模電教案0-1市公開課一等獎(jiǎng)百校聯(lián)賽優(yōu)質(zhì)課金獎(jiǎng)名師賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1）系統(tǒng)觀念：一個(gè)電路從信號(hào)輸入、中間處理到最終輸出，各級(jí)之間增益分配、參數(shù)設(shè)置、邏輯關(guān)系都是相互協(xié)調(diào)、相互制約，只有通盤考慮、全方面調(diào)試才能取得理想效果——系統(tǒng)集成能力、綜合應(yīng)用能力、仿真能力培養(yǎng)

2）工程觀念：數(shù)學(xué)、物理嚴(yán)格論證及準(zhǔn)確計(jì)算到工程實(shí)際之間往往有很大差距，電子技術(shù)中“忽略次要，抓住主要”方法使思維更切合工程實(shí)際——工程觀念培養(yǎng)第0章導(dǎo)言1/31第0章導(dǎo)言一電信號(hào)1.信號(hào)溫度、壓力、流量、聲音、圖像電信號(hào)（電壓、電流）——輕易傳送和控制信息載體2/31第0章導(dǎo)言一電信號(hào)2.模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)在時(shí)間和幅度上都是連續(xù)改變信號(hào)，在一定動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)可取任意值。模擬電路處理模擬信號(hào)電路0f(t)t3/31第0章導(dǎo)言一電信號(hào)2.模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)在時(shí)間和數(shù)值上含有離散性，只有高低兩種電平（0、1）01010101010100111010001010011111000111001110000010004/31第0章導(dǎo)言二電子信息系統(tǒng)1.電子系統(tǒng)組成壓力1壓力2溫度1溫度2...傳感器...傳感器傳感器傳感器...放大濾波疊加組合數(shù)模轉(zhuǎn)換電路模數(shù)轉(zhuǎn)換電路計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理...驅(qū)動(dòng)電路...驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路...執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)模擬電子技術(shù)數(shù)字信號(hào)處理模擬電子技術(shù)

由基本電路組成含有特定功效電路整體。5/31第0章導(dǎo)言二電子信息系統(tǒng)2.電子系統(tǒng)中模擬電路處理在時(shí)間和數(shù)值上連續(xù)改變量，主要為信號(hào)放大、整形、波形產(chǎn)生和變換放大電路濾波電路運(yùn)算電路信號(hào)轉(zhuǎn)換電路信號(hào)發(fā)生電路直流電源6/31第0章導(dǎo)言二電子信息系統(tǒng)3.電子系統(tǒng)組成標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)預(yù)期功效和滿足性能指標(biāo)系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行，有一定抗干擾能力電路盡可能簡(jiǎn)單系統(tǒng)可測(cè)性電路和元器件選擇等綜合考慮7/31第0章導(dǎo)言三模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程

本課程是一門技術(shù)基礎(chǔ)課。研究?jī)?nèi)容以器件為基礎(chǔ)、以信號(hào)為根本，研究各種模擬電子電路工作原理、特點(diǎn)及性能指標(biāo)等特點(diǎn):能夠?qū)ζ胀ㄐ浴T用電子電路進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)較簡(jiǎn)單單元電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。教學(xué)目標(biāo):

實(shí)踐性很強(qiáng)定性分析、估算、等效電路

以工程實(shí)踐觀點(diǎn)來處理電路中一些問題。調(diào)試、故障判斷與排除8/31第0章導(dǎo)言三模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程怎樣學(xué)好模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課1）掌握基本概念、基本理論和基本分析方法2）抓規(guī)律，重視基本內(nèi)容，一些基本電路、慣用電路能記住并畫出來3）靈活處理，注意慣用近似方法4）舉一反三，多做各種練習(xí)9/311.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)一、本征半導(dǎo)體(IntrinsicSemiconductors)——完全純凈、含有晶體結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體導(dǎo)體：電阻率小于10－4Ωcm，載流子為自由電子絕緣體：電阻率大于109物質(zhì)，基本無自由流子1、半導(dǎo)體半導(dǎo)體：導(dǎo)電特征介于導(dǎo)體和絕緣體之間經(jīng)典半導(dǎo)體有硅Si和鍺Ge等10/311.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)一、本征半導(dǎo)體硅原子Si電子對(duì)2、本征半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵價(jià)電子+4+4+4+4+411/311.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)一、本征半導(dǎo)體硅原子Si3、本征半導(dǎo)體中兩種載流子+4自由電子空穴取得能量+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4載流子空穴自由電子12/311.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)一、本征半導(dǎo)體1）電子被激發(fā)后，出現(xiàn)空穴，自由電子和空穴都能在外加電場(chǎng)作用下產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)形成電流。3、本征半導(dǎo)體中兩種載流子2）空穴移動(dòng)是束縛電子在共價(jià)鍵內(nèi)移動(dòng)，和已擺脫共價(jià)鍵自由電子完全不一樣。3）在本征半導(dǎo)體內(nèi)自由電子和空穴是成對(duì)出現(xiàn)13/311.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)一、本征半導(dǎo)體3、本征半導(dǎo)體中兩種載流子導(dǎo)電特點(diǎn)：1）輕易受環(huán)境原因影響（溫度、光照等）：半導(dǎo)體對(duì)價(jià)電子束縛較弱，當(dāng)半導(dǎo)體受到外界光和熱刺激時(shí)，釋放價(jià)電子，使導(dǎo)電能力發(fā)生顯著改變。2）摻雜能夠顯著提升導(dǎo)電能力：當(dāng)純凈半導(dǎo)體加入微量雜質(zhì)時(shí)，半導(dǎo)體導(dǎo)電能力將有顯著增加。14/311.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)一、本征半導(dǎo)體3、本征半導(dǎo)體中兩種載流子例：純凈硅晶體中硅原子數(shù)為1022/cm3數(shù)量級(jí)在室溫下，載流子濃度為1010數(shù)量級(jí)摻入百萬分之一雜質(zhì)（1/106），即雜質(zhì)濃度為1022×（1/106）=1016數(shù)量級(jí)摻雜后載流子濃度為1016+1010，約為1016數(shù)量級(jí)比摻雜前載流子增加106，即一百萬倍。15/311.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)一、本征半導(dǎo)體4、本征半導(dǎo)體中載流子濃度T——熱力學(xué)溫度k——波爾茲曼常數(shù)EGO——熱力學(xué)零度時(shí)破壞共價(jià)鍵所需能量(電子伏)K1——半導(dǎo)體載流子相關(guān)常量16/311.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)二、雜質(zhì)半導(dǎo)體硅原子+五價(jià)元素Si+P（少數(shù)）自由電子空穴多數(shù)載流子1、N(Negative)型半導(dǎo)體自由電子+4+5+4+4+4+4+4+4+417/311.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)二、雜質(zhì)半導(dǎo)體硅原子+五價(jià)元素Si+P（少數(shù)）自由電子空穴多數(shù)載流子1、N(Negative)型半導(dǎo)體+4+5+4+4+4+4+4+4+4正離子18/311.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)二、雜質(zhì)半導(dǎo)體硅原子+三價(jià)元素Si+B（少數(shù)）自由電子空穴2、P(Positive)型半導(dǎo)體空穴+4+3+4+4+4+4+4+4+4多數(shù)載流子19/311.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)二、雜質(zhì)半導(dǎo)體硅原子+三價(jià)元素Si+B（少數(shù)）自由電子空穴2、P(Positive)型半導(dǎo)體+4+3+4+4+4+4+4+4+4多數(shù)載流子負(fù)離子20/311.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)三、PN結(jié)1、PN結(jié)形成N型多數(shù)載流子為自由電子P型多數(shù)載流子為空穴濃度差——擴(kuò)散

空穴負(fù)離子正離子自由電子+P區(qū)N區(qū)———————————————++++++++++++++21/311.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)三、PN結(jié)1、PN結(jié)形成擴(kuò)散+P區(qū)N區(qū)———————————————++++++++++++++空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)方向負(fù)離子正離子空間電荷區(qū)加寬電場(chǎng)加強(qiáng)阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)力作用載流子漂移運(yùn)動(dòng)平衡PN結(jié)（耗盡層）22/311.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)三、PN結(jié)2、PN結(jié)單向?qū)щ娦?P區(qū)N區(qū)——————+++++空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)——————++++++外電場(chǎng)PN結(jié)加正向電壓正向偏置導(dǎo)通RE空間電荷區(qū)變窄擴(kuò)散電流大+P區(qū)N區(qū)——————+++++空間電荷區(qū)——————++++++23/311.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)三、PN結(jié)2、PN結(jié)單向?qū)щ娦?P區(qū)N區(qū)——————+++++空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)——————++++++外電場(chǎng)REI≈0PN結(jié)加反向電壓反向偏置截止空間電荷區(qū)變寬擴(kuò)散電流小加強(qiáng)漂移運(yùn)動(dòng)24/311.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)三、PN結(jié)2、PN結(jié)單向?qū)щ娦訮N結(jié)加正向電壓，導(dǎo)通，正向電流很大，正向電阻很小，可視為短路；PN結(jié)加反向電壓，截止，反向電流很小，反向電阻很大，可視為開路25/311.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)三、PN結(jié)3、PN結(jié)電流方程反向飽和電流電子電量波爾茲曼常數(shù)熱力學(xué)溫度UT——溫度電壓當(dāng)量在常溫下（T=300K）26/311.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)三、PN結(jié)4、PN結(jié)伏安特征正向特征反向特征0uiU(BR)陡峭電阻小正向?qū)ㄌ卣髌教狗聪蚪刂挂欢囟葪l件下，由本征激發(fā)決定少子濃度是一定非線性27/311.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)三、PN結(jié)4、PN結(jié)伏安特征0uU(BR)功率過大發(fā)燒——熱擊穿齊納擊穿雪崩擊穿電壓過大——電擊穿當(dāng)PN結(jié)反向電壓增加到一定數(shù)值時(shí)，反向電流突然快速增加——PN結(jié)反向擊穿i28/311.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)三、PN結(jié)4、PN結(jié)伏安特征齊納擊穿：高摻雜情況下，耗盡層很窄，易形成強(qiáng)電場(chǎng)，而破壞共價(jià)鍵，使價(jià)電子脫離共價(jià)鍵束縛形成電子－空穴對(duì)，致使電流急劇增加。雪崩擊穿：假如攙雜