電工學(xué)14章半導(dǎo)體器件及電子技術(shù)緒論(精美帶批注)

一、什么是電子技術(shù)

電子技術(shù)是根據(jù)電子學(xué)的原理，運(yùn)用電子器件設(shè)計(jì)和制造某種特定功能的電路以解決實(shí)際問題的科學(xué)，包括信息電子技術(shù)和電力電子技術(shù)兩大分支。信息電子技術(shù)包括Analog（模擬）電子技術(shù)和Digital（數(shù)字）電子技術(shù)。電子技術(shù)是對(duì)電子信號(hào)進(jìn)行處理的技術(shù)，處理的方式主要有：信號(hào)的發(fā)生、放大、濾波、轉(zhuǎn)換等。電子信息系統(tǒng)的組成模擬電子電路數(shù)字電子電路（系統(tǒng)）傳感器接收器隔離、濾波、放大運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、比較功放模擬-數(shù)字混合電子電路模擬電子系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)二、電子技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史電子管半導(dǎo)體分立元件集成電路真空二極管——弗萊明（JohnA.Fleming）1904真空三極管——李.德弗雷斯特（LeedeForest）1906年引發(fā)了電子學(xué)的革命

實(shí)現(xiàn)了電話業(yè)務(wù)和無線電通信可跨大陸進(jìn)行。晶體管——威廉.肖克利（WilliamShockley）沃爾特.布蘭坦（WalterBrattain）約翰.巴?。↗ohnBardeen）1947獲得諾貝爾獎(jiǎng)基爾比、諾伊斯；1958年，第一個(gè)半導(dǎo)體集成電路。2000年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?！盀楝F(xiàn)代信息技術(shù)奠定了基礎(chǔ)”。

第一片集成電路只有4個(gè)晶體管，而1997年一片集成電路中有40億個(gè)晶體管。分類三極管的個(gè)數(shù)典型集成電路小規(guī)模（SSI）<100邏輯門電路中規(guī)模（MSI）100～1000計(jì)數(shù)器、加法器大規(guī)模（LSI）1000～106小型存儲(chǔ)器、門陣列超大規(guī)模（VLSI）>106大型存儲(chǔ)器、微處理器、PLD集成電路按集成度分類:電子工業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)成為全球最大的單一行業(yè)三、電子技術(shù)應(yīng)用1946年世界上第一臺(tái)通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)ＥＮＩＡＣ

由17468個(gè)電子管、6萬個(gè)電阻器、1萬個(gè)電容器和6千個(gè)開關(guān)組成，重達(dá)30噸，占地160平方米，耗電174千瓦，耗資45萬美元。這臺(tái)計(jì)算機(jī)每秒只能運(yùn)行5千次加法運(yùn)算。1994年2月14日，美國副總統(tǒng)戈?duì)栐俅螁?dòng)，以紀(jì)念電子技術(shù)發(fā)展50年。四、電子技術(shù)的課程地位《電子技術(shù)基礎(chǔ)》是合訓(xùn)類和直通車機(jī)類學(xué)員必修的一門機(jī)電技術(shù)基礎(chǔ)課程?！獙W(xué)習(xí)工程技術(shù)理論——培養(yǎng)工程思維能力和工程應(yīng)用能力電子技術(shù)基礎(chǔ)60模擬電子技術(shù)28數(shù)字電子技術(shù)32半導(dǎo)體器件基本放大電路集成運(yùn)算放大器電子電路中的反饋存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件

門電路和組合邏輯電路

觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路

模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換

直流穩(wěn)壓電源五、電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容模擬量：時(shí)間和幅度上都連續(xù)的量一天中的溫度表示表示模擬量的信號(hào)稱為模擬信號(hào)。工作在模擬信號(hào)下的電子電路叫做模擬電路。2.數(shù)字量：時(shí)間和幅度上都離散的量數(shù)值大小和增減變化是某個(gè)最小數(shù)量單位的整數(shù)倍表示數(shù)字量的信號(hào)稱為數(shù)字信號(hào)。工作在數(shù)字信號(hào)下的電子電路叫做數(shù)字電路。數(shù)字電器取代傳統(tǒng)電器電子技術(shù)數(shù)字電路模擬電路10%從模擬電子學(xué)轉(zhuǎn)向數(shù)字電子學(xué)，一直是電子行業(yè)最重要的發(fā)展趨勢(shì)之一數(shù)字電路能否取代模擬電路？

90%模擬電路數(shù)字電路電路功能大小、相位、失真等數(shù)值運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和判斷三極管的工作狀態(tài)

線性放大區(qū)飽和或截止區(qū)，起開關(guān)作用

基本電路元件

晶體三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、集成運(yùn)算放大器編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、計(jì)數(shù)器等基本電路信號(hào)放大及運(yùn)算電路信號(hào)處理電路信號(hào)發(fā)生電路組合邏輯電路時(shí)序邏輯電路A/D，D/A轉(zhuǎn)換器工作環(huán)境大電流高電壓小電壓小電流低功耗數(shù)字電路與模擬電路相比有如下優(yōu)點(diǎn)：

1．電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，便于集成和系列化生產(chǎn),成本低，使用方便;

2．由數(shù)字電路組成的數(shù)字系統(tǒng)，工作準(zhǔn)確可靠，精度高;

3．不僅能完成數(shù)值運(yùn)算，還可以進(jìn)行邏輯運(yùn)算和判斷，在控制系統(tǒng)中這是不可缺少的．六、如何學(xué)好本課程4.中規(guī)模集成電路是重點(diǎn)，分立元件和小規(guī)模集成電路構(gòu)成的電路是基礎(chǔ)；突出器件和電路的外部特性，淡化其內(nèi)部結(jié)構(gòu)；5.注重理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)實(shí)踐能力和工程應(yīng)用能力；6.注意電路中常用定理在電子電路中的應(yīng)用。1.掌握基本概念、基本電路和基本分析方法。2.建立工程思維，注意定性分析估算的重要性3.學(xué)會(huì)辯證、全面地分析電子電路中的問題學(xué)習(xí)要求:

1．熟練掌握PN結(jié)的單向?qū)щ娦?、二極管的工作特性

；

2.熟練掌握晶體管的電流放大作用，熟練掌握晶體管

在放大區(qū)、截止區(qū)和飽和區(qū)工作時(shí)所需的外部條件

及工作特點(diǎn)，熟練掌握晶體管伏安特性曲線；

3．掌握二極管、穩(wěn)壓管、晶體管的主要參數(shù)；

4．掌握晶體管的結(jié)構(gòu)、分類；

5．了解P型、N型半導(dǎo)體的特點(diǎn)及PN結(jié)的形成機(jī)理；

6.了解光電器件的基本結(jié)構(gòu)、基本原理和用途。重點(diǎn)：二極管的單向?qū)щ娦裕€(wěn)壓管的工作原理，晶體管的放大作用及晶體管在放大區(qū)、截止區(qū)和飽和區(qū)工作時(shí)所需的外部條件。

難點(diǎn)：晶體管的工作原理。第14章二極管和晶體管14.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性

導(dǎo)體——鐵、鋁、銅等低價(jià)金屬元素。

絕緣體——惰性氣體、橡膠等。

半導(dǎo)體——硅（Si）、鍺（Ge）、硒、大多數(shù)金屬氧化物（氧化亞銅

）和硫化物（硫化鎘

）等四價(jià)元素。14.1.1本征半導(dǎo)體完全純凈的、晶格完整的半導(dǎo)體。無雜質(zhì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)一、什么是本征半導(dǎo)體GeSi硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)二、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)自由電子空穴

自由電子與空穴相碰同時(shí)消失，稱為復(fù)合。共價(jià)鍵動(dòng)態(tài)平衡兩種載流子

外加電場(chǎng)時(shí)，形成電子電流和空穴電流。由于載流子數(shù)目很少，故導(dǎo)電性很差。

溫度對(duì)半導(dǎo)體器件的性能影響很大。三、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子磷（P）

自由電子導(dǎo)電成為主要方式，稱為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體。多數(shù)載流子

空穴比未加雜質(zhì)時(shí)的數(shù)目多了？少了？為什么？14.1.2N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體一、N型半導(dǎo)體硼（B）多數(shù)載流子

在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，溫度變化時(shí)，載流子的數(shù)目變化嗎？少子與多子變化的數(shù)目相同嗎？少子與多子濃度的變化相同嗎？二、P型半導(dǎo)體

空穴導(dǎo)電成為主要方式，稱為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。

為什么不直接用金屬導(dǎo)體?擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)P區(qū)空穴濃度遠(yuǎn)高于N區(qū)。N區(qū)自由電子濃度遠(yuǎn)高于P區(qū)。

擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生內(nèi)電場(chǎng)14.2PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?/p>

參與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)的載流子數(shù)目相同，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，就形成了PN結(jié)。漂移運(yùn)