电子技术及应用基础

第1章 半导体器件与特性

1.1 半导体的基础知识

半导体（semiconductor），指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。

1.1.1 半导体的导电特性

半导体五大特性∶掺杂性，热敏性，光敏性，负电阻率温度特性，整流特性。

★在形成晶体结构的半导体中，人为地掺入特定的杂质元素，导电性能具有可控性。

★在光照和热辐射条件下，其导电性有明显的变化。

晶格：晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵，称为晶格。

共价键结构：相邻的两个原子的一对最外层电子（即价电子）不但各自围绕自身所属的原子核运动，而且出现在相邻原子所属的轨道上，成为共用电子，构成共价键。

自由电子的形成：在常温下，少数的价电子由于热运动获得足够的能量，挣脱共价键的束缚变成为自由电子。

空穴：价电子挣脱共价键的束缚变成为自由电子而留下一个空位置称空穴。

电子电流：在外加电场的作用下，自由电子产生定向移动，形成电子电流。

空穴电流：价电子按一定的方向依次填补空穴（即空穴也产生定向移动），形成空穴电流。

本征半导体的电流：电子电流 空穴电流。自由电子和空穴所带电荷极性不同，它们运动方向相反。

载流子：运载电荷的粒子称为载流子。

导体电的特点：导体导电只有一种载流子，即自由电子导电。

本征半导体电的特点：本征半导体有两种载流子，即自由电子和空穴均参与导电。

本征激发：半导体在热激发下产生自由电子和空穴的现象称为本征激发。

复合：自由电子在运动的过程中如果与空穴相遇就会填补空穴，使两者同时消失，这种现象称为复合。

动态平衡：在一定的温度下，本征激发所产生的自由电子与空穴对，与复合的自由电子与空穴对数目相等，达到动态平衡。

载流子的浓度与温度的关系：温度一定，本征半导体中载流子的浓度是一定的，并且自由电子与空穴的浓度相等。当温度升高时，热运动加剧，挣脱共价键束缚的自由电子增多，空穴也随之增多（即载流子的浓度升高），导电性能增强；当温度降低，则载流子的浓度降低，导电性能变差。

结论：本征半导体的导电性能与温度有关。半导体材料性能对温度的敏感性，可制作热敏和光敏器件，又造成半导体器件温度稳定性差的原因。

杂质半导体：通过扩散工艺，在本征半导体中掺入少量合适的杂质元素，可得到杂质半导体。

P型半导体：在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了P型半导体。

多数载流子：P型半导体中，空穴的浓度大于自由电子的浓度，称为多数载流子，简称多子。

少数载流子：P型半导体中，自由电子为少数载流子，简称少子。

受主原子：杂质原子中的空位吸收电子，称受主原子。

P型半导体的导电特性：它是靠空穴导电，掺入的杂质越多，多子（空穴）的浓度就越高，导电性能也就越强。

N型半导体：在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置形成N型半导体。

多子：N型半导体中，多子为自由电子。

少子：N型半导体中，少子为空穴。

施子原子：杂质原子可以提供电子，称施子原子。

N型半导体的导电特性：掺入的杂质越多，多子（自由电子）的浓度就越高，导电性能也就越强。

结论：

多子的浓度决定于杂质浓度。

少子的浓度决定于温度。

1.1.2 PN结的形成与特性

1.2 半导体二极管

1.2.1 二极管的基本结构

1.2.2 二极管的特性及参数

1.2.3 二极管的应用

1.2.4 几种常用的特殊二极管

1.3 半导体三极管

1.3.1 半导体三极管的基本结构

1.3.2 三极管的电流分配与放大原理

1.3.3 三极管的特性曲线

1.3.4 三极管的主要参数

1.4 绝缘栅型场效应管

1.4.1 绝缘栅型场效应管的结构

1.4.2 绝缘栅型场效应管工作原理

1.4.3 绝缘栅型场效应管主要参数和使用特点

本章小结

思考题与习题

技能训练部分

技能训练1-1 二极管的识别与测试

技能训练1-2 三极管和场效应管的识别与测试

第2章 基本放大电路

2.1 基本放大电路的概念

2.1.1 放大器的组成电路与元器件

2.1.2 放大器的主要指标

2.2 放大电路的分析方法

2.2.1 静态分析方法

2.2.2 放大电路的动态分析

2.2.3 放大电路微变等效电路分析

2.3 放大器的偏置电路

2.3.1 放大电路静态工作点的稳定问题

2.3.2 工作点稳定的放大电路

2.3.3 多级放大电路

2.4 负反馈放大电路

2.4.1 反馈的基本原理

反馈又称回馈，是现代科学技术的基本概念之一。一般来讲，控制论中的反馈概念，指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入，进而影响系统功能的过程，即将输出量通过恰当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程。反馈可分为负反馈和正反馈。在其他学科领域，反馈一词也被赋予了其他的含义，例如传播学中的反馈，无线电工程技术中的反馈等等。

反馈可分为负反馈和正反馈。前者使输出起到与输入相反的作用，使系统输出与系统目标的误差减小，系统趋于稳定；后者使输出起到与输入相似的作用，使系统偏差不断增大，使系统振荡，可以放大控制作用。对负反馈的研究是控制论的核心问题。

在放大电路中既有直流分量，又有交流分量，所以必然有直流反馈和交流反馈之分。直流反馈影响放大电路的直流性能，如静态工作点。交流反馈影响放大电路的交流性能，如增益、输入电阻、输出电阻和带宽等。

负反馈放大电路分为四种组态：电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈、电流并联负反馈。具体应用要根据具体情况选择

2.4.2 反馈放大电路的分类及判断

2.4.3 负反馈对放大电路工作性能的影响

2.5 差分放大电路

2.5.1 差分放大电路的基本形式和工作原理

2.5.2 输入信号类型及差模电压放大倍数

2.5.3 典型差分放大电路

2.5.4 差分放大电路的4种输入输出方式

2.6 功率放大电路

2.6.1 对功率放大电路的基本要求

2.6.2 功率放大器的分类

2.6.3 功率放大器应用电路

2.6.4 集成功率放大器

2.7 场效应管放大电路

2.7.1 共源极放大电路

2.7.2 共源极放大电路动态分析

本章小结

思考题与习题

技能训练部分

技能训练2-1 单管共射极信号放大实验

技能训练2-2 负反馈放大电路实验

技能训练2-3 信号功率放大实验

技能训练2-4 功放集成电路应用实验

第3章 集成运算放大电路

集成运算放大电路是一种直接耦合的多级放大电路，它是利用半导体的集成工艺，实现电路、电路系统和元件三结合的产物。由于采用集成工艺，可以使相邻元器件参数的一致性好，且采用多晶体管的复杂电路，使之性能做得十分优越。集成运算放大器的型号各异，但用得最为普遍的是通用型集成运放，其内部电路一般为差分输入级、中间级和互补输出级，并带有各种各样的电流源电路。任何一个电路系统都是由若干个单管放大电路串接而成的多级放大电路组成，这样才能满足电路系统一放大能力、输入电阻、输出电阻的要求。组成多级放大电路的每一个单管放大电路称为一级，级与级之间的连接方式称为级间耦合方式，多级放大电路常见的耦合方式有：阻容耦合、直接耦合、变压器耦合和光电耦合。

第4章 信号发生电路

第5章 直流稳压电路

一.稳压二极管稳压电路

这种稳压电路中利用硅稳压二极管的稳压特性，实现直流工作电压的稳压输出。这种直流稳压电路的稳压特性一半，往往只用于稳定局部的直流电压。在整机电源电路中一般不用。

二.串联调整管稳压电路

这种稳压电路利用了三极管集电极与发射极之间阻抗随基极电流大小变化而变化的特性，进行直流输出电压的自动调整，实现直流输出电压的稳定。在这种稳压电路中的三极管（调整管）一直处于导通状态。

三.开关型稳压电路

这是一种高性能的直流稳压电路，稳压原理比较复杂，在这种电路中的三极管（开关管）处于导通、截止两种状态的转换中，即工作在开关状态，所以开关型稳压电路由此得名。

四.三端集成稳压电路

这是一种集成电路的稳压电路，其功能是稳定直流输出电压。这种集成电路只有三根引脚，使用很方便，在许多场合都有着广泛应用。

第6章 组合逻辑电路

第7章 时序逻辑电路

第8章 脉冲波形的产生与整形

第9章 A/D和D/A转换器

第10章 可编程序控制器基础知识

附录A 常用半导体器件、集成电路和数字电路

附录B 国产半导体器件型号命名法

附录C 国产半导体集成电路型号命名法

附录D 部分半导体集成电路型号和参数

主要参考文献2100433B

本书是高职高专电子通信及相关专业的电子技术基础课程教材。全书共分10章，并有22个技能训练。主要内容有：半导体器件与特性、基本放大电路、集成运算放大电路、信号发生电路、直流稳压电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、脉冲波形的产生与整形、A/D和D/A转换器、可编程序控制器基础知识等。

本书适合高等职业学校、高职专科学校、成人高校的电子信息、机电一体化、数控机床、汽车技术、计算机技术等专业“电子技术基础”的学习教材，或供从事电子行业的工程技术人员参考使用。

《模拟电子技术基础及应用》从模拟电子技术的基础理论知识出发，介绍了电子技术的基本概念、元器件特性及其应用电路，书中还给出了典型实验和项目设计等内容。书中配有例题和习题，并附有习题解答，便于读者自学。《模拟电子技术基础及应用》可作为高等职业院校的计算机、电子、通信、机电等工科专业的教材或教学参考书。

第1章 绪论

1.1 光电子技术的演变和发展

1.2 光电子技术的内容

1.3 光电子技术的应用

1.4 光电子技术的未来

第2章 光与物质相互作用基础

2.1 光学基础知识-

2.2 物质的微观结构、能带及半导体物理基础

2.3 热辐射与黑体辐射

2.4 自发辐射、受激吸收和受激辐射

第3章 光辐射与光源

3.1 辐射度学与光度学的基础知识

3.2 常用非相干光源

3.3 激光光源

第4章 光波导技术

4.1 光在介质分界面上的反射与折射

4.2 平面介质光波导的射线分析方法

4.3 平面介质光波导的电磁理论

4.4 圆柱介质光波导

第5章 光调制技术

5.1 晶体中光的传播特性

5.2 电光效应

5.3 在外电场作用下的晶体中光的传播特性

5.4 电光调制

5.5 声光效应

5.6 磁光效应

第6章 光电探测基础

6.1 光电探测的物理效应

6.2 光电探测器的性能参数

6.3 光电探测过程中的噪声

6.4 光电探测方式

第7章 光电探测器件

7.1 光敏电阻

7.2 光电池

7.3 光电二极管

7.4 光电三极管

7.5 光电倍增管

第8章 光电显示技术

8.1 光电显示技术基础

8.2 阴极射线显示技术

8.3 液晶显示技术

8.4 有机发光二极管显示技术

8.5 其他新型显示技术

附录

附录1 基本物理常数

附录2 希腊字母表

附录3 矢量分析中的常用公式

附录4 张量的基本知识

参考文献

《电子技术基础及应用简明教程》内容简明扼要，深入浅出，便于自学，可作为高职高专学校、成人高校、民办高校及本科院校所属的二级职业技术学院的电子、信息、电气后动化及机电一体化等专业课程的教材，也可供从事电子技术工作的工程技术人员及其他相关专业人员和社会读者学习阅读。