））））））））
硬件电子电路基础
关于本课程
第一章 半导体器件
§1-1 半导体基础知识 §1-2 PN 结
§1-3 二极管
§1-4 晶体三极管
§1-5 场效应管
第二章 基本放大电路
§ 2-1 § 2-2
晶体三极管基本放大电路 反馈放大器的基本概念
§ 2-3 频率特性的分析法 § 2-4 小信号选频放大电路 § 2-5 场效应管放大电路
第三章 模拟集成电路
§ 3－1 恒流源电路 § 3－2 差动放大电路 § 3－3 集成运算放大电路 § 3－4 集成运放的应用
§ 3－5 限幅器（二极管接于运放输入电路中的限幅器） § 3－6 模拟乘法器
第四章 功率放大电路
§ 4－1 功率放大电路的主要特点 § 4－2 乙类功率放大电路 § 4－3 丙类功率放大电路 § 4－4 丙类谐振倍频电路
第五章 正弦波振荡器
§ 5－1 反馈型正弦波振荡器的工作原理 § 5－2 LC 正弦波振荡电路 § 5－3 LC 振荡器的频率稳定度 § 5－4 石英晶体振荡器 § 5－5 RC 正弦波振荡器
第六章 线性频率变换 ── 振幅调制、检波、变频
））））））
））））））））
§6－1 调幅波的基本特性
§6－2 调幅电路
§6－3 检波电路
§6－4 变频
第七章 非线性频率变换 ── 角度调制与解调
§7－1 概述
§7－2 调角信号分析
§7－3 调频及调相信号的产生
§7－4 频率解调的基本原理和方法
第八章 反馈控制电路
§ 8－1 自动增益控制（ AGC） § 8－2 自动频率控制（ AFC） § 8－3 自动相位控制（ APC）PLL
第一章 半导体器件
§1- 半导体基础知识
§1-2 PN 结
§1-3 二极管
§1-4 晶体三极管
§1-5 场效应管
§1- 半导体基础知识
一、什么是半导体
半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。（导电能力即电导率）
（如：硅 Si
锗 Ge等＋ 4 价元素以及化合物）
二、半导体的导电特性
本征半导体――纯净、晶体结构完整的半导体称为本征半导体。
硅和锗的共价键结构。（略）
1、 半导体的导电率会在外界因素作用下发生变化
））））））
））））））））
掺杂──管子
温度──热敏元件 光照──光敏元件等
2、 半导体中的两种载流子──自由电子和空穴
自由电子──受束缚的电子 （－） 空穴 ──电子跳走以后留下的坑 （＋）
三、杂质半导体──N 型、 P 型
（前讲）掺杂可以显著地改变半导体的导电特性，从而制造出杂质半导体。
N 型半导体
（自由电子多）
掺杂为＋ 5 价元素。
如：磷；砷 P──＋ 5 价 使自由电子大大增加
原理：
Si──＋ 4 价 P 与 Si 形成共价键后多余了一个电子。
载流子组成：
本征激发的空穴和自由电子──数量少。 o 掺杂后由 P 提供的自由电子──数量多。 o 空 穴──少子
o 自由电子──多子
o
P 型半导体 （空穴多）
掺杂为＋ 3 价元素。
如：硼；铝 使空穴大大增加
原理：
Si──＋ 4 价 B 与 Si 形成共价键后多余了一个空穴。
B──＋ 3 价
载流子组成：
o o o o
本征激发的空穴和自由电子──数量少。 掺杂后由 B 提供的空 穴──数量多。 空 穴──多子 自由电子──少子
结论： N 型半导体中的多数载流子为自由电子；
P 型半导体中的多数载流子为
空穴 。
§1-2 PN 结
））））））
））））））））
一、 PN 结的基本原理
1、 什么是 PN 结
将一块 P 型半导体和一块 N 型半导体紧密第结合在一起时，交界面两侧的那部分区域。
2、 PN 结的结构
分界面上的情况：
P 区：
空穴多
N 区： 自由电子多
扩散运动：
多的往少的那去，并被复合掉。留下了正、负离子。
（正、负离子不能移动）
留下了一个正、负离子区──耗尽区。
由正、负离子区形成了一个内建电场（即势垒高度）。
方向： N--> P
大小： 与材料和温度有关。 （很小，约零点几伏）
漂移运动：
由于内建电场的吸引，个别少数载流子受电场力的作用与多子运动方向相反作运动。
结论：在没有外加电压的情况下，扩散电流和漂移电流的大小相等，方向相反。总电流为
零。
二、 PN 结的单向导电特性
1、 外加正向电压时：（正偏）
））））））
））））））））
结论：
势垒高度
PN 结宽度（耗尽区宽度） 扩散电流
2、 外加反向电压时： （反偏）
结论：
势垒高度
PN 结宽度（耗尽区宽度）
此时总电流＝反向饱和电流（漂移电流）：
扩散电流 （趋近于 0）
I 5
注：反向饱和电流 I5 只与温度有关，与外加电压无关。
【 PN 结的反向击穿】：
齐纳击穿：势垒区窄，较高的反向电压形成的内建电场将价电子拉出共价键，导致反向电流剧增。 < 4V
雪崩击穿：势垒区宽，载流子穿过 PN 结时间长，速度高，将价电子从共价键中撞出来， 撞出来的电子再去撞别的价电子，导致反向电流剧增。 >7V
当反向电压在 4V 和 7V 之间的时候，两种击穿均有。
【 PN 结的电容效应】：
势垒电容：外加电压变化引起势垒区宽窄的变化引起。它与平行板电热器在外加电压作用下，电容极板上积累电荷情况相似。对外等效为非线性微变电容。（反偏减小，正偏增大）
扩散电容：当 PN 结外加正向电压时，由于扩散作用，从另一方向本方注入少子，少子注入后，将破坏半导体的电中性。为了维持电中性，将会有相同数量的异性载流子从外电路进入半导体，在半导体中形成空穴－电子对储存。外电压增量引起空穴－电子对存储就象电容充电一样。
））））））
硬件电路设计基础学习知识.docx
