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教师: 教师:冼立勤

2010年9月
办公室:主楼1018 电话: 办公室:主楼1018 电话:83635090 xianliqin@besti.edu.cn

绪论
一、什么是电子技术? 什么是电子技术 电子技术是一门研究电子器件及其应用的科学技术。 电子技术是一门研究电子器件及其应用的科学技术。 二、发展历程: 发展历程: 以电子器件的更新换代为标志! 以电子器件的更新换代为标志! 电子学百年发展史上三个重要里程碑: 电子学百年发展史上三个重要里程碑: 1904年电子管发明(真正进入电子时代) 1904年电子管发明(真正进入电子时代) 年电子管发明 1948年晶体管问世 1948年晶体管问世 1958年集成电路出现(SSI、MSI、LSI、 年集成电路出现(SSI 1958年集成电路出现(SSI、MSI、LSI、VLSI)

三、电子技术的应用: 电子技术的应用: 渗透到社会生产和生活的一切领域。 渗透到社会生产和生活的一切领域。 例如:数字计算机、传真机、手机、 例如:数字计算机、传真机、手机、卫星通讯设 网络设备、家庭音响、数字相机、录象机、 备、网络设备、家庭音响、数字相机、录象机、 电视机 … …

数码照相机

数码摄像机

彩色打印机

彩色投影机

关于模拟电路
模拟信号:时间上、数值上都是连续的信号。 模拟信号:时间上、数值上都是连续的信号。 数字信号:时间上、数值上都是离散的信号。 数字信号:时间上、数值上都是离散的信号。 模拟电路功能:实现信号的放大、运算、产生和变换。 模拟电路功能:实现信号的放大、运算、产生和变换。 模拟电路分析方法:图解法和微变等效电路法。 模拟电路分析方法:图解法和微变等效电路法。

电子系统
温度 压力 流量 液位 声音 等等 传感器 信号的 提取 信号的 预处理 信号的 加工 信号的 驱动与执行

A/D转换 转换

数字系统

D/A转换 转换

课程目的 课程目的
? 掌握基本概念、基本电路、基本分析方法。 掌握基本概念、基本电路、基本分析方法。

? 具有能够继续深入学习和接收电子技术新发展的能力, 具有能够继续深入学习和接收电子技术新发展的能力, 将所学知识用于本专业的能力。 将所学知识用于本专业的能力。

怎样学好模拟电子技术 怎样学好模拟电子技术 学好
努力学习,独立思考, 努力学习,独立思考,善于提问 注重分析问题能力和解决问题能力的培养。 注重分析问题能力和解决问题能力的培养。

的留言: 学兄学姐对学弟学妹的留言:
只要认真、有恒心,模电并不难。 只要认真、有恒心,模电并不难。 (083218) ) 请珍惜上课时光,跟紧老师。 请珍惜上课时光,跟紧老师。(083209) ) 抓住课堂上的时间是最明智的选择。 抓住课堂上的时间是最明智的选择。(083203) ) 只要用心去做,没有什么是不可能的。 只要用心去做,没有什么是不可能的。 (083220) ) 逆水行舟,不进则退。 逆水行舟,不进则退。 (083216) ) 想要学好模电不容易,但是只要肯下工夫就一定能学好。 想要学好模电不容易,但是只要肯下工夫就一定能学好。(3132) ) 学习模电要脚踏实地。 学习模电要脚踏实地。 (083118) ) 多给自己一些信心,相信你可以做到! 多给自己一些信心,相信你可以做到! (083106) ) 学习模电是需要下工夫的。 学习模电是需要下工夫的。 (083114) ) 模电很难,但只要用心去学,就一定能学会。 模电很难,但只要用心去学,就一定能学会。 (083104) ) 这门课很难,也很有意思。 (083101) 这门课很难,也很有意思。 )

参 考 书: 电子电路分析与设计(影印版) 电子电路分析与设计(影印版) 模拟电子技术基础习题解答 帮你学模拟电子技术基础 Neaman著 著 华成英 编 华成英主编

考试方式 笔试, 笔试,闭卷 答疑地点:主楼 房间; 答疑地点:主楼1018房间; 房间 答疑时间:周五 答疑时间:周五14:00--16:00; ; 交作业时间:周三上课铃响之前。 交作业时间:周三上课铃响之前。

成绩统计
总成绩分配:期末考试成绩70% 总成绩分配 平时成绩 30%
迟交一次扣5分 迟交一次扣 分 缺交一次扣10分 缺交一次扣 分

平时成绩分配: 作业成绩40% 平时成绩分配 考勤成绩20% 测验成绩40%

迟到一次扣5分 迟到一次扣 分 缺勤一次扣10分 缺勤一次扣 分

课堂回答问题 一次加10分 一次加 分!

第一章 常用半导体器件
? ? ? 1.1 1.2 1.3 半导体基础知识 半导体二极管 双极型晶体管

半导体器件的外特性和主要参数。 重点:半导体器件的外特性和主要参数。

1.1 半导体基础知识
1.1.1 本征半导体
纯净的半导体称:本征半导体。 纯净的半导体称:本征半导体。 本征半导体中有两种载流子: 本征半导体中有两种载流子: 自由电子 (带负电) 带负电) 空穴 (带正电) 带正电)

1.1.2 杂质半导体
在本征半导体中,掺入一定量的杂质元素,就形成杂质半导体。 在本征半导体中,掺入一定量的杂质元素,就形成杂质半导体。 杂质半导体 P型半导体 —— 在本征半导体中, 掺入三价杂质如(硼、 型半导体 在本征半导体中, 掺入三价杂质如( 镓等),称为P型 空穴型)半导体。 ),称为 镓等),称为 型(空穴型)半导体。 N型半导体 —— 在本征半导体中,掺入五价杂质(磷、砷 型半导体 在本征半导体中,掺入五价杂质( ),称为 称为N型 电子型)半导体。 等),称为 型(电子型)半导体。

1.1.3 PN结 结
一、PN结的形成 结的形成 在一块完整的硅片(锗片) 在一块完整的硅片(锗片)上,用不同的掺杂工艺使 其一边形成N型半导体,另一边形成P型半导体, 其一边形成N型半导体,另一边形成P型半导体,则在两种 半导体的交界面附近就形成了PN结 半导体的交界面附近就形成了PN结。

N区 区

P区 区

PN结是各种半导体器件的基础结构。 PN结是各种半导体器件的基础结构。 结是各种半导体器件的基础结构

二、 PN结单向导电性 结单向导电性
1、 PN结加正向电压 、 结加正向电压 区接正( 正向偏置 P区接正(高电位) 区接正 高电位) N区接负(低电位) 区接负( 区接负 低电位) PN结正偏,形成较大正向电流 结正偏, 结正偏 ——PN结正偏导通。 结正偏导通。 结正偏导通 N区 区 P区 区

外电场

2、 PN结加反向电压 、 结加反向电压 区接正( 反向偏置 N区接正(高电位) 区接正 高电位) P区接负(低电位) 区接负( 区接负 低电位) PN结反偏,形成很小反向电流 结反偏, 结反偏 ——PN结反偏截止。 结反偏截止。 结反偏截止

N区 区

P区 区

外电场

三、PN 结的伏安特性

i = IS (e
反向饱 和电流

u /UT

?1)

电子电量

玻尔兹曼 常数

温度的 电压当量

当 T = 300(27°C): ( ° ) UT = 26 mV 反 向 击 穿

kT UT = q
i (mA)

加正向电压时 加反向电压时 i≈–IS

O

u (V)

1.2 半导体二极管
1.2.1 半导体二极管的结构和类型 构成: PN 结 + 引线 + 管壳 = 二极管 构成: 符号: 符号: 分类: 分类: 点接触型 按结构分 面接触型 平面型 按材料分 硅二极管 锗二极管

1.2 半导体二极管
1.2.2 二极管的伏安特性 反
1、正向特性 、 死区电压 硅管约 0.5V 锗管约 0.1V

iD (mA)

U (BR) IS 反向特性 O 死区 电压

正向特性
uD (V)

向 击 穿

正向导通压降U 正向导通压降 on

硅管约 (0.6V~ 0.8V) 近似估算 0.7V 锗管约 (0.1V~ 0.3V) 近似估算 0.2V

2、 反向特性 、 反向电流 硅管 < 0.1 ?Α 几十?Α 锗管约 几十?Α

1.2.3 二极管的主要参数
1. IF — 最大整流电流(最大正向平均电流) 最大整流电流(最大正向平均电流) 2. URM — 最高反向工作电压 为 U(BR) / 2 ) 最高反向工作电压(为 3. IR — 反向电流(越小单向导电性越好) 反向电流(越小单向导电性越好) 4. fM — 最高工作频率(超过时单向导电性变差) 最高工作频率(超过时单向导电性变差) 影响工作频率的原因 — PN 结的电容效应 结论: 结论: 1. 低频时,因结电容很小,容抗很大,对 PN 结影响很小。 低频时 因结电容很小,容抗很大, 结影响很小。 高频时 因容抗减小, 结电容分流,导致单向导电性变差 单向导电性变差。 高频时,因容抗减小,使结电容分流,导致单向导电性变差。 2. 结面积小时结电容小,工作频率高。 结面积小时结电容小,工作频率高。

1.2.4 二极管的等效电路
一、理想二极管模型 特点:正偏导通,电压为零 反偏截止,电流为零 电压为零, 电流为零。 特点:正偏导通 电压为零,反偏截止 电流为零。

ID S S UD Uon

二、二极管的恒压源模型 特点:正向电压大于U 导通,导通压降为 ; 导通压降为U 特点:正向电压大于 on导通 导通压降为 on; 电压小于U 截止,电流为零 电流为零。 电压小于 on截止 电流为零。

二极管电路分析: 二极管电路分析
1、确定二极管模型。 、确定二极管模型。 2、假定二极管状态。 、假定二极管状态。 3、电路中二极管用模型替代,对电路进行分析计算。 、电路中二极管用模型替代,对电路进行分析计算。 4、进行判断:若假定二极管导通,则有正向电流流过; 、进行判断:若假定二极管导通,则有正向电流流过; 若假定二极管截止,则电压不满足导通条件。 若假定二极管截止,则电压不满足导通条件。 5、假设若成立,得结果。假设不成立,返回 。 、假设若成立,得结果。假设不成立,返回2。

和电压U 的值。 例 试求电路中电流 IO 和电压 O 的值。
P N

解:1、采用二极管恒压源模型。 、采用二极管恒压源模型。 2、假设二极管截止。 、假设二极管截止。 分析计算。 3、分析计算。 UP = 10 V 3 UN = × 12 = 9 (V) 1+ 3

UP > UN + Uon

假设不成立,因此二极管导通。 假设不成立,因此二极管导通。

二极管等效为 二极管等效为 0.7 V 的恒压源 UO = VDD1 ? Uon= 10 ? 0.7 = 9.3 (V) IO = UO / RL≈ 3.1 (mA)

二极管的应用
1)二极管整流电路 )

2)二极管限幅电路 ) ui=5sinωt (V) ,
3.7 -3.7

ui ≥ 0.7V +3V ui <- 0.7 V- 3V -0.7V -3V < ui < 0.7V +3V

D1 导通 D2 截止 D2 导通 D1截止 D1、D2 均截止

uO = 3.7 V uO = -3.7 V uO = ui

1.3 双极型晶体管 1.3.1 晶体管的结构及类型
集电极 C 基极 B

collector
N — 集电区 集电结 — 基区 发射结 — 发射区 C B P N P E C B

base
发射极 E

P N

emitter
C

B

NPN 型 E

PNP 型

E

1.3 双极型晶体管
1、基区很薄且低掺杂。 、基区很薄且低掺杂。 2、发射区高掺杂。 、发射区高掺杂。 3、集电区面积较大。 、集电区面积较大。

制造工艺特点: 制造工艺特点:

1.3.2 晶体管的电流放大作用
外加合适电压: 外加合适电压: 发射结正偏( 发射结正偏(UB >UE) 集电结反偏(U 集电结反偏 C >UB)。 。

二、电流分配关系 IE= IC+ IB 三、晶体管电流放大作用 基极电流控制集电极电流并实 放大. 现放大 IC= β IB β ——共射电流放大系数 共射电流放大系数 四、关于PNP晶体管 关于 晶体管 发射结正偏( 发射结正偏(UB <UE);集电结反偏 C <UB)。 ;集电结反偏(U 。 例: 测得工作在放大电路中的晶体管的三个电极电位分别是 Ux=6V、 UY=9V、Uz =6.2V,试判断晶体管的类型、材料 、 、 ,试判断晶体管的类型、 对应的电极。 及X、Y、Z对应的电极。 、 、 对应的电极

1.3.3 晶体管共射特性曲线
一、输入特性 iB=f(uBE) | uCE =常数 常数 与二极管特性相似 iB

uCE ≥1V 情况

uCE≥1V

uBE 导通电压 UBE(on) ( ) 硅管: 硅管: (0.6 ? 0.8) V 锗管: 锗管: (0.2 ? 0.3) V 取 0.7 V 取 0.2 V

二、输出特性 iC=f(uCE) | iB =常数 常数
4 3 2 1

iC (mA) iB =80?A ? 60 ?A 40 ?A 20 ?A 0 2 4 6 8 uCE (V)

1、截止区 、 2、放大区 、

一般指i 区域。 一般指 B ≤0区域。 区域

发射结反偏;集电结反偏。 发射结反偏;集电结反偏。

iB >0 且uCE >uBE区域。发射结正偏;集电结反偏。 区域。发射结正偏;集电结反偏。

区域。 发射结正偏;集电结正偏。 3、饱和区 iB >0 且uCE≤uBE区域。 发射结正偏;集电结正偏。 、

晶体管的三个工作区域

? 状态
? 截止

uBE <Uon Uon Uon

iC 0 β IB < β IB

uCE VCC ≥ uBE < uBE

? 放大 ? 饱和

判断导通还是截止: 判断导通还是截止: 以 NPN为 例: UBE > U(on) 则导通 为

UBE < U(on) 则截止

UC > UB > UE UE < UC ≤ UB

放大 饱和

一、直流参数 1.3.4 晶体管的主要参数 晶体管的主要参数 二、交流参数 三、极限参数 1、集电极最大允许功耗 PCM (PCM = iC × uCE ) 、 2、集电极最大电流 ICM: (超过时 β 值明显降低。) 、 超过时 值明显降低。 3、反向击穿电压 U(BR) 、 1) U(BR)CEO 2) U(BR) CBO 3) U(BR)EBO ) ) )

小结: 小结 二极管的特性 二极管的等效电路 二极管电路的分析 三极管的特性 三极管的三个工作区及其特点 三极管状态的判别


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