電子技術(shù)發(fā)展hhj

1、信信 息息 的的 傳傳 遞遞韓會(huì)景韓會(huì)景青島大學(xué)師范學(xué)青島大學(xué)師范學(xué)院院2012.10.252012.10.25初中物理教師培訓(xùn)專題初中物理教師培訓(xùn)專題 提 綱一、電子技術(shù)發(fā)展電子技術(shù)發(fā)展二、電子技術(shù)基礎(chǔ)簡介三、收音機(jī)原理簡介 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。從電子管電子技術(shù)的發(fā)展很大程度上反映在元器件的發(fā)展上。從電子管半導(dǎo)體管半導(dǎo)體管集成電路集成電路1904年年電子管問世電子管問世1947年年晶體管誕生晶體管誕生1958年集成電年集成電路研制成功路研制成功電子管、晶體管、集成電路比較電子管、晶體管、集成電路比較一、電子技術(shù)發(fā)展一、電子技術(shù)發(fā)展1 1、18831883年年-190

2、4-1904年，年，電子管的問世電子管的問世階段；階段；（一（一) )不可少的一步不可少的一步電子管的問世電子管的問世1883年年 愛迪生愛迪生 白熾照明燈白熾照明燈 1884年年 弗萊明弗萊明 20世紀(jì)初世紀(jì)初 有線電報(bào)有線電報(bào) 高頻無線電波高頻無線電波 高頻整流器高頻整流器 1904年年 弗萊明弗萊明 真空中加熱的電絲真空中加熱的電絲 板極板極 第一只電子管第一只電子管 二極管二極管 電子管收音機(jī)電子管收音機(jī) 德福雷斯特德福雷斯特 一個(gè)柵板一個(gè)柵板 第一只真空三極管第一只真空三極管 推動(dòng)了無線電電子學(xué)的蓬勃發(fā)展推動(dòng)了無線電電子學(xué)的蓬勃發(fā)展 年產(chǎn)年產(chǎn)10億只無線電電子管億只無線電電子管 電子

3、管除應(yīng)用于電話放大器、海上和空中通訊外，也電子管除應(yīng)用于電話放大器、海上和空中通訊外，也廣泛滲透到家庭娛樂領(lǐng)域，將新聞、教育節(jié)目、文藝和音廣泛滲透到家庭娛樂領(lǐng)域，將新聞、教育節(jié)目、文藝和音樂播送到千家萬戶。就連飛機(jī)、雷達(dá)、火箭的發(fā)明和進(jìn)一樂播送到千家萬戶。就連飛機(jī)、雷達(dá)、火箭的發(fā)明和進(jìn)一步發(fā)展，也有電子管的一臂之力。步發(fā)展，也有電子管的一臂之力。 l世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)用1.8萬只電子管，占地170m*2，重30t，耗電150kW。電子管的缺點(diǎn)電子管的缺點(diǎn) 十分笨重，能耗大、壽命短、噪聲大，制造工藝也十分復(fù)雜十分笨重，能耗大、壽命短、噪聲大，制造工藝也十分復(fù)雜 第二次世界大戰(zhàn)中，電子管的缺點(diǎn)更加

4、暴露無遺。在第二次世界大戰(zhàn)中，電子管的缺點(diǎn)更加暴露無遺。在雷達(dá)工作頻段上使用的普通的電子管，效果極不穩(wěn)定。移雷達(dá)工作頻段上使用的普通的電子管，效果極不穩(wěn)定。移動(dòng)式的軍用器械和設(shè)備上使用的電子管更加笨拙，易出故動(dòng)式的軍用器械和設(shè)備上使用的電子管更加笨拙，易出故障。因此，電子管本身固有的弱點(diǎn)和迫切的戰(zhàn)時(shí)需要，都障。因此，電子管本身固有的弱點(diǎn)和迫切的戰(zhàn)時(shí)需要，都促使許多科研單位和廣大科學(xué)家，集中精力，迅速研制成促使許多科研單位和廣大科學(xué)家，集中精力，迅速研制成功能取代電子管的固體元器件。功能取代電子管的固體元器件。 早在早在30年代年代 ，模仿制造真空三極管的方法來制造，模仿制造真空三極管的方法來制

5、造固體三極管固體三極管 ，這些嘗試毫無例外都失敗了。，這些嘗試毫無例外都失敗了。 在在1948年年 6月月30日，貝爾實(shí)驗(yàn)日，貝爾實(shí)驗(yàn)室首次在紐約向公眾展示了晶體管室首次在紐約向公眾展示了晶體管（肖克利、巴丁和布拉頓）。（肖克利、巴丁和布拉頓）。1956年獲最高科學(xué)獎(jiǎng)年獲最高科學(xué)獎(jiǎng)諾貝爾物理學(xué)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獎(jiǎng) 。 當(dāng)時(shí)的點(diǎn)接觸晶體管同礦石檢波當(dāng)時(shí)的點(diǎn)接觸晶體管同礦石檢波器一樣，利用觸須接點(diǎn)，很不穩(wěn)定，器一樣，利用觸須接點(diǎn)，很不穩(wěn)定，噪聲大，頻率低，放大功率小，性能噪聲大，頻率低，放大功率小，性能還趕不上電子管，制作又很困難。還趕不上電子管，制作又很困難。 晶體管之父晶體管之父-william

6、shockle(二二)、晶體管、晶體管-三條腿的魔術(shù)師三條腿的魔術(shù)師 1948年年11月，肖克利構(gòu)思出一種新型晶體月，肖克利構(gòu)思出一種新型晶體管，管， 其結(jié)構(gòu)像其結(jié)構(gòu)像“三明治三明治”夾心面包那樣，把夾心面包那樣，把N型半導(dǎo)體夾在兩層型半導(dǎo)體夾在兩層P型半導(dǎo)體之間。型半導(dǎo)體之間。 由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，研究和實(shí)驗(yàn)都由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，研究和實(shí)驗(yàn)都十分十分 困難。困難。直到直到1950年，人們才成功地制造年，人們才成功地制造出第一個(gè)出第一個(gè)PN結(jié)型晶體管結(jié)型晶體管。 （二）（二）晶體管晶體管-三條腿的魔術(shù)師三條腿的魔術(shù)師晶體管的出現(xiàn)晶體管的出現(xiàn) 是電子技術(shù)發(fā)展史上的一座里程碑！是電子技術(shù)發(fā)

7、展史上的一座里程碑！同電子管相比，同電子管相比， 晶體管具有諸多優(yōu)越性：晶體管具有諸多優(yōu)越性： 晶體管的構(gòu)件是沒有消耗的，晶體管的壽晶體管的構(gòu)件是沒有消耗的，晶體管的壽命一般比電命一般比電 子管長子管長 100到到1000倍倍 , 晶體管消耗電能極少，僅為電子管的十晶體管消耗電能極少，僅為電子管的十分之一或幾十分之一。分之一或幾十分之一。 晶體管不需預(yù)熱，一開機(jī)就工作晶體管不需預(yù)熱，一開機(jī)就工作 晶體管結(jié)實(shí)可靠，比電子管可靠晶體管結(jié)實(shí)可靠，比電子管可靠 100倍，耐沖擊、耐振動(dòng)，這都是電子管所倍，耐沖擊、耐振動(dòng)，這都是電子管所無法比擬的。無法比擬的。 另外，晶體管的體積只有電子管的十分之另外，

8、晶體管的體積只有電子管的十分之一到百分之一，放熱很少，可用于設(shè)計(jì)小型、一到百分之一，放熱很少，可用于設(shè)計(jì)小型、復(fù)雜、可靠的電路。晶體管的制造工藝雖然精復(fù)雜、可靠的電路。晶體管的制造工藝雖然精密，但工序簡便，有利于提高元器件的安裝密密，但工序簡便，有利于提高元器件的安裝密度。度。 自從自從1904年弗萊明發(fā)明真空二極管，年弗萊明發(fā)明真空二極管，1906年德年德福雷斯特發(fā)明真空三極管以來，電子學(xué)作為一門新福雷斯特發(fā)明真空三極管以來，電子學(xué)作為一門新興學(xué)科迅速發(fā)展起來。但是電子學(xué)真正突飛猛進(jìn)的興學(xué)科迅速發(fā)展起來。但是電子學(xué)真正突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，還應(yīng)該是從進(jìn)步，還應(yīng)該是從 晶體管發(fā)明以后開始的。尤其晶體

9、管發(fā)明以后開始的。尤其是是PN結(jié)型晶體管的出現(xiàn)，開辟了電子器件的新紀(jì)結(jié)型晶體管的出現(xiàn)，開辟了電子器件的新紀(jì)元，引起了一場電子技術(shù)的革命。元，引起了一場電子技術(shù)的革命。 晶體管的問世被譽(yù)為本世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，它晶體管的問世被譽(yù)為本世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，它解決了電子管存在的大部分問題。解決了電子管存在的大部分問題。 可是單個(gè)晶體管的出現(xiàn)，仍然不能滿足電子技可是單個(gè)晶體管的出現(xiàn)，仍然不能滿足電子技術(shù)飛速發(fā)展的需要。隨著電子技術(shù)應(yīng)用的不斷推廣術(shù)飛速發(fā)展的需要。隨著電子技術(shù)應(yīng)用的不斷推廣和電子產(chǎn)品發(fā)展的日趨復(fù)雜，電子設(shè)備中應(yīng)用的電和電子產(chǎn)品發(fā)展的日趨復(fù)雜，電子設(shè)備中應(yīng)用的電 子器件越來越多。子器件越

10、來越多。 比如二次世界大戰(zhàn)末出現(xiàn)的比如二次世界大戰(zhàn)末出現(xiàn)的B29轟炸機(jī)上裝轟炸機(jī)上裝有有1千個(gè)電子管和千個(gè)電子管和1萬多萬多 個(gè)無線電元件。個(gè)無線電元件。 1960年上市的通用型號(hào)計(jì)算機(jī)有年上市的通用型號(hào)計(jì)算機(jī)有10萬個(gè)二萬個(gè)二 極極管和管和 2.5萬個(gè)晶體管。萬個(gè)晶體管。 一個(gè)晶體管只能取代一個(gè)電子管，極為復(fù)雜的一個(gè)晶體管只能取代一個(gè)電子管，極為復(fù)雜的電子設(shè)備中就可能要用上百萬個(gè)晶體管。一個(gè)晶體電子設(shè)備中就可能要用上百萬個(gè)晶體管。一個(gè)晶體管有管有 3條腿，復(fù)雜一些的設(shè)備就可能有數(shù)百萬個(gè)焊條腿，復(fù)雜一些的設(shè)備就可能有數(shù)百萬個(gè)焊接點(diǎn)，稍一不慎，就極有可能出現(xiàn)故障。接點(diǎn)，稍一不慎，就極有可能出現(xiàn)故

11、障。 為確保設(shè)備的可靠性，縮小其重量和體積，為確保設(shè)備的可靠性，縮小其重量和體積，人們迫切需要在電子技術(shù)領(lǐng)域來一次新的突破。人們迫切需要在電子技術(shù)領(lǐng)域來一次新的突破。 1957年蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星。年蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星。這一震驚世界的消息引起了美國朝野的極大震這一震驚世界的消息引起了美國朝野的極大震動(dòng)，它嚴(yán)重挫傷了美國人的自尊心和優(yōu)越感，動(dòng)，它嚴(yán)重挫傷了美國人的自尊心和優(yōu)越感，發(fā)達(dá)的空間技術(shù)是建立在先進(jìn)的電子技術(shù)基礎(chǔ)發(fā)達(dá)的空間技術(shù)是建立在先進(jìn)的電子技術(shù)基礎(chǔ)上的。上的。 （三）電子線路的集大成者（三）電子線路的集大成者-集成電路集成電路 為奪得空間科技的為奪得空間科技的

12、領(lǐng)先地位，美國政府于領(lǐng)先地位，美國政府于1958年成立了國家航空和宇航局，負(fù)責(zé)軍事和年成立了國家航空和宇航局，負(fù)責(zé)軍事和宇航研究，為實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的小型化和輕量化，宇航研究，為實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的小型化和輕量化，投入了天文數(shù)字的經(jīng)費(fèi)。投入了天文數(shù)字的經(jīng)費(fèi)。 就是在這種激烈的軍備競賽的刺激下，在已有就是在這種激烈的軍備競賽的刺激下，在已有的晶體管技術(shù)的基礎(chǔ)上，一種新興技術(shù)誕生了，那的晶體管技術(shù)的基礎(chǔ)上，一種新興技術(shù)誕生了，那就是今天大放異彩的集成電路。就是今天大放異彩的集成電路。 有了集成電路，計(jì)算機(jī)、電視機(jī)等與人類社會(huì)有了集成電路，計(jì)算機(jī)、電視機(jī)等與人類社會(huì)生活密切相關(guān)的設(shè)備不僅體積小了，功能也越來生

13、活密切相關(guān)的設(shè)備不僅體積小了，功能也越來越齊全了，給現(xiàn)代人的工作、學(xué)習(xí)和娛樂帶來了越齊全了，給現(xiàn)代人的工作、學(xué)習(xí)和娛樂帶來了極大便利。極大便利。 那么，什么是集成電路呢？集成電路是在一塊那么，什么是集成電路呢？集成電路是在一塊幾平方毫米的極其微小的半導(dǎo)體晶片上，將成千上幾平方毫米的極其微小的半導(dǎo)體晶片上，將成千上萬的晶體管、電阻、電容、包括連接線做在一起。萬的晶體管、電阻、電容、包括連接線做在一起。真正是立錐之地布千軍。它是材料、元件、晶體管真正是立錐之地布千軍。它是材料、元件、晶體管三位一體的有機(jī)結(jié)合。三位一體的有機(jī)結(jié)合。 本質(zhì)上，本質(zhì)上， 集成電路是最先進(jìn)的晶體管集成電路是最先進(jìn)的晶體管外

14、延平面晶體制造工藝的延續(xù)。集成電路設(shè)想外延平面晶體制造工藝的延續(xù)。集成電路設(shè)想的提出，同晶體管密切相關(guān)的提出，同晶體管密切相關(guān)。 1952年，英國皇家雷達(dá)研究所的一位著名年，英國皇家雷達(dá)研究所的一位著名科學(xué)家達(dá)默，在一次會(huì)科學(xué)家達(dá)默，在一次會(huì) 議上曾指出：議上曾指出：“隨著隨著晶體管的出現(xiàn)和對(duì)半導(dǎo)體的全面研究，現(xiàn)在似晶體管的出現(xiàn)和對(duì)半導(dǎo)體的全面研究，現(xiàn)在似乎可以想象，未來電子設(shè)備是一種沒有連接線乎可以想象，未來電子設(shè)備是一種沒有連接線的固體組件。的固體組件?！?后來，一個(gè)叫基爾比的美國人步達(dá)默的后后來，一個(gè)叫基爾比的美國人步達(dá)默的后塵，走上了研究固體組件這條崎嶇的小塵，走上了研究固體組件這條崎

15、嶇的小 路?；贰；鶢柋犬厴I(yè)于伊利諾斯大學(xué)電機(jī)工程系。爾比畢業(yè)于伊利諾斯大學(xué)電機(jī)工程系。 1952年一個(gè)偶然機(jī)會(huì)，基爾比參加了貝爾年一個(gè)偶然機(jī)會(huì)，基爾比參加了貝爾實(shí)驗(yàn)室的晶體管講座。富于創(chuàng)造性的基爾比一實(shí)驗(yàn)室的晶體管講座。富于創(chuàng)造性的基爾比一下子就被晶體管這個(gè)小東西迷住了。當(dāng)時(shí)，他下子就被晶體管這個(gè)小東西迷住了。當(dāng)時(shí)，他在一家公司負(fù)責(zé)一項(xiàng)助聽器研究計(jì)劃。在一家公司負(fù)責(zé)一項(xiàng)助聽器研究計(jì)劃。 記不清多少次苦苦思索，多少回實(shí)驗(yàn)，多少次記不清多少次苦苦思索，多少回實(shí)驗(yàn)，多少次挫挫 折，經(jīng)過長時(shí)間的孤軍奮戰(zhàn)，到折，經(jīng)過長時(shí)間的孤軍奮戰(zhàn)，到1959年，一年，一塊集成電路板終于在基爾比的手中誕生了。塊集成電

16、路板終于在基爾比的手中誕生了。 在晶體管技術(shù)基礎(chǔ)上迅速發(fā)展起來的集成在晶體管技術(shù)基礎(chǔ)上迅速發(fā)展起來的集成電路，帶來了微電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)。微電子電路，帶來了微電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)。微電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，極大降低了晶體管的成本，技術(shù)的不斷進(jìn)步，極大降低了晶體管的成本，在在1960年，生產(chǎn)年，生產(chǎn) 1只晶體管要花只晶體管要花 10美元，而今美元，而今天，天，1只嵌入集成電路里的晶體管的成本還不到只嵌入集成電路里的晶體管的成本還不到1美分。美分。 這使晶體管的應(yīng)用更為廣泛了。這使晶體管的應(yīng)用更為廣泛了。 不僅如此，不僅如此，微電子技術(shù)通過微型化、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)化和機(jī)微電子技術(shù)通過微型化、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)

17、化和機(jī)器人化，將從根本上改變?nèi)祟惖纳?。它正在沖器人化，將從根本上改變?nèi)祟惖纳睢Ｋ跊_擊著人類生活的許多方面：勞動(dòng)生產(chǎn)、家庭、政擊著人類生活的許多方面：勞動(dòng)生產(chǎn)、家庭、政治、科學(xué)、治、科學(xué)、 戰(zhàn)爭與和平。戰(zhàn)爭與和平。電子技術(shù)的發(fā)展可分為四個(gè)階段：電子技術(shù)的發(fā)展可分為四個(gè)階段：第一階段，電子產(chǎn)品以第一階段，電子產(chǎn)品以電子管電子管為核心。為核心。第二階段，四十年代末世界上誕生了第一只半導(dǎo)第二階段，四十年代末世界上誕生了第一只半導(dǎo) 體三極管，在很大范圍內(nèi)取代了電子管。體三極管，在很大范圍內(nèi)取代了電子管。第三階段，五十年代末期，世界上出現(xiàn)了第一塊第三階段，五十年代末期，世界上出現(xiàn)了第一塊集成電路集

18、成電路第四階段，大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路第四階段，大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)。的出現(xiàn)。 半導(dǎo)體元器件的發(fā)展半導(dǎo)體元器件的發(fā)展l1947年年 貝爾實(shí)驗(yàn)室制成第一只晶體管貝爾實(shí)驗(yàn)室制成第一只晶體管l1958年年 集成電路集成電路l1969年年 大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路l1975年年 超大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路l1993年年 特大規(guī)模集成電路（特大規(guī)模集成電路（ULSI）:集成集成1000萬個(gè)晶體管萬個(gè)晶體管 l 66MHz奔騰處理器推出奔騰處理器推出,采用采用0.6工藝；工藝；l1994年年 巨大規(guī)模集成電路（巨大規(guī)模集成電路（GSI）:集成集成1億個(gè)晶體管的億個(gè)晶體

19、管的1GB l DRAMl1997年：年：300MHz奔騰奔騰問世問世,采用采用0.25工藝；工藝； l1999年：奔騰年：奔騰問世，問世，450MHz，0.25-0.18m工藝；工藝； l2000年年: 奔騰奔騰4，1.5GHz，0.18工藝工藝;1Gb RAM； l2001年：年：Intel宣布宣布2001年下半年采用年下半年采用0.13工藝。工藝。 l2003年：奔騰年：奔騰4 E系列推出，采用系列推出，采用90nm工藝。工藝。 2005年：年：intel 酷?？犷?系列上市，采用系列上市，采用65nm工藝。工藝。 2009年：年：intel酷睿酷睿i推出，推出，32納米工藝，下一代納米

20、工藝，下一代22納米納米工藝正在研發(fā)。工藝正在研發(fā)。2012年：年：22納米工藝的納米工藝的CPU已商品化。已商品化。納米工藝有沒有極限呢？納米工藝有沒有極限呢？摩爾摩爾定律：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，定律：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路集成電路上可容納的上可容納的晶晶體管體管數(shù)目，約每隔數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的提升一倍。換言之，每一美元所能買到的電腦電腦性能，性能，將每隔將每隔18個(gè)月翻兩倍以上。這一定律揭示了個(gè)月翻兩倍以上。這一定律揭示了信息技信息技術(shù)術(shù)進(jìn)步的速度。進(jìn)步的速度。戈登戈登摩爾摩爾（Gordon Moore） ，英特爾

21、英特爾（Intel）創(chuàng)始人。）創(chuàng)始人。有科學(xué)家預(yù)測，集成度還將按有科學(xué)家預(yù)測，集成度還將按10倍倍/6年的速年的速度增長，到度增長，到2015或或2020年達(dá)到飽和。年達(dá)到飽和。是飽和還是繼續(xù)？二、電子技術(shù)基礎(chǔ)簡介二、電子技術(shù)基礎(chǔ)簡介l1. 關(guān)于物質(zhì)的導(dǎo)電性關(guān)于物質(zhì)的導(dǎo)電性l2.二極管的單向?qū)щ娦远O管的單向?qū)щ娦詌3.三極管的放大作用三極管的放大作用l4.放大與反饋電路放大與反饋電路l5.直流電源直流電源l6.數(shù)字與編碼數(shù)字與編碼電子信息系統(tǒng)的組成模擬電子電路模擬電子電路數(shù)字電子電路（系統(tǒng)）數(shù)字電子電路（系統(tǒng)）傳感器傳感器接收器接收器隔離、濾隔離、濾波、放大波、放大運(yùn)算、轉(zhuǎn)運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、比較換

22、、比較功放功放模擬模擬- -數(shù)字混合電子電路數(shù)字混合電子電路模擬電子系統(tǒng)模擬電子系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1.關(guān)于物質(zhì)的導(dǎo)電性關(guān)于物質(zhì)的導(dǎo)電性l物質(zhì)的導(dǎo)電性取決于物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)： 1）導(dǎo)體：一般為低價(jià)元素，如銅、鋁等金屬，其最外層電子受原子核的束縛力很小，易掙脫束縛而成為自由電子。加外電場，定向運(yùn)動(dòng)，形成電流。 2）絕緣體：高價(jià)元素（如惰性氣體）和高分子物質(zhì)（如橡膠、塑料），最外層電子受原子核束縛力很強(qiáng)，不易掙脫。導(dǎo)電性極差。 3）半導(dǎo)體：外層電子受核的束縛力居中，導(dǎo)電性亦居）半導(dǎo)體：外層電子受核的束縛力居中，導(dǎo)電性亦居中，但具有獨(dú)特的性質(zhì)。中，但具有獨(dú)特的性質(zhì)。l半導(dǎo)體材料的制備半導(dǎo)體材料的制備-

23、可控思想可控思想原材料（si） 本征半導(dǎo)體 半導(dǎo)體提純摻雜（純度99.99999%）百萬分之一比例 四價(jià)硅中摻入五價(jià)磷四價(jià)硅中摻入五價(jià)磷形成形成N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體四價(jià)硅中摻入三價(jià)硼四價(jià)硅中摻入三價(jià)硼-P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體PNPN結(jié)結(jié)圖圖 PN 結(jié)的形成結(jié)的形成一、一、PN 結(jié)的形成結(jié)的形成2.二極管的單向?qū)щ娦远O管的單向?qū)щ娦?PN 結(jié)中載流子的運(yùn)動(dòng)結(jié)中載流子的運(yùn)動(dòng)耗盡層耗盡層空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)PN1. 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)2. 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成空間電荷區(qū)形成空間電荷區(qū)電 子 和 空 穴電 子 和 空 穴濃度差形成濃度差形成多數(shù)多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。 PN 結(jié)，耗結(jié)，耗盡層

24、。盡層。PN （動(dòng)畫1-3）3. 空間電荷區(qū)產(chǎn)生內(nèi)電場空間電荷區(qū)產(chǎn)生內(nèi)電場PN空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)內(nèi)電場內(nèi)電場Uho空間電荷區(qū)正負(fù)離子之間電位差空間電荷區(qū)正負(fù)離子之間電位差 Uho 電位壁壘電位壁壘； 內(nèi)電場內(nèi)電場；內(nèi)電場阻止多子的擴(kuò)散；內(nèi)電場阻止多子的擴(kuò)散 阻擋層阻擋層。4. 漂移運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場有利內(nèi)電場有利于少子運(yùn)動(dòng)于少子運(yùn)動(dòng)漂漂移。移。 少子的運(yùn)動(dòng)少子的運(yùn)動(dòng)與多子運(yùn)動(dòng)方向與多子運(yùn)動(dòng)方向相反相反 阻擋層阻擋層5. 擴(kuò)散與漂移的動(dòng)態(tài)平衡擴(kuò)散與漂移的動(dòng)態(tài)平衡擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使空間電荷區(qū)增大，擴(kuò)散電流逐漸減??；擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使空間電荷區(qū)增大，擴(kuò)散電流逐漸減?。浑S著內(nèi)電場的增強(qiáng)，漂移運(yùn)動(dòng)逐漸增加；隨著內(nèi)電場

25、的增強(qiáng)，漂移運(yùn)動(dòng)逐漸增加；當(dāng)擴(kuò)散電流與漂移電流相等時(shí)，當(dāng)擴(kuò)散電流與漂移電流相等時(shí)，PN 結(jié)總的電流等結(jié)總的電流等于零，空間電荷區(qū)的寬度達(dá)到穩(wěn)定。于零，空間電荷區(qū)的寬度達(dá)到穩(wěn)定。即即擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。PN1. 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，簡稱正偏。又稱正向偏置，簡稱正偏。外電場方向外電場方向內(nèi)電場方向內(nèi)電場方向耗盡層耗盡層VRI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 1.1.6PN什么是什么是PN結(jié)的單向結(jié)的單向?qū)щ娦裕繉?dǎo)電性？有什么作

26、用？有什么作用？在在 PN 結(jié)加上一個(gè)很小的正向電壓，即可得到較大的結(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)，外電場與內(nèi)電場的方向一致，增強(qiáng)了內(nèi)反向接法時(shí)，外電場與內(nèi)電場的方向一致，增強(qiáng)了內(nèi)電場的作用；電場的作用；外電場使空間電荷區(qū)變寬；外電場使空間電荷區(qū)變寬；不利于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，有利于漂移運(yùn)動(dòng)，漂移電流大于擴(kuò)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

27、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。耗盡層耗盡層圖圖 1.1.7PN 結(jié)加反相電壓時(shí)截止結(jié)加反相電壓時(shí)截止 反向電流又稱反向電流又稱反向飽和電流反向飽和電流。對(duì)溫度十分敏感對(duì)溫度十分敏感，隨著溫度升高，隨著溫度升高， IS 將急劇增大將急劇增大。PN外電場方向外電場方向內(nèi)電場方向內(nèi)電場方向VRIS 當(dāng)當(dāng) PN 結(jié)正向偏置時(shí)，回路中將產(chǎn)生一個(gè)較大的結(jié)正向偏置時(shí)，回路中將產(chǎn)生一個(gè)較大的正向電流，正向電流， PN 結(jié)處于結(jié)處于 導(dǎo)通狀態(tài)導(dǎo)通狀態(tài)； 當(dāng)當(dāng) PN 結(jié)反向偏置時(shí)，回路中反向電流非常小，結(jié)反向偏置時(shí)，回路中反向電流非常小，幾乎等于零，幾乎等于零， PN 結(jié)處于

28、結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)。 （動(dòng)畫1-4） （動(dòng)畫1-5）綜上所述：綜上所述：可見，可見， PN 結(jié)具有結(jié)具有單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦?。二極管二極管將將PN結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管。結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管。小功率小功率二極管二極管大功率大功率二極管二極管穩(wěn)壓穩(wěn)壓二極管二極管發(fā)光發(fā)光二極管二極管多子濃度高多子濃度高多子濃度很多子濃度很低，且很薄低，且很薄面積大面積大晶體管有三個(gè)極、三個(gè)區(qū)、兩個(gè)晶體管有三個(gè)極、三個(gè)區(qū)、兩個(gè)PN結(jié)。結(jié)。小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管為什么有孔？為什么有孔？3.三極管的電流放大作用三極管的電流放大作用晶體管的放大原理晶體管的放大原

29、理（集電結(jié)反偏），即（發(fā)射結(jié)正偏）放大的條件BECECBonBE0uuuUu 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流IE，復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電，復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電流流IB，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流IC。少數(shù)載流少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)子的運(yùn)動(dòng)因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量電子從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)電子從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少數(shù)擴(kuò)散到基區(qū)的電子與空穴復(fù)合數(shù)擴(kuò)散到基區(qū)的電子與空穴復(fù)合因集電區(qū)面積大，在外電場作用下大因集電區(qū)面積大，在外電場作用下大部分?jǐn)U散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)部分?jǐn)U散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)基區(qū)空穴

30、基區(qū)空穴的擴(kuò)散的擴(kuò)散l電流分配：電流分配： I IE EI IB BI IC C I IE E擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的電流擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的電流 I IB B復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成的電流復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成的電流 I IC C漂移運(yùn)動(dòng)形成的電流漂移運(yùn)動(dòng)形成的電流 BCBCiiII穿透電流穿透電流集電結(jié)反向電流集電結(jié)反向電流直流電流直流電流放大系數(shù)放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)在忽略穿透電流的情況下：可以認(rèn)為： 輸出特性曲線可以分為三個(gè)區(qū)域輸出特性曲線可以分為三個(gè)區(qū)域:飽和區(qū)飽和區(qū)iC受受uCE顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)uCE0.7 V。 此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏。此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正

31、偏。截止區(qū)截止區(qū)iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。的曲線的下方。 此時(shí)，發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。此時(shí)，發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。放大區(qū)放大區(qū)曲線基本平行等距。曲線基本平行等距。 此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。集電結(jié)反偏。該區(qū)中有：該區(qū)中有：BCII iCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI=40uABI=60uABI=80uABI=100uA飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū) 半導(dǎo)體三極管的型號(hào)第二位：第二位：A鍺鍺PNP管、管、B鍺鍺NPN管、管、 C硅硅PNP管、管、D硅硅NPN管管 第三位：第三位：X低頻小功率管、低頻小功率管、D低

32、頻大功率管、低頻大功率管、 G高頻小功率管、高頻小功率管、A高頻大功率管、高頻大功率管、K開關(guān)管開關(guān)管用字母表示材料用字母表示材料用字母表示器件的種類用字母表示器件的種類用數(shù)字表示同種器件型號(hào)的序號(hào)用數(shù)字表示同種器件型號(hào)的序號(hào)用字母表示同一型號(hào)中的不同規(guī)格用字母表示同一型號(hào)中的不同規(guī)格三極管三極管國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：3DG110B4 4 放大與反饋電路放大與反饋電路一、一、放大的概念放大的概念u放大的對(duì)象：變化量放大的對(duì)象：變化量u放大的本質(zhì)：能量的控制放大的本質(zhì)：能量的控制u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大u放大的基本要求：

33、不失真放大的基本要求：不失真放大的前提放大的前提判斷電路能否放判斷電路能否放大的基本出發(fā)點(diǎn)大的基本出發(fā)點(diǎn)VCC至少一路直流至少一路直流電源供電電源供電阻容耦合放大電路阻容耦合放大電路 放大電路輸出量的一部分或全部通過一定的方式放大電路輸出量的一部分或全部通過一定的方式引回到輸入回路，影響輸入，稱為反饋。引回到輸入回路，影響輸入，稱為反饋。反饋的基本概念反饋的基本概念5. 5. 直流電源簡介直流電源簡介直流電源的組成及各部分的作用直流電源的組成及各部分的作用改變電壓值改變電壓值通常為降壓通常為降壓交流變脈交流變脈動(dòng)的直流動(dòng)的直流減小脈動(dòng)減小脈動(dòng)1) 負(fù)載變化輸出電壓負(fù)載變化輸出電壓基本不變；基本

34、不變；2) 電網(wǎng)電壓變化輸出電網(wǎng)電壓變化輸出電壓基本不變。電壓基本不變。 直流電源是能量轉(zhuǎn)換電路，將直流電源是能量轉(zhuǎn)換電路，將220V（或或380V）50Hz的的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。交流電轉(zhuǎn)換為直流電。半波整流半波整流全波整流全波整流1 1單相半波整流電路單相半波整流電路u2的正半周，的正半周，D導(dǎo)通，導(dǎo)通， ADRLB，uO= u2 。 2uu2的負(fù)半周，的負(fù)半周，D截止，承受反向電壓，為截止，承受反向電壓，為u2； uO=0。2u1 1.1 .1單相橋式整流電路單相橋式整流電路u2的正半周的正半周 AD1RLD3B，uO= u2u2的負(fù)半周的負(fù)半周 B D2RLD4 A，uO= -u2四只

35、管子如何接？四只管子如何接？ 集成的橋式整流電集成的橋式整流電路稱為整流堆。路稱為整流堆。uOu2OO2電容電容濾波電路濾波電路充電充電放電速度與正弦放電速度與正弦波下降速度相似波下降速度相似按指數(shù)規(guī)律下降按指數(shù)規(guī)律下降濾波后，輸出電壓平均值增大，脈動(dòng)變小。濾波后，輸出電壓平均值增大，脈動(dòng)變小。 C 越大，越大， RL越大，越大，越大，越大，放電越慢，曲線越平滑，脈放電越慢，曲線越平滑，脈動(dòng)越小。動(dòng)越小。3. 3. 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路討論討論：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)依次選擇穩(wěn)壓管、依次選擇穩(wěn)壓管、 UI、 R、 C、U2、二極管二極管1. 輸出電壓、負(fù)載電流輸出電壓

36、、負(fù)載電流穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管2. 輸出電壓輸出電壓UI3. 輸出電壓、負(fù)載電流、穩(wěn)壓管電流、輸出電壓、負(fù)載電流、穩(wěn)壓管電流、 UI R4. UI 、 R 濾波電路的等效負(fù)載電阻濾波電路的等效負(fù)載電阻C5. UI U26. U2、 R中電流中電流整流二極管整流二極管 已知輸出電壓為已知輸出電壓為6V，負(fù)載電流為，負(fù)載電流為030mA。試試求求圖示電圖示電路的參數(shù)。路的參數(shù)。同相比例同相比例運(yùn)算電路運(yùn)算電路3.1具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路3.2集成穩(wěn)壓器集成穩(wěn)壓器（三端穩(wěn)壓器）（三端穩(wěn)壓器）輸出電壓：輸出電壓：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V輸出電流：輸出電流：1.5A（W7800）、

37、）、0.5A （W78M00）、）、0.1A（W78L00）1. W7800系列（1）簡介）簡介（2 2）基本應(yīng)用）基本應(yīng)用消除高頻噪聲消除高頻噪聲使使Co不通過不通過穩(wěn)壓器放電穩(wěn)壓器放電抵銷長線電感效應(yīng)，抵銷長線電感效應(yīng)，消除自激振蕩消除自激振蕩 將輸入端接整流濾波電路的輸出，將輸出端接負(fù)將輸入端接整流濾波電路的輸出，將輸出端接負(fù)載電阻，構(gòu)成串類型穩(wěn)壓電路。載電阻，構(gòu)成串類型穩(wěn)壓電路。 6. 6.數(shù)字與編碼數(shù)字與編碼1模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)l模擬信號(hào)模擬信號(hào)是指時(shí)間上和幅度上均為連續(xù)取值的是指時(shí)間上和幅度上均為連續(xù)取值的物理量。物理量。l在自然環(huán)境下，大多數(shù)物理信號(hào)都是模擬量。在自然環(huán)境下，大多

38、數(shù)物理信號(hào)都是模擬量。如溫度是一個(gè)模擬量，某一天的溫度在不同時(shí)如溫度是一個(gè)模擬量，某一天的溫度在不同時(shí)間的變化情況就是一條光滑、連續(xù)的曲線：間的變化情況就是一條光滑、連續(xù)的曲線：l數(shù)字信號(hào)是指時(shí)間上和幅度上均為離散取值的物理量。l可以把模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)，其方法是對(duì)可以把模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)，其方法是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，并用數(shù)字代碼表示后的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，并用數(shù)字代碼表示后的信號(hào)即為數(shù)字信號(hào)。信號(hào)即為數(shù)字信號(hào)。l用邏輯1和0表示的數(shù)字信號(hào)波形如下圖所示：數(shù)字電路的特點(diǎn)數(shù)字電路的特點(diǎn)l數(shù)字電路的結(jié)構(gòu)是以二值數(shù)字邏輯為基礎(chǔ)的，其數(shù)字電路的結(jié)構(gòu)是以二值數(shù)字邏輯為基礎(chǔ)的，其中的工作信號(hào)是離散的數(shù)字信號(hào)。電路中的電子中的工作信號(hào)是離散的數(shù)字信號(hào)。電路中的電子器件工作于開關(guān)狀態(tài)。器件工作于開關(guān)狀態(tài)。l數(shù)字系統(tǒng)一般容易設(shè)計(jì)。數(shù)字系統(tǒng)一般容易設(shè)計(jì)。l信息的處理、存儲(chǔ)和傳輸能力更強(qiáng)。信息的處理、存儲(chǔ)和傳輸能力更強(qiáng)。l數(shù)字系統(tǒng)的精確度及精度容易保存一致數(shù)字系統(tǒng)的精確度及精度容易保存一致。l數(shù)字電路抗干擾能力強(qiáng)。數(shù)字電路抗干擾能力強(qiáng)。l數(shù)字電路容易制造在數(shù)字電路容易制造在IC芯片上。芯片上。認(rèn)識(shí)二進(jìn)制數(shù)認(rèn)識(shí)二進(jìn)制數(shù)32101232101011.1011 2021 21 21 2021 280210.500.12511.625 認(rèn)識(shí)八進(jìn)制數(shù)認(rèn)識(shí)八進(jìn)制