【正文】 單晶硅 ：原子按一定的間隔排列成有規(guī)律的空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。 “讓我學(xué)”和“我要學(xué)” ? 教學(xué)相長(zhǎng) “教師是啟發(fā)和引導(dǎo)者” “好學(xué)生不是教出來(lái)的” 13 考試成績(jī)?cè)u(píng)定 ? 平時(shí) 10% ? 期中 20% ? 期末 70% 14 教材 孫肖子 等編 ,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) ,西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 ,2022. 參考書(shū) 1 康華光主編．電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分，第四版），北京：高等教育出版社， 1988． 2 謝嘉奎主編．電子線路（線性部分，第四版），北京：高等教育出版社， 1999． 15 電子電路 數(shù)字電路 模擬電路 低頻電路（處理低頻信號(hào)） 高頻電路（處理高頻信號(hào)） 電路分類 電子電路 數(shù)字電路 模擬電路 線性電路（處理小信號(hào)） 非線性電路（處理大信號(hào)） 16 第一章 晶體二極管及其基本電路 11 半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)知識(shí) 導(dǎo)體 半導(dǎo)體 絕緣體 物質(zhì) 半導(dǎo)體的特性： 1．導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間； 2．導(dǎo)電能力隨溫度、光照或摻入某些雜質(zhì)而發(fā)生顯著變化。 ? 注意不斷改進(jìn)、總結(jié)和調(diào)整、提高。 10 怎樣學(xué)好這門(mén)課 ? 強(qiáng)調(diào)自學(xué)能力，注意學(xué)習(xí)方法。 ? 培養(yǎng)硬件工程師比較困難。 4 數(shù)字信號(hào) ? 是間斷的、離散的瞬時(shí)值周期或非周期函數(shù)信號(hào) ? 如開(kāi)關(guān)信號(hào)、脈沖信號(hào)、計(jì)算機(jī)編碼信號(hào)等 。1 模擬電子電路 B 黃麗亞 2 兩種信號(hào) ? 模擬信號(hào) Analog signal ? 數(shù)字信號(hào) Digital signal 3 模擬信號(hào) ? 是連續(xù)的、平滑的周期或非周期函數(shù)信號(hào)。 ? 如語(yǔ)音（音頻）信號(hào)、圖像（視頻）信號(hào)、模擬溫度、壓力的物理量檢測(cè)信號(hào)等。 5 兩種電路 ? 模擬電路 Analog circuit ? 數(shù)字電路 Digital circuit 6 課程地位與課程體系 ? 是重要的學(xué)科基礎(chǔ)課 ? 是電子信息類專業(yè)的主干課程 ? 是強(qiáng)調(diào)硬件應(yīng)用能力的工程類課程 ? 是工程師訓(xùn)練的基本入門(mén)課程 ? 是很多重點(diǎn)大學(xué)的考研課程 7 我對(duì)學(xué)好電子電路的定義 ? 主要學(xué)習(xí)和掌握電子技術(shù)的硬件知識(shí)和應(yīng)用實(shí)踐能力 ? 學(xué)好用好電子電路是電子工程師所應(yīng)具備的“基本功”和“看家本領(lǐng)” 8 掌握硬件本領(lǐng) ? 當(dāng)前社會(huì)對(duì)于硬件工程師（特別是具有設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力的工程師）需求量很大。 ? 學(xué)好并掌握硬件本領(lǐng)將使你基礎(chǔ)實(shí)，起點(diǎn)高，發(fā)展大，受益無(wú)窮！ 9 這門(mén)課的特點(diǎn) ? 涉及相關(guān)知識(shí)較多：高等數(shù)學(xué)、電路分析、信號(hào)與系統(tǒng)等 ? 曾有人戲稱模擬電子電路為“魔鬼電路”，簡(jiǎn)稱“魔電”。 ? 入門(mén)時(shí)可能會(huì)遇到一些困難。 11 學(xué)習(xí)方法“過(guò)四關(guān)” ? 基本器件關(guān) 電路構(gòu)成 ? 工程近似關(guān) 分析方法 ? 實(shí)驗(yàn)動(dòng)手關(guān) 實(shí)踐應(yīng)用 ? EDA應(yīng)用關(guān) 設(shè)計(jì)能力 12 幾點(diǎn)建議： ?“愛(ài)好”和“志向”很重要！ “興趣是最好的老師” ? 學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性是學(xué)好這門(mén)課的“關(guān)鍵”。 17 +14 2 8 4 +32 2 8 18 4 硅原子（ Silicon） 鍺原子（ Germanium） 圖 1 硅和鍺原子結(jié)構(gòu)圖 硅（ Si）、鍺（ Ge）和砷化鎵（ GaAs） １ １ １ 本征半導(dǎo)體 18 +4 圖 11 硅和鍺原子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型 慣性核 電子 19 +4 +4 +4 +4 共 價(jià) 鍵 價(jià) 電 子 圖 12 單晶硅和鍺共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)示意圖 20 說(shuō)明： 共價(jià)鍵 ：相鄰兩個(gè)原子中的價(jià)電子作為共用電子對(duì)而形成的相互作用力。通常共價(jià)鍵的電子受到所屬原子核的吸引，是不能自由移動(dòng)的。 本征半導(dǎo)體： 純凈的（未摻雜）單晶半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。 ? 載流子 (Carrier) 指半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中獲得運(yùn)動(dòng)能量的帶電粒子。 一個(gè)空穴的運(yùn)動(dòng)實(shí)際上是許多價(jià)電子（不是自由電子）作相反運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。 若沒(méi)有空穴，價(jià)電子不會(huì)運(yùn)動(dòng)，即使互換位置也不會(huì)帶來(lái)電荷的遷移。 ? 在本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴是 成對(duì) 出現(xiàn)的。與本征激發(fā)是相反的過(guò)程。在一定溫度下，當(dāng)沒(méi)有其它能量存在時(shí)，電子、空穴對(duì)的產(chǎn)生與復(fù)合最終達(dá)到一種熱平衡狀態(tài)，使本征半導(dǎo)體中載流子的濃度一定。 ， 鍺為 1016㎝ 3 23?K 23?K27 說(shuō)明 ? 隨著 T的增加，載流子濃度按指數(shù)規(guī)律增加。 在 T=300K的室溫下， 本征硅（鍺）的載流子濃度 = 1010㎝ 3（ 1013㎝ 3）， 本征硅（鍺）的原子密度 =5 1022㎝ 3 （ 1022㎝ 3）。 28 結(jié)論 ? 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力是很弱的； ? 本征載流子濃度隨溫度升高近似按指數(shù)規(guī)律增大，所以其導(dǎo)電性能對(duì)溫度的變化很敏感。 ———— 雜質(zhì)半導(dǎo)體 。 30 一、 N型半導(dǎo)體 圖 14 N型半導(dǎo)體原子結(jié)構(gòu)示意圖 +4 +5 +4 +4 鍵外電子 束縛電子 施主原子 31 說(shuō)明 ? 在本征硅（鍺）中摻入少量的五價(jià)元素（如：磷、砷、銻等）就得到 N型半導(dǎo)體。 ? 幾乎一個(gè)雜質(zhì)原子能提供一個(gè)自由電子，從而自由電子數(shù)大大增加。 ? 由于自由電子的濃度增加，與空穴（本征激發(fā)產(chǎn)生的）復(fù)合的機(jī)會(huì)也增加，因此空穴濃度相應(yīng)減少。 答： N型半導(dǎo)體是電中性的。 室溫時(shí)，幾乎全部雜質(zhì)原子都能提供一個(gè)空穴。 空 穴 數(shù) = 自由電子數(shù) + 受主負(fù)離子 35 三、雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度 ? 多子的濃度 在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，雜質(zhì)原子所提供的多子數(shù)遠(yuǎn)大于本征激發(fā)的載流子數(shù)。 ? 少子的濃度 少子主要由本征激發(fā)產(chǎn)生，因摻雜不同，會(huì)隨多子濃度的變化而變化。 對(duì) N型半導(dǎo)體 ， 多子 nn與少子 pn有 DinininnNnnnpnpn222????37 對(duì) P型半導(dǎo)體，多子 pp與少子 np有 AipipippNnpnnnnp222????38 小結(jié) ，可以大