从零开始学模电系列讲座（力荐）

yifei

从零开始学模电系列讲座（力荐） [复制链接]

 

为了方便大家学习，特添加目录：后续不断更新中，敬请期待.....

第一讲： 电荷........................................1楼

第二讲：电流、电压、电阻和欧姆定律...................2楼

第三讲：电阻器的认识.................................14楼

第四讲：电容器.......................................21楼

第五讲：信号（一）.........................................25楼

信号（二）.........................................34楼 第六讲：半导体的基础知识.......................................41楼 第七讲：PN结的形成.......................................56楼 第八讲：PN结的机理.......................................65楼 第九讲：PN结的单向导电性.......................................73楼 第十讲：PN结的参数及使用要点.......................................87楼 第十一讲：三极管的结构.......................................95楼 第十二讲：三极管的工作机理.......................................104楼 第十三讲：三极管的特性曲线.......................................122楼 第十四讲 三极管基本放大电路的演变................................134楼 第十五讲：基本放大电路直流通路分析................................181楼

第十六讲：放大电路动态分析................................215楼
 第十七讲： 放大电路动态分析（续1）...............................................223楼
第十七讲：放大电路动态分析（续2）...................................266楼
第十七讲：动态分析续（这一节静态等效多）（续3）....................................268楼
第十七讲：动态分析之4 信号传输系数又叫电压放大倍数也叫电压增益的分析和计算过程........275楼

第一讲 电荷

一、正电荷和负电荷 初中的时候我们学习过的物理和化学里有有关自然界中的物质的定义是： 物质由分子组成，分子由原子组成，原子由原子核和核外电子组成。原子核带正电，核外电子带负电。 元素的序号就是一个原子中原子核内正电荷的数目，核外电子的数目与核内正电荷的数目相等，正电荷和负电荷相互抵消而呈电中性。 所以，正常情况下物质是电中性的，即不带电的。 当原子获得一定的能量后，其核外电子容易摆脱原子核的束缚而挣脱出来，叫做自由电子。 任何元素都有其自身的化合价，化合价有表达能够摆脱原子核束缚的自由电子数目多少的特征。 如，硅原子的序号是14，表示有14个核外电子，14个核内正电荷。 但是化合价是4，即可能最多有4个核外电子摆脱原子核的束缚而成为自由电子，其余10个永远被原子核束缚，不得挣脱。 核外电子在原子核周围是按层次有规律的飞旋运转的。 正电荷和负电荷有相互吸引的作用，同种电荷有互相排斥的作用。 二、物质带电 当我们设法把正电荷和负电荷分开，物质就带电了。例如，物质的一头带正电荷，另一头带负电荷。 或者我们把某物质的某种电荷移走一部分，这个物质就剩下与移走的电荷的反电荷，数量相同，这个物质也就带电了。 通常的方法是摩擦起电或感应起电或接触起电。 摩擦起电：用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒上就产生了正电荷。 感应起电：用一个带某种电荷的物体，靠近另一个电中性的物体，这个电中性的物体的异种电荷被带电物体吸引，靠近带电物体，同种电荷被排斥到另一头。 接触起点：一个带电物体接触一电中性的物体，带电物体所带的电荷移动一部分到电中性的物体，电中性的物体也带电了。 如果我们把物质的某种电荷移走，但是该物质能源源不断的补充这种电荷，这叫电源。

yifei

第七讲 PN结的形成

关于上一讲，谈到的自由电子和空穴，我们可以都冠以“载流子”（承载能形成电流的粒子）这个名词。
N型半导体中，除了含有因掺入5价元素（如P）杂质而产生的自由电子外，也有空穴，空穴是因为热激发而产生的“自由电子空穴对”中的空穴。我们把N型半导体中的自由电子称为多数载流子，把N型半导体中的空穴称为少数载流子。
同样的
P型半导体中，除了含有因掺入3价元素（如B）杂质而产生的空穴外，也有自由电子，自由电子是因为热激发而产生的“自由电子空穴对”中的自由电子。我们把P型半导体中的自由电子称为少数载流子，把P型半导体中的空穴称为多数载流子。
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这一节讲下PN结的形成

半导体中，PN结是形成二极管和三极管的最主要的成分，没有PN结，就没有半导体在当前现代社会中的广泛应用，包括CPU。

当把N型半导体和P型半导体有机的结合到一起，就形成了PN结。
注意，是有机的结合，而不是简单的拼凑。所谓有机的结合，是在制造过程中的整体形成，不是简单的挤压。

例如，一块N型半导体，本来是平均掺杂有P原子的，自由电子较空穴相比具多数，但是总数少，我们叫做“轻”掺杂，当我们在这块N型半导体的上表面的某一定的厚度范围内，如2um，继续掺杂B原子，则掺杂到一定程度时这2um范围内的P和B原子的数目相等，这时自由电子和空穴数量相等并且互相复合，反而类似于本征半导体了（只剩下了因热激发而产生的少量电子空穴对），在此基础上，继续掺杂B原子，则空穴就多于自由电子了，被改作了P型半导体了（重掺杂）。在这个2um的交界处，一边是N型半导体，自由电子多空穴少；另一边是P型半导体，空穴多自由电子少，那这个2um的交界面就叫做PN结。注意了，PN结仅仅是一个P型半导体和N型半导体的交界面而已！这是所谓的用平面工艺所产生的PN结。还有其他方法也能产生PN结，如合金法，此处不做描述。

正是这个PN结，给我们后来的电子技术的发展，带来的前所未有的、空前的机遇。

soso

从今天开始 好好向yifei学习模电。我的口号是：我要做模电牛人

阿cat

我们上模电的时候，这点很难理解，动态的平衡，不过现在再学一遍的时候，就感受很深刻了。我要把听yifei的讲座当做一种习惯，就像每天要读半个小时英语一样，每天积累一点，积少成多，到时候自己的功底也会很扎实。

yifei

原帖由 srxz 于 2009-9-16 20:59 发表
受教了，我比较喜欢学习模电，不过上面都是最基础的，一般课本上都会有 ，期待楼主基础课程之后的进阶课程

那哪有课本上没有的呢？
我后面将要讲的，是我的白话，不用书对照。但还是书上的知识。

遇有要讨论的，另外和网友单独讨论。

整篇文章，争取做到短小精悍，经验优先，理论置后。

eleluq

本人认为最好的单片机学习资料继续
就先这样了

yifei

第三讲 电阻器的认识

导线的电阻很小，如1m长度1mm2的铜线器电阻不到0.1Ω。而电子技术中有时需要用到较大的电阻，那需要很长的导线，不但价格贵，安装也不方便。所以人们设法用廉价物质通过刻槽的方法制造出电阻器，所需的阻值可以任意刻出来，批量造价不到1分钱，这就给使用电阻带来了方便。制造出来的电阻器简称电阻。


       1．电阻的符号和表示方法：


  



R1表示电阻的序号，即这是图中的第1个电阻；1.2KΩ表示这个电阻的阻值，也可简写为1.2K或1K2。


2．电阻的标称值
国际标准标称电阻采用E24系列，即把1-10之间的电阻分为不等份24份，如：
1，1.1，1.2，1.3，1.5，1.6，1.8，2，2.2，2.4，2.7，3，3.3，3.6，3.9，4.3，4.7，5.1，5.6，6.2，6.8，7.5，8.2，9.1；
以及上述这些标称值乘以10的n次方，包括10的-1次方（0.1~0.91），10的0次方（上述数字本身），一直到10的6次方（1M~9.1M）。


       3．电阻的色环表示
现代电子产品体积较小，电阻上不能印刷文字来表示阻值，用一圈圈不同的颜色来表示，参见相关书籍。




       4．电阻的串联


  


R总 = R1 + R2 = 12K + 1K2 =13K2
12KΩ可以简写为12K，1.2KΩ可以简写为1K2。
串联电阻总的阻值为若干个电阻的和

问答题：
1）
两个相同的电阻串联，总的阻值是？
2）
1个很大阻值的电阻和一个很小阻值的电阻串联，总阻值由哪一个占主导？




5．电阻的并联


  

       并联电阻总阻值的倒数为各电阻倒数的和
1/R总 =1/ R1 +1/ R2 = 1/12K + 1/1K2
或并联电阻总的阻值为若干个电阻的乘积除以若干个电阻的和。



  


问答题：
1）
两个相同的电阻并联，总的阻值是？
2）
1个很大阻值的电阻和一个很小阻值的电阻并联，总阻值由哪一个占主导？

课后可多设置一些电阻串联、并联和混合联（本文从略）计算以加深印象。

yifei

第二讲 电流、电压、电阻和欧姆定律

一、电流
电荷的定向移动，形成电流。
为什么要加上“定向”呢？因为物质里面的电荷是无时无刻的在运动着，但不定向自由运动，就不能形成电流。

二、电压
电压是形成电流的要素，一根导体两端如果有电压，这根导体上就产生了电流。上一讲谈到的电源，有电压的电源，也有电流的电源，他们是可以相互转换的。

三、电阻
阻碍电流通过的物体是电阻，任何有形物质都具有电阻的特征。只是阻碍电流能力的强弱而已。如铜棒，木棒，水，空气。
任何物质都有其特定的电阻率，电阻率是描述一个物质单位截面积、单位长度所表现出来的电阻的大小的一个参量。如铜的电阻率比铁的电阻率小，则铜比铁更容易导电，阻碍电流的能力也小。

四、欧姆定律
电流、电压和电阻三者之间的关系，称欧姆定律。
电流与电压成正比，与电阻成反比。
如果用I表示电流，U表示电压，R表示电阻，则


其中电流I的单位是安培，简称安，用A表示；还有毫安培，用mA表示，简称毫安；以及微安培，用uA表示，简称微安。
1A=1000mA；1mA=1000uA；
另外，电压U的单位是伏特，简称伏，用V表示；还有毫伏特，用mV表示，简称毫伏；以及微伏特，用uV表示，简称微伏。
1V=1000mV；1mV=1000uV；
还有电阻R，单位是欧姆，简称欧，用Ώ表示；还有千欧姆，用KΏ表示，简称千欧；以及兆欧姆，用MΏ表示，简称兆欧。
1MΏ=1000 KΏ；1 KΏ =1000Ώ；
欧姆定律可以描述为1V的电压与1Ώ的电阻的比值就是1A的电流。
在电子技术领域，用到千安培、千伏特和毫欧姆等单位的比较少见。

zhuxl

受教了，我比较喜欢学习模电，不过上面都是最基础的，一般课本上都会有 ，期待楼主基础课程之后的进阶课程

wenhuawu

比老师还讲得详细，真是好呀！

larry0340

看下基础的东西

sichunling

多谢啦！！要好好学习！！

simonprince

夯实基础，期待高阶课程啊

tiankai001

真是不错啊，希望能够继续看到楼主的大作

阿cat

决定从这个帖子开始跟随着楼主来学习一下模电，会的就当复习一下，不会的要好好学习一下了。遇到问题可要请教楼主了。

weiiew

谢谢楼主，支持支持，学习学习

zhjzh72_2004

任重道远。。。。。。。。。。。。。。。。。在此加油！

xu__changhua

原帖由 阿cat 于 2009-9-14 18:18 发表
决定从这个帖子开始跟随着楼主来学习一下模电，会的就当复习一下，不会的要好好学习一下了。遇到问题可要请教楼主了。

好，一定，互助提高!

shub1986

这种发资料的方式很少见啊!呵呵,支持楼主的大课堂

tcmagic

建议占好楼层发帖，否则你后面的课程和回复混搭在一起，乱糟糟的

lopopo

可以只看楼主的，所以，占不占问题不大，关键是要有毅力完成这么艰巨的任务哦，支持

eleluq

还没下完就没芯币啦

yifei

第四讲 电容器

顾名思义，电容器就是盛电的容器，简称电容，他是由两块平行板相隔一定的距离，引出两根引线而形成的，根据平行板的面积和间距决定这个电容器能盛多少的电，电就是电荷，电容器的大小在一定程度上（如保持一定的电压时）就是指能盛电荷量的多少。
电容器的大小与平行板的面积成正比，与平行板的距离成反比。
电容器的符号与他的定义很形象，如下图，用Cx来表示序号，下方0.1u F指的是其容量值的大小。





电容器量纲的基本单位是法拉，简称法，用F表示，由于这个量纲表达的电容很大，所以电子技术中不用法拉做单位，而是用微法拉作单位，或者用皮法拉做单位，一个微法拉是10的-6次方法拉。一个皮法拉是10的-6次方微法拉。微法拉用uF表示，皮法拉用PF表示。近年来，又相应推出了纳法拉（nF）和毫法拉（mF）做单位。
即：
1F=1000mF
1F=1000000uF
1uF=1000nF
1uF=1000000PF
电容器上的电荷是被慢慢的充电充进去的，一个特定容量的电容器，所充进去的电荷数目越多，其两端的电压就越高，但是不能高于该电容器额定的电压值，每一个电容器除了标注有电容量外，还标注有限制电压，称耐压，普通小容量（1uF）的耐压往往在50V以上，且不分电压极性，可以两端对调使用；而大容量的（称电解电容）的耐压往往达到25V以上的，有电压极性的标注，使用时，我们不能接反。
1uF以上的大容量电容器往往是铝电解电容器，还有钽（tan）电解和铌（ni）电解电容器，后两种损耗低漏电小价格高。一般我们见到的电解电容器都是铝电解电容器。
电容器上所加的电压如果超过限定值，就有爆炸的可能，电容量越大，爆炸的威力也大，使用时要小心。
电解电容器接反时，容量严重减小，耐压大大降低，损耗严重。
电解电容器的的符号比普通电容器多了个“正”号，有“正”号的那边是正极，另一边是负极。如下图。




图中63V是限定电压，即耐压，指外电路只能加入比63V小一些的电压。
电容器的主要特性是能通过交流电，而阻挡住直流电。
电容器的容量越大，就越能通过频率高的交流电。
所谓交流电，是指大小能随时间交变变化的电源，也叫交流信号，每秒钟交变的次数称为交流电的频率，单位为赫兹（Hz），如1000Hz是指这个交流电信号每秒交变1000次。

[ 本帖最后由 yifei 于 2009-9-15 18:41 编辑 ]

yifei

原帖由 eleluq 于 2009-9-15 16:26 发表
还没下完就没芯币啦

下什么完？没芯币是怎么回事？

与本主贴有关吗？