電工學14章半導體器件及電子技術緒論(精美帶批注)

一、什么是電子技術

電子技術是根據(jù)電子學的原理，運用電子器件設計和制造某種特定功能的電路以解決實際問題的科學，包括信息電子技術和電力電子技術兩大分支。信息電子技術包括Analog（模擬）電子技術和Digital（數(shù)字）電子技術。電子技術是對電子信號進行處理的技術，處理的方式主要有：信號的發(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)行機構二、電子技術發(fā)展簡史電子管半導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)了電子學的革命

實現(xiàn)了電話業(yè)務和無線電通信可跨大陸進行。晶體管——威廉.肖克利（WilliamShockley）沃爾特.布蘭坦（WalterBrattain）約翰.巴?。↗ohnBardeen）1947獲得諾貝爾獎基爾比、諾伊斯；1958年，第一個半導體集成電路。2000年獲諾貝爾物理學獎。“為現(xiàn)代信息技術奠定了基礎”。

第一片集成電路只有4個晶體管，而1997年一片集成電路中有40億個晶體管。分類三極管的個數(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計數(shù)器、加法器大規(guī)模（LSI）1000～106小型存儲器、門陣列超大規(guī)模（VLSI）>106大型存儲器、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、電子技術應用1946年世界上第一臺通用數(shù)字電子計算機ＥＮＩＡＣ

由17468個電子管、6萬個電阻器、1萬個電容器和6千個開關組成，重達30噸，占地160平方米，耗電174千瓦，耗資45萬美元。這臺計算機每秒只能運行5千次加法運算。1994年2月14日，美國副總統(tǒng)戈爾再次啟動，以紀念電子技術發(fā)展50年。四、電子技術的課程地位《電子技術基礎》是合訓類和直通車機類學員必修的一門機電技術基礎課程?！獙W習工程技術理論——培養(yǎng)工程思維能力和工程應用能力電子技術基礎60模擬電子技術28數(shù)字電子技術32半導體器件基本放大電路集成運算放大器電子電路中的反饋存儲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、電子技術基礎教學內(nèi)容模擬量：時間和幅度上都連續(xù)的量一天中的溫度表示表示模擬量的信號稱為模擬信號。工作在模擬信號下的電子電路叫做模擬電路。2.數(shù)字量：時間和幅度上都離散的量數(shù)值大小和增減變化是某個最小數(shù)量單位的整數(shù)倍表示數(shù)字量的信號稱為數(shù)字信號。工作在數(shù)字信號下的電子電路叫做數(shù)字電路。數(shù)字電器取代傳統(tǒng)電器電子技術數(shù)字電路模擬電路10%從模擬電子學轉(zhuǎn)向數(shù)字電子學，一直是電子行業(yè)最重要的發(fā)展趨勢之一數(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)值運算、邏輯運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)，起開關作用

基本電路元件

晶體三極管、場效應管、集成運算放大器編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、計數(shù)器等基本電路信號放大及運算電路信號處理電路信號發(fā)生電路組合邏輯電路時序邏輯電路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：

1．電路結構簡單，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)，工作準確可靠，精度高;

3．不僅能完成數(shù)值運算，還可以進行邏輯運算和判斷，在控制系統(tǒng)中這是不可缺少的．六、如何學好本課程4.中規(guī)模集成電路是重點，分立元件和小規(guī)模集成電路構成的電路是基礎；突出器件和電路的外部特性，淡化其內(nèi)部結構；5.注重理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)實踐能力和工程應用能力；6.注意電路中常用定理在電子電路中的應用。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.學會辯證、全面地分析電子電路中的問題學習要求:

1．熟練掌握PN結的單向?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)工作時所需的外部條件

及工作特點，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．掌握晶體管的結構、分類；

5．了解P型、N型半導體的特點及PN結的形成機理；

6.了解光電器件的基本結構、基本原理和用途。重點：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)工作時所需的外部條件。

難點：晶體管的工作原理。第14章二極管和晶體管14.1半導體的導電特性

導體——鐵、鋁、銅等低價金屬元素。

絕緣體——惰性氣體、橡膠等。

半導體——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

）等四價元素。14.1.1本征半導體完全純凈的、晶格完整的半導體。無雜質(zhì)穩(wěn)定的結構一、什么是本征半導體GeSi硅和鍺的晶體結構二、本征半導體的結構自由電子空穴

自由電子與空穴相碰同時消失，稱為復合。共價鍵動態(tài)平衡兩種載流子

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

溫度對半導體器件的性能影響很大。三、本征半導體中的兩種載流子磷（P）

自由電子導電成為主要方式，稱為電子半導體或N型半導體。多數(shù)載流子

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

在雜質(zhì)半導體中，溫度變化時，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型半導體

空穴導電成為主要方式，稱為空穴半導體或P型半導體。

為什么不直接用金屬導體?擴散運動P區(qū)空穴濃度遠高于N區(qū)。N區(qū)自由電子濃度遠高于P區(qū)。

擴散運動產(chǎn)生內(nèi)電場14.2PN結及其單向?qū)щ娦?/p>

參與擴散運動和漂移運動的載流子數(shù)目相同，達到動態(tài)平衡，就形成了PN結。漂移運