緒

論一、電子技術的發展二、模擬電路與數字電路電子技術就是研究電子器件、電子電路及其應用的科學技術。1．電子器件電子器件的發展歷程什么是電子技術?一、電子技術的發展

第一代電子器件電子管離子管電真空器件(1)

電子管d.電子受外加電場和磁場的作用，在真空中運動就形成了電子管中的電流。

電子管的結構和工作原理a.有密封的管殼，內部抽到高真空。b.在熱陰極電子管中，有一個陰極。c.陰極可由燈絲加熱，使溫度升高，發射出電子。電子管的主要特點:a.體積大、重量重、耗電大、壽命短。b.目前在一些大功率發射裝置中使用。(2)

離子管a.與電子管類似,也抽成高真空。b.管子中的電流，除了電子外，也有正離子。第二代電子器件——晶體管晶體管是用半導體材料制成的，也稱為半導體器件(semiconductordevice)或者固體器件(solid-statedevice)。晶體管的主要特點:a.體積小、重量輕。b.壽命長、功耗低。2．電子電路

電子器件與電阻器、電感器、電容器、變壓器、開關等元件適當地連接起來所組成的電路。電子電路的主要特點:控制方便、工作靈敏、響應速度快等。(3)電子電路必須采用非線性電路的分析方法來分析電子電路與普通電路的主要區別:(1)電子電路包含有電子器件(2)電子器件的特性往往是非線性的電子電路分立電路集成電路分立電路:由各種單個的電子器件和元件構成的電路(3)體積大，功耗大，可靠性低。分立電路的主要特點:(1)把許多元件和器件焊接在印制電路板上。(2)焊點多，容易造成虛焊。8路數字顯示搶答器電路集成電路（IC—integratedcircuit）——把許多晶體管與電阻等元件制作在同一塊硅晶片上的電路.(1)體積小，重量輕。集成電路的主要特點:(2)功耗小。(3)可靠性高。(4)壽命長。世界上第一塊集成電路在1959年美國的德州儀器公司和西屋電氣公司誕生，電路上僅集成了4只晶體管。集成電路發展的歷程(1)小規模集成電路(元件數<100)(2)中規模集成電路(元件數100~999)(3)大規模集成電路(元件數1000~9999)(4)超大規模集成電路

1997年,一片集成電路中有40億個晶體管。有科學家預測，集成度還將按10倍/6年的速度增長，到2015或2020年達到飽和。3．電子技術應用有線載波通信、激光通信、光纖維通信等。特點：快速、靈敏、精確等。(1)通信系統無線電通信(包括廣播、電報、電視等)、(2)自動控制在自動化技術中，電子控制是后起之秀。Google的自動駕駛汽車頭頂一臺探測半徑為200英尺的激光雷達，內置GPS和計算機，帶有前后距離雷達，自力更生跑長途完全不成問題。

(3)測量方面的應用電測量的主要特點:a.準確度和靈敏度高，測量范圍廣。b.可以智能化。c.可以進行遠距離測量。a.電量測量b.非電量電測量例如:酒后駕駛能激光遠程檢測了,不用停車這套系統通過一束激光照射正在行駛中的汽車，并且配以反光鏡和配套檢測器。從而能檢測到當前車內的酒精濃度，進而夠確定駕駛者當前的血液酒精濃度。

(4)

電子技術對計算機的發展

20世紀40年代,第一臺數字電子計算機“埃尼阿克”(ENIAC)的一些參數:b.功率130kWa.使用了18,000個電子管c.質量達30td.占地約150m2e.運算速度約5000次/秒f.故障率高現代微型計算機的主要特點:a.采用了大規模和超大規模集成電路b.功耗低c.體積小d.重量輕e.運算速度快f.功能強大1.信號：是反映消息的物理量

信息需要借助于某些物理量（如聲、光、電）的變化來表示和傳遞。

電信號是指隨時間而變化的電壓u

或電流i

，記作u

=

f(t)或I

=

f(t)。二、模擬電路與數字電路如溫度、壓力、流量，自然界的聲音信號等等，因而信號是消息的表現形式。2.電信號由于非電的物理量很容易轉換成電信號，而且電信號又容易傳送和控制，因此電信號成為應用最為廣泛的信號。二、模擬電路與數字電路3.電子電路中信號的分類

模擬信號對應任意時間值t均有確定的函數值u或i，并且u或i的幅值是連續取值的，即在時間和數值上均具有連續性。

數字信號在時間和數值上均具有離散性，u或i的變化在時間上不連續，總是發生在離散的瞬間；且它們的數值是一個最小量值的整數倍，當其值小于最小量值時信號將毫無意義。*大多數物理量所轉換成的信號均為模擬信號。4.模擬電路與數字電路

模擬電路：對模擬量進行處理的電路。4.模擬電路與數字電路

數字電路：對數字量進行處理的電路。第14章半導體器件14.3二極管14.4穩壓二極管14.5雙極型晶體管14.2PN結及其導電性14.1半導體的導電特性本章要求：

1.理解PN結的單向導電性，三極管的電流分配和電流放大作用；

2.了解二極管、穩壓管和三極管的基本構造、工作原理和特性曲線，理解主要參數的意義；

3.會分析含有二極管的電路。第14章半導體器件14.1半導體的導電特性導體絕緣體按導電性能自然界物質的分類物質結構＝原子核＋核外電子最外層電子數1~3個，距原子核較遠，常溫下導體內有大量的自由電子，因此，導電能力強。導電材料有銀、銅、鋁等。半導體最外層電子數通常4個，導電性能介于導體和絕緣體之間，具有光敏性、熱敏性和參雜性。半導體材料有硅、鍺、硒等最外層電子數6~8個，因距原子核很近而束縛力極強，絕緣體內幾乎沒有自由電子而不導電。如橡膠、云母、陶瓷等。14.1半導體的導電特性半導體的導電特性：摻雜性：往純凈的半導體中摻入某些雜質,導電能力明顯改變(可做成各種不同用途的半導體器件，如二極管、三極管和晶閘管等）。光敏性：當受到光照時,導電能力明顯變化(可做成各種光敏元件,如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等)。熱敏性：當環境溫度升高時，導電能力顯著增強

(可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻)。例如，在室溫30℃時，在純凈鍺中摻入億分之一的雜質，電導率會增加幾百倍。14.1.1

本征半導體完全純凈的、具有晶體結構的半導體，稱為本征半導體。晶體中原子的排列方式硅單晶中的共價健結構共價健共價鍵中的兩個電子，稱為價電子。價電子價電子

價電子在獲得一定能量(溫度升高或受光照)后,即可掙脫原子核的束縛，成為自由電子(帶負電),同時共價鍵中留下一個空位，稱為空穴（帶正電）。本征半導體的導電機理這一現象稱為本征激發。溫度愈高，晶體中產生的自由電子便愈多。自由電子在外電場的作用下,空穴吸引相鄰原子的價電子來填補，而在該原子中出現一個空穴，其結果相當于空穴的運動(相當于正電荷的移動)。空穴本征半導體的導電機理

當半導體兩端加上外電壓時，在半導體中將出現兩部分電流

(1)自由電子作定向運動電子電流

(2)價電子遞補空穴空穴電流注意：

(1)本征半導體中載流子數目極少,其導電性能很差；

(2)溫度愈高，載流子的數目愈多,半導體的導電性能也就愈好。所以，溫度對半導體器件性能影響很大。自由電子和空穴都稱為載流子。自由電子和空穴成對地產生的同時,又不斷復合。在一定溫度下，載流子的產生和復合達到動態平衡，半導體中載流子便維持一定的數目。14.1.2N型半導體和P型半導體

摻雜后自由電子數目大量增加，自由電子導電成為這種半導體的主要導電方式，稱為電子半導體或N型半導體。摻入五價元素p+多余電子磷原子在常溫下即可變為自由電子失去一個電子變為正離子在本征半導體中摻入微量的雜質(某種元素),形成雜質半導體。

在N

型半導體中自由電子是多數載流子，空穴是少數載流子。14.1.2N型半導體和P型半導體

摻雜后空穴數目大量增加，空穴導電成為這種半導體的主要導電方式，稱為空穴半導體或

P型半導體。摻入三價元素

在P型半導體中空穴是多數載流子,自由電子是少數載流子。B–硼原子接受一個電子變為負離子空穴無論N型或P型半導體都是中性的，對外不顯電性。14.2PN結及其單向導電性14.2.1

PN結的形成多子的擴散運動內電場少子的漂移運動濃度差P型半導體N型半導體空間電荷區也稱PN結擴散和漂移這一對相反的運動最終達到動態平衡，空間電荷區的厚度固定不變。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－形成空間電荷區擴散的結果使空間電荷區變寬。內電場越強，漂移運動越強，而漂移使空間電荷區變薄。14.2.2PN結的單向導電性

1.PN結加正向電壓(正向偏置)

P接正、N接負

內電場被削弱，多子的擴散加強，形成較大的擴散電流。

PN結加正向電壓時，PN結變窄，正向電流較大，正向電阻較小，PN結處于導通狀態。PN結變窄外電場IF內電場PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–2.PN結加反向電壓(反向偏置)外電場

P接負、N接正內電場PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－–+PN結變