低频电子电路何丰

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1、《低频电子电路》何丰----------人民邮电出版社21世纪高等院校信息与通信工程规划教材普通高等教育“十一五”国家级规划教材课程概述电子电路：特指含半导体元器件的电路，并能对电信号实现某种处理的功能电路。低频电子电路：电信号周期较大的电子电路，以及一些“电子电路”相关基础。半导体元器件：二极管、场效应管、集成电路。《低频电子电路》课程结构半导体非线性分析（1、2章）受控特性分析（3章）放大单元与器件（4-7章）电路应用结构与改良（8章）《低频电子电路》第1部分半导体非线性分析第一章半导体基础元件与非线性电路1.1单一类型半导体的导电性能1.2半导体二极管的导电性能

2、1.3半导体非线性电路的分析基础1.4半导体非线性电路的近似分析与电路系统设计的关系《低频电子电路》第1部分半导体非线性分析第二章半导体受控器件基础2.1双极型晶体管的电量制约关系2.2场效应管的电量制约关系2.3元器件的模型研究与仿真的工程意义《低频电子电路》概述三层次的半导体元器件第1章半导体基础元件与非线性电路P型半导体本征半导体第1层单一类型半导体材料--------半导体的电阻性质N型半导体概述三层次的半导体元器件第1章半导体基础元件与非线性电路第2层多类型半导体材料的不同简单组合--------非线性导体性质PN正极负极NPP+P+P+N第1章半导体基础元

3、件与非线性电路第2层多类型半导体材料的不同简单组合--------非线性导体性质三层次的半导体元器件第3层多类型半导体材料的复杂组合--------半导体的信号处理功能第1章半导体基础元件与非线性电路第1章半导体基础元件与非线性电路第3层多类型半导体材料的复杂组合--------半导体的信号处理功能1.1单一类型半导体的导电性能无杂质的---本征半导体物质结构：原子按有序排列的晶体结构构成分类导电原理分析方法：共价键方法，能带理论方法第1章半导体基础元件与非线性电路半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。杂质半导体（P型半导体、N型半导体)（1）共价键方法----

4、原子间结构，外层电子轨道位置（2）能带理论方法-----半导体内电子流动能力分析1硅和锗晶体的共价键分析法硅(Si)、锗(Ge)原子结构及简化模型：+14284+3228418+4价电子惯性核第1章半导体基础元件与非线性电路1.1.1本征半导体的伏安特性硅或锗的本征半导体的原子结构，即共价键结构。它们是制造半导体器件的基本材料。+4+4+4+4+4+4+4+4共价键本征半导体第1章半导体基础元件与非线性电路激发当T升高或光线照射时产生自由电子空穴对。共价键具有很强的结合力。当T=0K(无外界影响)时，共价键中无自由移动的电子。这种现象称结论：空穴价电子层的电子空位；自

5、由电子的远离价电子层的电子（受原子核作用小）。激发；+4+4+4+4+4反之，称为复合。第1章半导体基础元件与非线性电路当原子中的价电子层失去电子时，原子的惯性核带正电，可将其视为空位或空穴带正电。通常，将原子间价电子轨道层面的电子运动称为空穴运动。注意：空穴运动方向与价电子运动的方向相反。自由电子—带负电半导体中有两种导电的载流子空穴的运动空穴—带正电通常，将自由电子轨道层面的电子运动称为自由电子的运动，简称为电子运动。第1章半导体基础元件与非线性电路2硅和锗晶体中电子活动的能带分析法第1章半导体基础元件与非线性电路在半导体整体平台中，电子运行轨道可以采用对应的电子

6、能量来表示，因此，有了物质的电子轨道的能级图（较精细）和能带图（对较大能级差体现明显）。第1章半导体基础元件与非线性电路电子在同一能带中不同能级间的运动变迁较为容易；跨能带的运动变迁必需通过能量的较大吸收或释放，即由此跨越禁带来实现。从价带到导带的电子轨道变迁，与前述的激发运动对应；从导带到价带的电子轨道变迁，与前述的复合运动对应。结论（共价键分析与能带分析的对应）：电子在导带内部的电子轨道变迁，与前述的电子运动对应；电子在价带内部的电子轨道变迁，与前述的空穴运动对应。第1章半导体基础元件与非线性电路温度一定时：激发与复合在某一热平衡值上达到动态平衡。热平衡载流子浓度

7、热平衡载流子浓度：本征半导体中本征激发——产生自由电子空穴对。电子和空穴相遇释放能量——复合。T导电能力ni或光照热敏特性光敏特性第1章半导体基础元件与非线性电路半导体的电导率+-V长度l截面积S电场EI电阻：电导率：本征半导体的电压电流关系可由等效的电阻元件来代替。但电阻的阻值会受到温度和光照的影响。第1章半导体基础元件与非线性电路漂移与漂移电流载流子在电场作用下的运动称漂移运动，由此形成的电流称漂移电流。漂移电流密度总漂移电流密度：迁移率第1章半导体基础元件与非线性电路N型半导体：1.1.2杂质半导体的结构+4+4+5+4+4简化模型：N型半导体