，其功能、速率、体积、可靠性等方面都得到了惊人发展。模拟电子技术的应用模拟技术主要应用于各种模拟量接口的场合，比如音视频的输入输出，温度、压力等物理量在生活中的实际表现等，都是经过了模拟接入，数字处理再变为模拟量为人类所感所知。第一章 半导体二极管和三极管第一章 半导体二极管和三极管§1.1 半导体基础知识§1.2 半导体二极管§1.3 晶体三极管§1 半导体基础知识一、本征半导体二、杂质半导体三、PN结的形成及其单向导电性四、PN结的电容效应无杂质稳定的结构一、本征半导体1、什么是半导体？什么是本征半导体？ 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。 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电。 半导体－－硅（Si）、锗（Ge），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。本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。动态平衡2、本征半导体的结构共价键由于热运动，具有足够能量的价电子挣脱共价键的束缚而成为自由电子自由电子的产生使共价键中留有一个空位置，称为空穴 自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。 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，自由电子与空穴对的浓度加大。两种载流子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。 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，且运动方向相反。由于载流子数目很少，故导电性很差。 温度升高，热运动加剧，载流子浓度增大，导电性增强。 热力学温度0K时不导电。二、杂质半导体本征半导体中的载流子浓度低、导电能力差，为了改善导电性能，在本征半导体中掺入微量的杂质元素可提高载流子浓度。掺杂后的半导体称为杂质半导体，分N型和P型两种。二、杂质半导体 1. N型半导体多数载流子 杂质半导体主要靠多数载流子导电。掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性越强，实现导电性可控。磷（P）2. P型半导体多数载流子 P型半导体主要靠空穴导电，掺入杂质越多，空穴浓度越高，导电性越强， 硼（B）扩散运动三、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。气体、液体、固体均有之。P区空穴浓度远高于N区。N区自由电子浓度远高于P区。 扩散运动使靠近接触面P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。漂移运动PN 结的形成 由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P区、自由电子从P区向N 区运动。 因电场作用所产生的运动称为漂移运动。 参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态平衡，就形成了PN结。PN 结的单向导电性PN结加正向电压导通： 耗尽层变窄，扩散运动加剧，由于外电源的作用，形成扩散电流，PN结处于导通状态。PN结加反向电压截止： 耗尽层变宽，阻止扩散运动，有利于漂移运动，形成漂移电流。由于电流很小，故可近似认为其截止。结电容：四、PN 结的电容效应1. 势垒电容 PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生变化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放电相同，其等效电容称为势垒电容Cb。2. 扩散电容 PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子的浓度