• 本文乃阿猫学余笔录，拙作难免疏漏，恳请不吝指正

绪论

一、模拟信号与模拟电路

1.电子电路中信号的分类

• 数字信号：在时间和数值上有离散性，u和i的变化在时间上不连续，总是发生在离散的瞬间，且它们的数值是一个最小量值的整数倍，并以此倍数作为数字信号的数值。
• 模拟信号：在时间和数值上有连续性，对于任何时间值t都有确定的函数值u和i，并且u和i的幅值是连续取值的。 （大多数物理量为模拟信号，非电物理量可以通过各种传感器变换成电信号）

2.模拟电路

• 模拟电路：对模拟信号进行处理的电路。最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放大电路，其他模拟电路多以放大电路为基础
• 数字化：只有将模拟信号放大到足够大，才能够进行数字化处理；而只有将处理好的数字信号转换为模拟信号并进行功率放大，才能驱动某些负载。
• 放大的本质：能量的控制。
• 有源元件：能够控制能量的元件。如晶体管、场效应管。

二、电子系统的组成

三、模拟电子技术基础课程的特点

1.工程性

• 实际工程需要证明其可行性。强调定性分析；实际工程满足需求的方案是多“解”的。方案比较、利弊分析。
• 实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存在一定的误差范围的。定量分析为“估算”。
• 近似分析要“合理”。抓主要矛盾和矛盾的主要方面，特别要注意近似条件。
• 电子电路归根结底是电路。不同条件下，构造半导体器件不同的模型，将它代入电子电路，电子电路便成为一般电路。

2.实践性

• EDA（Electronic Design Automation）软件的应用方法
• 实验报告的写作方法

半导体基础知识

一、本征半导体

什么是半导体？什么是本征半导体？

• 导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。
• 导体——铁、铝、铜等金届元素等低价元素，其最外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。
• 绝缘体——情性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导电。
• 半导体——硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。
• 本征半导体是纯净（无杂质）的晶体结构的半导体。

本征半导体的结构

• 自由电子与空穴发生碰撞同时消失，称为复合。
• 在一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定（动态平衡）；温度升高，热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓度加大。
• 运载电荷的粒子称为载流子。
• 外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电，且运动方向相反。由于载流子数目很少，故导电性很差。
• 温度升高，热运动加剧，载流子浓度增大，导电性增强。热力学温度0K时不导电。

为什么要制造导电性很弱的本征半导体：因为要使得导电性可控。

二、杂质半导体

为了使本征半导体导电性可控，我们就需要向本征半导体掺入一定的杂质。

N型半导体

在本征半导体中掺杂五价元素，一般是掺入磷（P）。

多子：多数载流子；少子：少数载流子。

P型半导体

在本征半导体中掺杂三价元素，一般是掺入硼（B）。

• 空位呈电中性
• 温度变化时，载流子数目变化，假如温度增加，热运动加剧，就会有更多价电子挣脱共价键的束缚。
• 温度变化时，少子与多子变化的数目相同，因为当一个价电子挣脱共价键的束缚，就会出现一个空穴。
• 温度变化时，少子与多子浓度的变化不同，假设原来多子有100个，少子有2个，这时倘若有两个价电子挣脱共价键的束缚，则多子变为102个，少子变为4个，多子增加了2%，少子增加了100%，显然是不相同的

三、PN结的形成及其单向导电性

1.PN结的形成

物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气体、液体、固态均有之。

• 由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成内电场（N区显正电，P区显负电），从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P区、自由电子从P区向N区运动。
• 扩散运动是多子的运动。

• 空间电荷区又称为耗尽层。
• 漂移运动是少子的运动。

2.PN结的单向导电性

2.1.PN结加正向电压

2.2.PN结加反向电压

因为漂移运动是少子的运动，即使全部的少子都参与这个运动，电流仍然很小，故可以近似的认为其截止。

3.PN结的电容效应

3.1.势垒电容

3.2.扩散电容

PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释放的过程，其等效电容称为扩散电容C_d 。

3.3.结电容

C_j=C_b+C_d