模擬數(shù)字電路

1、多媒體教學(xué)課件多媒體教學(xué)課件電子技術(shù)及應(yīng)用電子技術(shù)及應(yīng)用11. 本課程的性質(zhì)及特點(diǎn)本課程的性質(zhì)及特點(diǎn) 電子技術(shù)基礎(chǔ)課電子技術(shù)基礎(chǔ)課 非純理論性課程非純理論性課程 實(shí)踐性很強(qiáng)實(shí)踐性很強(qiáng)導(dǎo)導(dǎo) 言言22. 學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法 重點(diǎn)掌握基本概念；基本電路的結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)；基本分析估算方法。重點(diǎn)掌握基本概念；基本電路的結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)；基本分析估算方法。3. 課時(shí)及成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)課時(shí)及成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)平時(shí)平時(shí)20%+作業(yè)作業(yè)30%+卷面卷面50%4. 教學(xué)參考書教學(xué)參考書康華光主編，康華光主編，電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分模擬部分 第三版，高教出版社第三版，高教出版社電子技術(shù)電子技術(shù)概概 述述3 電子技術(shù)就

2、是研究電子技術(shù)就是研究電子器件電子器件及及電路系統(tǒng)電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析設(shè)計(jì)、分析及制造的工程實(shí)用技術(shù)。目前電子技術(shù)主要由及制造的工程實(shí)用技術(shù)。目前電子技術(shù)主要由模擬電子模擬電子技術(shù)技術(shù)和和數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)兩部分組成。兩部分組成。 通常我們把由電阻、電容、三極管、二極管、集成通常我們把由電阻、電容、三極管、二極管、集成電路等電子元器件組成并具有一定功能的電路稱為電子電路等電子元器件組成并具有一定功能的電路稱為電子電路，簡(jiǎn)稱為電路，簡(jiǎn)稱為電路電路。模擬電子技術(shù)：模擬電子技術(shù)： 模擬電子技術(shù)主要研究處理模擬信號(hào)的電子電路。模擬電子技術(shù)主要研究處理模擬信號(hào)的電子電路。 模擬信號(hào)就是幅度連續(xù)的信號(hào)

3、，如溫度、壓力、流量等。模擬信號(hào)就是幅度連續(xù)的信號(hào)，如溫度、壓力、流量等。 數(shù)字電子技術(shù)主要研究處理數(shù)字信號(hào)的電子電路。數(shù)字電子技術(shù)主要研究處理數(shù)字信號(hào)的電子電路。 數(shù)字信號(hào)通常是指時(shí)間和幅度均離散的信號(hào)，如電報(bào)數(shù)字信號(hào)通常是指時(shí)間和幅度均離散的信號(hào)，如電報(bào)信號(hào)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)等等。信號(hào)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)等等。時(shí)間時(shí)間時(shí)間時(shí)間幅度幅度幅度幅度 T 2T 3T 4T 5T 6T數(shù)字電子技術(shù)：數(shù)字電子技術(shù)：4 一個(gè)完整的電子電路系統(tǒng)通常由若干個(gè)功能電路組一個(gè)完整的電子電路系統(tǒng)通常由若干個(gè)功能電路組成，功能電路主要有：放大器、濾波器、信號(hào)源、波形成，功能電路主要有：放大器、濾波器、信號(hào)源、波形發(fā)生電路

4、、數(shù)字邏輯電路、數(shù)字存儲(chǔ)器、電源、模擬發(fā)生電路、數(shù)字邏輯電路、數(shù)字存儲(chǔ)器、電源、模擬/數(shù)數(shù)字轉(zhuǎn)換器等。字轉(zhuǎn)換器等。 在電子技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，電子電路的應(yīng)用在日在電子技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，電子電路的應(yīng)用在日常生活中無處不在，小到門鈴、收音機(jī)、常生活中無處不在，小到門鈴、收音機(jī)、DVD播放機(jī)、播放機(jī)、電話機(jī)等，大到全球定位系統(tǒng)電話機(jī)等，大到全球定位系統(tǒng)GPS、雷達(dá)、導(dǎo)航系統(tǒng)等。、雷達(dá)、導(dǎo)航系統(tǒng)等。5幾種常用的電子電路及功能模擬電路數(shù)字電路模擬電路模擬電路電子技術(shù)應(yīng)用舉例電子技術(shù)應(yīng)用舉例 無線電廣播接收機(jī)功能框圖功能框圖電路符號(hào)電路符號(hào)實(shí)際封裝實(shí)際封裝電路板電路板第一章第一章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)

5、體器件 1.1 1.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí) 1.2 1.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 1.3 1.3 特殊二極管特殊二極管 1.4 1.4 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管 1.5 1.5 半導(dǎo)體器件的命名與檢測(cè)半導(dǎo)體器件的命名與檢測(cè)91.1 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)體導(dǎo)體：自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，金屬一：自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，金屬一般都是導(dǎo)體。構(gòu)成傳導(dǎo)電流的電路。般都是導(dǎo)體。構(gòu)成傳導(dǎo)電流的電路。絕緣體絕緣體：有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體，如橡皮、：有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。用于限制電流。陶瓷、塑料和石英。用于限制電流。半導(dǎo)體

6、半導(dǎo)體：另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體：另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為半導(dǎo)體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、之間，稱為半導(dǎo)體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。大多數(shù)半導(dǎo)體器件所用材料為硅和鍺。氧化物等。大多數(shù)半導(dǎo)體器件所用材料為硅和鍺。一、一、半導(dǎo)體及其主要特性半導(dǎo)體及其主要特性10（1）熱敏特性：對(duì)溫度敏感。）熱敏特性：對(duì)溫度敏感。 制成熱敏電阻等。制成熱敏電阻等。（2）光敏特性：對(duì)光照敏感。）光敏特性：對(duì)光照敏感。 制成光電二極管、光電三極管和光敏電阻等。制成光電二極管、光電三極管和光敏電阻等。 （3）摻雜特性：在半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)元素，如硼、磷等。）摻雜特

7、性：在半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)元素，如硼、磷等。 制成二極管、三極管和場(chǎng)效應(yīng)管等。制成二極管、三極管和場(chǎng)效應(yīng)管等。111、半導(dǎo)體的特性半導(dǎo)體的特性+4+4+4+4+4+4+4+4+4 完全純凈的、不含其他雜質(zhì)且具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)完全純凈的、不含其他雜質(zhì)且具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo) 體稱為本征半導(dǎo)體。體稱為本征半導(dǎo)體。 將硅或鍺等四價(jià)材將硅或鍺等四價(jià)材料提純便形成單晶料提純便形成單晶體，它的原子結(jié)構(gòu)體，它的原子結(jié)構(gòu)為共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。為共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。價(jià)價(jià)電電子子共共價(jià)價(jià)鍵鍵本征半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖本征半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖2 2、本征半導(dǎo)體、本征半導(dǎo)體當(dāng)溫度當(dāng)溫度 T = 0 K 時(shí)，半導(dǎo)時(shí)，半導(dǎo)體不導(dǎo)電，如同絕緣體。體不導(dǎo)電，

8、如同絕緣體。第第四四版版童童詩詩白白12+4+4+4+4+4+4+4+4+4本征半導(dǎo)體中的本征半導(dǎo)體中的 自由電子和空穴自由電子和空穴自由電子自由電子空穴空穴 若若 T ，將有少數(shù)價(jià)電，將有少數(shù)價(jià)電子克服共價(jià)鍵的束縛成為子克服共價(jià)鍵的束縛成為自自由電子由電子，在原來的共價(jià)鍵中，在原來的共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位留下一個(gè)空位空穴。空穴。 自由電子和空穴使本征自由電子和空穴使本征半導(dǎo)體具有導(dǎo)電能力，但很半導(dǎo)體具有導(dǎo)電能力，但很微弱。微弱。自由電子為帶負(fù)電的載流子，自由電子為帶負(fù)電的載流子，空穴可看成帶正電的載流子。空穴可看成帶正電的載流子。133 3雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體有兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體有兩種N

9、 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體（1） N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入少量的在本征半導(dǎo)體中摻入少量的 5 價(jià)價(jià)雜質(zhì)元素，如磷、銻、雜質(zhì)元素，如磷、銻、砷等，即構(gòu)成砷等，即構(gòu)成 N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體( (或稱電子型半導(dǎo)體或稱電子型半導(dǎo)體) )。第第四四版版童童詩詩白白14+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5自由電子自由電子五價(jià)元素五價(jià)元素 N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體15 自由電子濃度遠(yuǎn)大自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴的濃度，于空穴的濃度，電子稱電子稱為多數(shù)載流子為多數(shù)載流子( (簡(jiǎn)稱多簡(jiǎn)稱多子子) )，空穴稱為少數(shù)空穴稱為少數(shù)載流子載流子( (簡(jiǎn)稱少子簡(jiǎn)稱少子) )。（2） P 型半導(dǎo)體型半

10、導(dǎo)體在硅或鍺的晶體中摻入少量的在硅或鍺的晶體中摻入少量的 3 價(jià)價(jià)雜質(zhì)元素，如硼、雜質(zhì)元素，如硼、鎵、銦等，即構(gòu)成鎵、銦等，即構(gòu)成 P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體。空穴濃度多于電子濃度，?？昭舛榷嘤陔娮訚舛龋昭槎鄶?shù)載流子空穴為多數(shù)載流子，電子為少數(shù)載流子。，電子為少數(shù)載流子。16P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+4+4+4+4+4+4+4+4+4+3三價(jià)三價(jià)元素元素空穴空穴17 在一塊半導(dǎo)體單晶上一側(cè)摻雜成為在一塊半導(dǎo)體單晶上一側(cè)摻雜成為 P 型半導(dǎo)體，型半導(dǎo)體，另一側(cè)摻雜成為另一側(cè)摻雜成為 N 型半導(dǎo)體，兩個(gè)區(qū)域的交界處就形型半導(dǎo)體，兩個(gè)區(qū)域的交界處就形成了一個(gè)特殊的薄層，成了一個(gè)特殊的薄層，稱為稱為 PN

11、 結(jié)結(jié)。 PNPN結(jié)結(jié)圖圖 PN 結(jié)的形成結(jié)的形成1、PN 結(jié)的形成結(jié)的形成二、二、PN結(jié)結(jié)第第四四版版童童詩詩白白18 PN 結(jié)中載流子的運(yùn)動(dòng)結(jié)中載流子的運(yùn)動(dòng)1. 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)2. 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成空間電荷區(qū)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成空間電荷區(qū)電子和空穴濃度差形成電子和空穴濃度差形成多數(shù)載流子多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)193. 空間電荷區(qū)產(chǎn)生內(nèi)電場(chǎng)空間電荷區(qū)產(chǎn)生內(nèi)電場(chǎng)4. 漂移運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)PN空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)Uho PN結(jié)結(jié)201. 外加正向電壓時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)外加正向電壓時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)又稱正向偏置，簡(jiǎn)稱正偏。又稱正向偏置，簡(jiǎn)稱正偏。外電場(chǎng)方向外電場(chǎng)方向內(nèi)電場(chǎng)方向內(nèi)電場(chǎng)方向耗盡層耗盡層V

12、RI空間電荷區(qū)變窄，有利空間電荷區(qū)變窄，有利于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，電路中有于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，電路中有較大的正向電流。較大的正向電流。圖圖 1.1.6PN21在在 PN 結(jié)加上一個(gè)很小的正向電壓，即可得到較結(jié)加上一個(gè)很小的正向電壓，即可得到較大的正向電流，為防止電流過大，可接入電阻大的正向電流，為防止電流過大，可接入電阻 R。2. 外加反向電壓時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)外加反向電壓時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)( (反偏反偏) )反向接法時(shí)，外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)的方向一致，增強(qiáng)反向接法時(shí)，外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)的方向一致，增強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng)的作用；了內(nèi)電場(chǎng)的作用；外電場(chǎng)使空間電荷區(qū)變寬；外電場(chǎng)使空間電荷區(qū)變寬；不利于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，有利于漂移運(yùn)動(dòng)，漂移電流不利于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，有利于漂移運(yùn)動(dòng)，漂移電流大于擴(kuò)散電流，電路中產(chǎn)生反向電流大于擴(kuò)散電流，電路中產(chǎn)生反向電流 I ；由于少數(shù)載流子濃度很低，反向電流數(shù)值非常小。由于少數(shù)載流子濃度很低，反向電流數(shù)值非常小。22耗盡層耗盡層PN 結(jié)加反相電壓時(shí)截止結(jié)加反相電壓時(shí)截止 PN外電場(chǎng)方向外電場(chǎng)方向內(nèi)電場(chǎng)方向