1、 電子技術 教案上課系別：機電學院授課班級：供電201101班主講教師：徐鵬上課時間：2012 年 2 月至2012 年 6 月周次課序星期授課內容(章節主要內容,字數在一千字以內)教學時數教學形式課外作業類型21一課程教育、認識半導體元件2理論P19 1、2、322四半導體二極管的分類及應用2理論23五認識三極管元件2理論34一認識三極管元件2理論P19 9、10、1335四放大電路的組成和基本原理2理論P42 14、1746一放大電路的分析方法2理論47四放大電路的分析方法2理論48五靜態工作點的穩定性2理論59一靜態工作點的穩定性2理論510四共集電極放大電路和共基極放大電路2理論P56

2、 4、8611一放大電路的頻率特性和多級放大電路2理論612四集成運算放大器2理論613五放大電路中的反饋2理論714一集成運算放大器的應用2理論P73 3、4、5715四模電部分復習2理論816一絕緣柵型場效應管2理論817四單相整流電路2理論818五濾波電路2理論P73 11、12919四穩壓電路2理論1120一晶閘管可控整流電路2理論P85 9、101121四電力電子部分復習2理論1222一基本邏輯及門電路2理論1223四集成門電路2理論1224五數制和碼制2理論P95 5、81225六邏輯函數的表示方法及相互轉換2理論補課1326四邏輯代數的公式、運算規則，邏輯函數的化簡和變換2理論1

3、427一組合邏輯電路的分析和設計方法2理論1428四常用的組合邏輯電路及其芯片2理論P122 4、51429五基本RS觸發器2理論1530一常用觸發器2理論1531四寄存器、計數器2理論1632一555定時器的典型應用2理論1633四A/D,D/A轉換器2理論1634五數電部分復習2理論1735一數電部分復習2理論1736四據掌握情況機動2理論1837一復習2理論1838四復習2理論1839五復習2理論黃岡職業技術學院課程單元設計第 1 單元(Unit) 第 2 周(Week) 2 學時(Periods)單元標題 (Title) ： 認識半導體元件教學地點 (Place) ：匯賢閣1401教學

4、目標 (Teaching Target) ： 1、了解半導體的特性、材料2、了解本征半導體的導電性及雜質半導體的種類和導電載流子的種類及特點3、知道PN結的特點教學方法 (Teaching Approaches) ：項目導向，任務驅動，課堂講授結合多媒體演示教學材料及工具 (Teaching Materials & Aids) ：多媒體課件、實物考核與評價方式 (Testing & Evaluating Mode)：隨堂提問結合下堂課提問的方式進行考核主要教學內容及過程Main Teaching Contents & Procedures電子技術主要包括兩部分內容，模擬

5、電子技術和數字電子技術，今天起我們開始學習模擬電子技術，二極管是模擬電子技術的基本元器件， 本次課就主要學習二極管的基本特性及其應用只是。一、半導體材料根據物體導電能力(電阻率)的不同，來劃分導體、絕緣體和半導體。電阻率：導體 106104 .cm 絕緣體 10101022 .cm 半導體 103109 .cm典型的半導體元素：硅Si和鍺Ge化合物：砷化鎵GaAs等。1、基本概念：本征半導體化學成分純凈的半導體。它在物理結構上呈單晶體形態。空穴共價鍵中的空位。電子空穴對由熱激發而產生的自由電子和空穴對。空穴的移動空穴的運動是靠相鄰共價鍵中的價電子依次充填空穴來實現的。本征激發價電子獲得足夠的能

6、量，打破共價鍵，變成自由電子，產生電子-空穴對。本征濃度溫度一定，電子-空穴對的產生與復合運動將處于動態平衡,自由電子和空穴保持與溫度對應的不變的濃度。這個濃度稱為本征濃度。用Ni表示。載流子的本征濃度，決定了本征半導體的導電能力。這種導電能力很弱，還不能付諸實用。2、半導體的導電機構兩種載流子：自由電子：帶負電的載流子。空穴：可以看成帶正電的載流子。兩種電流：電子電流，空穴電流3、影響半導體導電能力的因素1）、溫度熱敏特性；2）、光輻射光敏特性；3）、雜質摻雜特性。摻雜百萬分之一的相關雜質，導電能力提高一百萬倍。4、雜質半導體在本征半導體中摻入某些微量元素作為雜質，不改變其晶體結構，可使半導

7、體的導電性發生顯著變化。本征半導體在摻入雜質后稱為雜質半導體。N型半導體摻入五價雜質元素（如磷）的半導體。P型半導體摻入三價雜質元素（如硼）的半導體。注：1）在N型半導體中自由電子是多數載流子，它主要由雜質原子提供；空穴是少數載流子, 由熱激發形成。2）在P型半導體中空穴是多數載流子，它主要由摻雜形成；自由電子是少數載流子， 由熱激發形成。二、PN結的形成及特性1、PN結的形成因濃度差，多子的擴散運動®由雜質離子形成空間電荷區 ¯空間電荷區形成內電場¯ ¯內電場促使少子漂移 內電場阻止多子擴散 最后,多子的擴散和少子的漂移達到動態平衡。2、 PN結的單向

8、導電性當外加電壓使PN結中P區的電位高于N區的電位，稱為加正向電壓，簡稱正偏；反之稱為加反向電壓，簡稱反偏。 PN結加正向電壓時，呈現低電阻，具有較大的正向擴散電流；PN結加反向電壓時，呈現高電阻，只有極小的反向漂移電流。由此可以得出結論：PN結具有單向導電性。3、 PN結的反向擊穿當PN結的反向電壓增加到一定數值時，反向電流突然快速增加，此現象稱為PN結的反向擊穿。齊鈉擊穿：電場直接導致PN結擊穿（PN結內共價鍵被外電場打破，產生大量載流子，電流劇增。）雪崩擊穿：載流子的碰撞電離產生連鎖反應導致PN結擊穿，盡管PN結內電場強度還不到擊穿場強。第 2 單元(Unit) 第 2 周(Week)

9、2 學時(Periods)單元標題 (Title) ： 半導體二極管的分類及應用教學地點 (Place) ：匯賢閣1401教學目標 (Teaching Target) ： 1、 了解半導體二極管的分類、結構、符號2、 熟悉半導體二極管的伏安特性3、 對二極管的應用場合有初步的了解為后續學習做準備教學方法 (Teaching Approaches) ：項目導向，任務驅動，課堂講授結合多媒體演示教學材料及工具 (Teaching Materials & Aids) ：多媒體課件、實物考核與評價方式 (Testing & Evaluating Mode)：隨堂提問結合下堂課提問的方式

10、進行考核主要教學內容及過程Main Teaching Contents & Procedures半導體二極管1、半導體二極管的結構在PN結上加上引線和封裝，就成為一個二極管。二極管按結構分有點接觸型、面接觸型和平面型三大類。(1) 點接觸型二極管(2) 面接觸型二極管(3) 平面型二極管2、二極管的伏安特性二極管的伏安特性曲線可用下圖表示：3、二極管的參數(1) 最大整流電流IF(2) 反向擊穿電壓VBR和最大反向工作電壓VRM(3) 反向電流IR(4) 正向壓降VF(5) 極間電容CB4、二極管V- I 特性的建模1) 理想模型2) 恒壓降模型3) 折線模型5、應用舉例1）、限幅電路

11、2）、單相半波,單相橋式整流電路3）、電容濾波器,LC濾波器和型濾波器;4）、穩壓電路6、特殊體二極管1）、穩壓二極管2）、變容二極管3）、光電子器件：光電二極管、發光二極管、激光二極管等。小結本次課主要介紹了半導體以及二極管的基本知識、特性曲線、應用等問題第 3、4 單元(Unit) 第 2、3 周(Week) 4 學時(Periods)單元標題 (Title) ： 認識三極管元件教學地點 (Place) ：匯賢閣1401教學目標 (Teaching Target) ： 1、 認識BJT元件2、 了解BJT的結構及分類3、 熟悉三極管的電流分配及放大作用教學方法 (Teaching Appr

12、oaches) ：項目導向，任務驅動，課堂講授結合多媒體演示教學材料及工具 (Teaching Materials & Aids) ：多媒體課件、實物考核與評價方式 (Testing & Evaluating Mode)：隨堂提問結合下堂課提問的方式進行考核主要教學內容及過程Main Teaching Contents & Procedures二極管有兩個電極，一個PN結，具有單向導電性，如果我們把兩個PN結放到一起會有什么特性呢？那樣就有三個電極，組成了三極管。半導體三極管（BJT）三極管內有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導電，故稱為雙極型三極管。或BJT (Bip

13、olar Junction Transistor)。 1、BJT的結構簡介（1）分類：NPN型和PNP型。（2）結構特點：發射區的摻雜濃度遠遠高于基區（100:1）； 集電結面積遠遠大于發射結面積； 基區很薄，一般在幾個微米至幾十個微米。2、BJT的電流分配與放大原理三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載流子傳輸體現出來的。 外部條件：發射結正偏，集電結反偏。3、 電流分配關系IE=IB+ IC IC= InC+ ICBO IB= IB - ICBO4、三極管的三種組態共發射極接法，發射極作為公共電極，用CE表示；共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示。共集電極接法，集電極作為公共

14、電極，用CC表示;5、 BJT的特性曲線1. 輸入特性曲線 （以共射極放大電路為例）(1) 當vCE=0V時，相當于發射結的正向伏安特性曲線。(2) 當vCE1V時， vCB= vCE - vBE>0，集電結已進入反偏狀態，開始收集電子，基區復合減少，同樣的vBE下 IB減小，特性曲線右移。(3) 輸入特性曲線的三個部分死區非線性區線性區（4）輸出特性曲線放大區：iC平行于vCE軸的區域，曲線基本平行等距。此時，發射結正偏，集電結反偏。截止區：iC接近零的區域，相當iB=0的曲線的下方。此時， vBE小于死區電壓，集電結反偏。飽和區：iC明顯受vCE控制的區域，該區域內，一般vCE0.7

15、V(硅管)。此時，發射結正偏，集電結正偏或反偏電壓很小。（5）BJT的主要參數(一) 電流放大系數 (1)共發射極直流電流放大系數 （ICICEO）/IBIC / IB | vCE=const(2) 共發射極交流電流放大系數b b =DIC/DIB½vCE=const(3) 共基極直流電流放大系數 （ICICBO）/IEIC/IE (4) 共基極交流電流放大系數 =DIC/DIE½ VCB=const（二）極間反向電流(1) 集電極基極間反向飽和電流ICBO ；發射極開路時，集電結的反向飽和電流。 (2) 集電極發射極間的反向飽和電流ICEO（三）極限參數(1) 集電極最大

16、允許電流ICM(2) 集電極最大允許功率損耗PCM(3) 反向擊穿電壓第 5、6、7 單元(Unit) 第 3、4 周(Week) 4 學時(Periods)單元標題 (Title) ： 放大電路的組成、基本原理及分析方法教學地點 (Place) ：匯賢閣1401教學目標 (Teaching Target) ： 1、了解放大電路的基本組成及各組成原件的作用2、了解放大電路的電壓、電流波形及信號放大過程3、熟悉放大電路的基本參數4、會對電路進行靜態及動態分析教學方法 (Teaching Approaches) ：項目導向，任務驅動，課堂講授結合多媒體演示教學材料及工具 (Teaching Mat

17、erials & Aids) ：多媒體課件、實物考核與評價方式 (Testing & Evaluating Mode)：隨堂提問結合下堂課提問的方式進行考核主要教學內容及過程Main Teaching Contents & Procedures放大電路組成及基本原理1電路組成各部分的作用：直流電源：供能 電 阻：保證三極管處于放大狀態 電 容：傳交隔直2工作原理3放大電路的靜態和動態靜態：輸入信號為零（vi= 0 或 ii= 0）時，放大電路的工作狀態，也稱直流工作狀態。動態：輸入信號不為零時，放大電路的工作狀態，也稱交流工作狀態。 電路處于靜態時，三極管個電極的電壓、

18、電流在特性曲線上確定為一點，稱為靜態工作點，常稱為Q點。一般用IB、 IC、和VCE （或IBQ、ICQ、和VCEQ ）表示。4直流通路和交流通路 5靜態工作情況分析A用估算法求靜態工作點：采用該方法，必須已知三極管的b 值。根據直流通路可知：一般硅管VBE=0.7V，鍺管VBE=0.2V。B圖解分析法采用該方法分析靜態工作點，必須已知三極管的輸入輸出特性曲線。· 在輸入特性曲線上，作出直線 VBE =VCCIBRb，兩線的交點即是Q點，得到IBQ。· 在輸出特性曲線上，作出直流負載線 VCE=VCCICRc，與IBQ曲線的交點即為Q點，從而得到VCEQ 和ICQ。6. 動

19、態工作情況分析A靜態時：由交流通路得純交流負載線：vce= -ic× (Rc /RL)交流負載線是有交流輸入信號時Q點的運動軌跡，過輸出特性曲線上的Q點做一條斜率為-1/R¢L 直線，該直線即為交流負載線。 因為交流負載線必過Q點，即 vce= vCE - VCEQ ic= iC ICQ同時，令 R¢L = Rc/RL則交流負載線為： vCE - VCEQ= -(iC - ICQ )× R¢L 即 iC = (-1/R¢L)× vCE + (1/R¢L) VCEQ+ ICQB輸入交流信號時的圖解分析通過圖解分析，可

20、得如下結論：1. vi®­ vBE®­ iB®­ iC®­ vCE®¯ |-vo| ­；2. vo與vi相位相反；3. 可以測量出放大電路的電壓放大倍數；4. 可以確定最大不失真輸出幅度。# 動態工作時， iB、 iC的實際電流方向是否改變，vCE的實際電壓極性是否改變？C BJT的三個工作區飽和失真：由于放大電路的工作點達到了三極管的飽和區而引起的非線性失真。對于NPN管，輸出電壓表現為底部失真。截止失真: 由于放大電路的工作點達到了三極管的截止區而引起的非線性失真。對于NPN管，輸

21、出電壓表現為頂部失真。注意：對于PNP管，由于是負電源供電，失真的表現形式，與NPN管正好相反。交流等效原則（畫微變等效電路）（1）恒定的電壓看作交流短路；（2）恒定的電流看作交流開路。求電路各參數（1）求電壓增益 （2）求輸入輸出電阻小結本次課主要介紹了利用估算法和圖解法對三極管的靜態及動態進行分析，熟悉了共射極放大電路的各基本情況。第 8、9 單元(Unit) 第 4、5 周(Week) 2 學時(Periods)單元標題 (Title) ： 靜態工作點的穩定性教學地點 (Place) ：匯賢閣1401教學目標 (Teaching Target) ： 1、了解靜態工作點隨溫度的變化趨勢2、

22、了解負分壓式偏置電路穩定靜態工作點的原理教學方法 (Teaching Approaches) ：項目導向，任務驅動，課堂講授結合多媒體演示教學材料及工具 (Teaching Materials & Aids) ：多媒體課件、實物考核與評價方式 (Testing & Evaluating Mode)：隨堂提問結合下堂課提問的方式進行考核主要教學內容及過程Main Teaching Contents & Procedures放大電路的工作點穩定問題溫度對工作點的影響· 溫度變化對ICBO的影響· 溫度變化對輸入特性曲線的影響· 溫度變化對b 的

23、影響分壓式偏置電路（1）穩定工作點原理目標：溫度變化時，使IC維持恒定。 如果溫度變化時，b點電位能基本不變，則可實現靜態工作點的穩定。b點電位基本不變的條件：I1 >>IB ，VB >>VBE（2）放大電路指標分析第 10 單元(Unit) 第 5 周(Week) 2 學時(Periods)單元標題 (Title) ： 共集電極和共基極放大電路教學地點 (Place) ：匯賢閣1401教學目標 (Teaching Target) ： 1、了解共集電極和共基極放大電路的電路組成2、熟悉共集電極和共基極放大電路的分析方法和特性教學方法 (Teaching Approach

24、es) ：項目導向，任務驅動，課堂講授結合多媒體演示教學材料及工具 (Teaching Materials & Aids) ：多媒體課件、實物考核與評價方式 (Testing & Evaluating Mode)：隨堂提問結合下堂課提問的方式進行考核主要教學內容及過程Main Teaching Contents & Procedures一、共集電極電路共集電極電路也稱為射極輸出器 1.靜態分析 共集電極電路特點：1電壓增益小于1但接近于1 2輸入電阻大，對電壓信號源衰減小3輸出電阻小，帶負載能力強二、 共基極放大電路 1.靜態工作點2.動態指標 共基電路高頻特性好，適合

25、用于高頻或寬頻帶場合第 11 單元(Unit) 第 6 周(Week) 2 學時(Periods)單元標題 (Title) ：放大電路的頻率特性和多級放大電路教學地點 (Place) ：匯賢閣1401教學目標 (Teaching Target) ： 1、了解共集電極和共基極放大電路的電路組成2、熟悉共集電極和共基極放大電路的分析方法和特性教學方法 (Teaching Approaches) ：項目導向，任務驅動，課堂講授結合多媒體演示教學材料及工具 (Teaching Materials & Aids) ：多媒體課件、實物考核與評價方式 (Testing & Evaluatin

26、g Mode)：隨堂提問結合下堂課提問的方式進行考核主要教學內容及過程Main Teaching Contents & Procedures復合管一般規律：（1）復合管的類型（極性）與第一個管相同；（2）第二個管的集電結（CB電極）與第一個管的CE電極相連，電流的方向與箭頭一致；（3）一般情況下，第一個管為小功率管，第二個管為大功率管；（4）可以用兩個及更多的三極管構成復合管，復合管的 約為各管 之積。阻容耦合放大電路（1）直接耦合（2）電容耦合（3）變壓器耦合任務例：放大電路如圖所示。已知BJT的 ß=80， Rb=300k， Rc=2k， VCC= +12V，求：（1）試

27、求該放大電路的靜態工作點。（2）試求該放大電路的輸入電阻、輸出電阻。（3）試求該放大電路的電壓放大倍數。多級阻容耦合放大器的特點： (1) 由于電容的隔直作用，各級放大器的靜態工作點相互獨立，分別估算。(2) 前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓。(3) 后一級的輸入電阻是前一級的交流負載電阻。(4) 總電壓放大倍數=各級放大倍數的乘積。(5) 總輸入電阻 ri 即為第一級的輸入電阻ri1 。(6) 總輸出電阻即為最后一級的輸出電阻。第 12 單元(Unit) 第 6 周(Week) 2 學時(Periods)單元標題 (Title) ：集成運算放大器教學地點 (Place) ：匯賢閣1401教

28、學目標 (Teaching Target) ： 1、了解集成電路的特點及集成運放的內部結構2、了解集成運放的主要性能指標教學方法 (Teaching Approaches) ：項目導向，任務驅動，課堂講授結合多媒體演示教學材料及工具 (Teaching Materials & Aids) ：多媒體課件、實物考核與評價方式 (Testing & Evaluating Mode)：隨堂提問結合下堂課提問的方式進行考核主要教學內容及過程Main Teaching Contents & Procedures集成電路: 將整個電路的各個元件做在同一個半導體基片上。 集成電路的優點

29、：工作穩定、使用方便、體積小、重量輕、功耗小。集成電路的分類：模擬集成電路、數字集成電路；小、中、大、超大規模集成電路；集成電路內部結構的特點：1. 電路元件制作在一個芯片上，元件參數偏差方向一致，溫度均一性好。2. 電阻元件由硅半導體構成，范圍在幾十到20千歐，精度低。高阻值電阻用三極管有源元件代替或外接。3. 幾十 pF 以下的小電容用PN結的結電容構成、大電容要外接。4. 二極管一般用三極管的發射結構成。集成運放的結構（1）采用四級以上的多級放大器，輸入級和第二級一般采用差動放大器。（2）輸入級常采用復合三極管或場效應管，以減小輸入電流，增加輸入電阻。（3）輸出級采用互補對稱式射極跟隨器

30、，以進行功率放大，提高帶負載的能力。集成運放的主要性能指標一、開環差模電壓放大倍數Aod 無外加反饋回路的差模放大倍數。一般在105 107之間。理想運放的Aod為¥。二、共模抑制比KCMMR 常用分貝作單位，一般100dB以上。 三、差模輸入電阻rid ri>1MW, 有的可達100MW以上。四、輸出電阻ro ro =幾W-幾十W。五、最大共模輸入電壓UIcmax 六、最大差模輸入電壓UIdmax 第 13 單元(Unit) 第 6 周(Week) 2 學時(Periods)單元標題 (Title) ：放大電路中的反饋教學地點 (Place) ：匯賢閣1401教學目標 (Te

31、aching Target) ： 1、了解反饋的含義及在電路中的作用2、熟悉反饋的類型及相關的計算教學方法 (Teaching Approaches) ：項目導向，任務驅動，課堂講授結合多媒體演示教學材料及工具 (Teaching Materials & Aids) ：多媒體課件、實物考核與評價方式 (Testing & Evaluating Mode)：隨堂提問結合下堂課提問的方式進行考核主要教學內容及過程Main Teaching Contents & Procedures將放大電路輸出端的信號（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號迭加，就稱為反饋。若

32、引回的信號削弱了輸入信號，就稱為負反饋。若引回的信號增強了輸入信號，就稱為正反饋。這里所說的信號一般是指交流信號，所以判斷正負反饋，就要判斷反饋信號與輸入信號的相位關系，同相是正反饋，反相是負反饋。負反饋的作用：穩定靜態工作點；穩定放大倍數；提高輸入電阻；降低輸出電阻；擴展通頻帶。負反饋的類型一、電壓反饋和電流反饋二、串聯反饋和并聯反饋三、交流反饋與直流反饋負反饋的分析方法一、反饋類型的判斷分析步驟：1. 找出反饋網絡（電阻）。2. 是交流反饋還是直流反饋？3. 是否負反饋？4. 是負反饋！那么是何種類型的負反饋？（判斷反饋的組態）判斷負反饋的方法瞬時極性法假設輸出端信號有一定極性的瞬時變化，

33、依次經過反饋、比較、放大后，再回到輸出端，若輸出信號與原輸出信號的變化極性相反，則為負反饋。反之為正反饋。如果是電壓反饋，則要從輸出電壓的微小變化開始。如果是電流反饋，則要從輸出電流的微小變化開始。判斷時在輸入端也要反映出反饋信號與輸入信號的比較關系。負反饋放大電路的放大倍數第 14 單元(Unit) 第 7 周(Week) 2 學時(Periods)單元標題 (Title) ：集成運算放大器的應用教學地點 (Place) ：匯賢閣1401教學目標 (Teaching Target) ： 1、了解反饋的含義及在電路中的作用2、熟悉反饋的類型及相關的計算教學方法 (Teaching Approaches) ：項目導向，任務驅動，課堂講授結合多媒體演示教學材料及