模拟电子技术学习指导与习题解答讲解.docVIP

第1章 绪 论 1.1 教 学 要 求 本章是模拟电子技术课程教学的开篇，旨在让学生对这门课程的发展历程、课程内容、特点和学习方法进行了解，以唤醒学生的学习兴趣，激发学生的学习欲望。 1.2 基 本 概 念 1. 信号及其分类 信号是携带信息的载体，可以分为模拟信号和数字信号两大类。模拟信号是指在时间上和幅度上均具有连续性的信号，从宏观上看，我们周围的大多数物理量都是时间连续、数值连续的变量，如压力、温度及转速等。这些变量通过相应的传感器都可转换为模拟信号。数字信号是指幅度随时间不连续变化的、离散的信号，如电报码和用电平的高与低表示的二值逻辑信号等。 2. 电子线路及其分类 用于产生、传输和处理模拟信号的电子电路称为模拟电路，如放大电路、滤波电路、电压/电流变换电路等，典型设备有收音机、电视机、扩音机等；用于产生、传输和处理数字信号的电子电路称为数字电路，典型设备是电子计算机等。模拟电路和数字电路统称为电子线路。目前，模拟电路和数字电路的结合越来越广泛，在技术上正趋向于把模拟信号数字化，以获取更好的效果，如数码相机、数码电视机等。 3. 电子技术及其分类 电子技术是研究电子器件、电子电路和电子系统及其应用的科学技术，可分为模拟电子技术和数字电子技术。研究模拟电路的电子技术就是模拟电子技术，研究数字电路的电子技术就是数字电子技术。 4. 电子管 电子管就是一个特殊的灯泡，不过除灯丝以外还有几个极里面的灯丝与极都有连线与各自的管脚相连。最简单的电子管是二极管，它有两个极(阴极和阳极，有的灯丝还兼作阴极)，阴极有发射电子的作用，阳极有接收电子的作用有单向导电的特性，可用作整流和检波。增加一个栅极就成了三极管，栅极能控制电流，栅极上很小的电流变化，引起阳极很大的电流变化，所以，三极管有放大作用。通俗地说，晶体管是半导体做的固体电子元件像金银铜铁等金属，它们导电性能好，叫做导体木材、玻璃、陶瓷、云母等不易导电，叫做绝缘体导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，叫半导体晶体管就是用半导体材料制成的这类材料最常见的便是锗和硅两种晶体管的出现是电子技术之树上绽开的一朵绚丽多彩的奇葩电子管相比，晶体管具有诸多优越性：晶体管的构件是没有消耗的晶体管消耗电子极少，仅为电子管的十分之一或几十分之一晶体管不需预热，一开机就工作晶体管结实可靠，比电子管可靠100倍，耐冲击、耐振动集成电路是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体集成电路具有体积小重量轻引出线和焊接点少寿命长可靠性高性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。 1) 本征半导体 硅(Si)和锗(Ge)是具有四个共价键结构的半导体材料，如图2.1所示。 纯净且具有完整晶体结构的半导体称为本征半导体。在一定的温度下，本征半导体内最重要的物理现象是本征激发(又称热激发或产生)，如图2.2所示。本征激发产生两种带电性质相反的载流子——自由电子和空穴。温度越高，本征激发越强。 图2.1 本征硅或锗的晶体结构 图2.2 本征激发产生自由电子空穴对 2) 杂质半导体 在本征硅(或锗)中掺入微量五价(或三价)元素后形成N型(或P型)杂质半导体。N型半导体如图2.3所示，P型半导体如图2.4所示。 图2.3 N型半导体 图2.4 P 型半导体 N型(P型)半导体产生自由电子和杂质正离子对(空穴和杂质负离子对)。由于杂质电离，N型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴；而P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。在常温下，多子少子。多子浓度和掺杂浓度有关，几乎等于杂质浓度，与温度无关；而少子浓度是温度的敏感函数。杂质半导体的电导率比本征半导体高很多。 3) 半导体中的两种电流 半导体中存在因内电场作用产生的少数载流子漂移电流(这与金属导电一致)，以及因载流子浓度差而产生的多数载流子扩散电流。 2. PN结的基本知识 1) PN结 在具有完整晶格的P型和N型材料的物理界面附近，会形成一个特殊的薄层——PN结，如图2.5所示。 图2.5 PN结的形成 当浓度差引起的多子的扩散运动和内电场引起的少子的漂移运动达到动态平衡时，就形成了PN结。 2) PN结的单向导电性 PN结加正向偏置时，能形成较大的正