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第1章 固态电子学 1

1.1固态电子学材料 1

1.2共价键模型 2

1.3半导体中的漂移电流与迁移率 5

1.3.1漂移电流 5

1.3.2迁移率 5

1.3.3饱和速度 6

1.4本征硅的电阻率 6

1.5半导体掺杂 7

1.5.1硅晶体中的施主杂质 7

1.5.2硅晶体中的受主原子 8

1.6掺杂半导体中电子与空穴的浓度 9

1.6.1 N型材料（ND＞NA） 9

1.6.2 P型材料（NA＞ND） 9

1.7掺杂半导体的迁移率与电阻率 10

1.8扩散电流 13

1.9总电流 14

1.10能带模型 14

1.10.1本征半导体内的电子-空穴对 15

1.10.2掺杂半导体的能带模型 15

1.10.3补偿半导体 16

小结 16

习题 18

第2章 二极管与二极管电路 21

2.1 PN结二极管 21

2.1.1 PN结的静态电荷 22

2.1.2二极管内的电流 24

2.2二极管的伏安特性 25

2.3二极管的数学模型 26

2.4反向偏置、零偏置、正向偏置下的二极管特性 28

2.4.1反向偏置 28

2.4.2零偏置 28

2.4.3正向偏置 28

2.5二极管的温度系数 29

2.6反向偏置二极管 31

2.6.1实际二极管的饱和电流 31

2.6.2反向击穿电压 32

2.6.3击穿区的二极管模型 32

2.7 PN结电容 33

2.7.1反向偏置电容 33

2.7.2正向偏置电容 33

2.8肖特基势垒二极管 33

2.9二极管模型与版图 34

2.10二极管电路 35

2.10.1负载线分析 36

2.10.2用数学模型分析 37

2.10.3用理想二极管模型分析 38

2.10.4恒压降二极管模型分析 40

2.10.5模型比较与讨论 41

2.11多二极管电路 41

2.11.1含两个二极管电路分析 41

2.11.2含三个二极管电路分析 42

2.12工作在击穿区的二极管 43

2.12.1负载线分析 44

2.12.2分段线性化模型分析 44

2.12.3稳压器 44

2.12.4考虑稳压二极管齐纳电阻电路分析 45

2.12.5电源与负载的稳定性 46

2.13半波整流电路 46

2.13.1电阻负载的半波整流电路 47

2.13.2滤波电容 48

2.13.3有RC负载的半波整流电路 49

2.13.4纹波电压与导通间隔 49

2.13.5二极管电流 51

2.13.6浪涌电流 52

2.13.7额定反向峰值电压 52

2.13.8二极管功耗 52

2.13.9输出负电压的半波整流电路 53

2.14全波整流电路 53

2.14.1输出正电压 53

2.14.2输出负电压 54

2.15桥式全波整流 55

2.16整流电路比较与设计权衡 55

2.17直流-直流（DC-DC）变换器 56

2.17.1升压（boost）变换器 57

2.17.2降压（buck）变换器 59

2.18二极管的动态开关特性 61

2.19光二极管、太阳能电池与发光二极管 62

2.19.1光二极管与光探测器 62

2.19.2太阳能电池发电 63

2.19.3发光二极管（LED） 64

小结 64

习题 65

第3章 场效应管 73

3.1 MOS电容的特性 73

3.1.1电荷聚集区 74

3.1.2电荷耗尽区 74

3.1.3电荷反型区 75

3.2 NMOS管 75

3.2.1 NMOS管伏安特性的定性讨论 76

3.2.2 NMOS管导通区 77

3.2.3导通区电阻 79

3.2.4 MOSFET压控电阻的应用:压控衰减器；压控高通滤波器 80

3.2.5 MOSFET伏安特性的饱和区 81

3.2.6饱和（夹断）区的数学模型 82

3.2.7跨导 83

3.2.8沟道长度调制效应 84

3.2.9转移特性与耗尽方式MOSFET 84

3.2.10体效应或衬底灵敏度 85

3.3 PMOS管 86

3.4 MOSFET的电路符号 88

3.5 MOS管制造与布线设计规则 89

3.5.1最小化特征尺寸与对准容差 89

3.5.2 MOS管布线 90

3.6 MOS管内的电容 91

3.6.1工作在导通区的NMOS管电容 91

3.6.2工作在饱和状态的MOS管电容 92

3.6.3工作在截止状态的MOS管电容 92

3.7 SPICE所用的MOSFET模型 93

3.8 NMOS场效应管偏置电路分析 95

3.9 PMOS场效应管偏置电路分析 103

3.10电流源和MOS电流镜 105

3.10.1 NMOS电流镜的直流分析 106

3.10.2 MOS电流镜比率的改变 107

3.10.3电流镜的输出电阻 108

3.10.4电流镜的版图布局 109

3.10.5多电流镜 109

3.11 MOS管的尺寸 111

3.11.1漏极电流 111

3.11.2栅极电容和延迟时间 111

3.11.3电路和功率密度 111

3.11.4功率-时延乘积 112

3.11.5截止频率 112

3.11.6场强限制 113

3.11.7亚阈导电 113

3.12结型场效应管 114

3.12.1 JFET的偏置 114

3.12.2漏源电压对沟道的影响 115

3.12.3 N沟道JFET管的伏安特性 116

3.12.4 P沟道JFET 118

3.12.5电路符号与JFET模型总结 118

3.12.6 JFET管的电容 119

3.13 JFET与耗尽型MOSFET管的偏置 119

小结 120

习题 122

第4章 双极型三极管 130

4.1双极型三极管的物理结构 130

4.2 NPN型三极管的传输模型 131

4.2.1正向特性 132

4.2.2反向特性 133

4.2.3完整偏置状态的传输模型方程 134

4.3 PNP型三极管 135

4.4三极管传输模型的等效电路表示法 136

4.5埃伯尔斯-莫尔模型 137

4.5.1 NPN型三极管的正向特性 137

4.5.2 NPN型三极管的反向特性 138

4.5.3 NPN型三极管的埃伯尔斯-莫尔模型 138

4.5.4 PNP型三极管的埃伯尔斯-莫尔模型 138

4.5.5埃伯尔斯-莫尔模型的等效电路 138

4.6双极型三极管的工作模式 139

4.7双极型三极管的伏安特性 140

4.7.1输出特性曲线 140

4.7.2转移特性曲线 141

4.7.3击穿电压 142

4.8基区少数载流子的运动 142

4.8.1基区暂态时间 143

4.8.2扩散电容 145

4.9传输模型的简化 145

4.9.1截止模式的简化传输模型 145

4.9.2正向放大模式（小信号）的简化传输模型 147

4.9.3共发射极电流增益的频率特性 148

4.9.4跨导 149

4.9.5饱和模式的模型 150

4.10厄尔利效应和厄尔利电压 151

4.10.1厄尔利效应模型 151

4.10.2厄尔利效应的成因 152

4.11双极型三极管的SPICE模型 152

4.11.1定性的描述 152

4.11.2 SPICE模型方程 153

4.12双极型三极管的实际偏置电路 155

4.12.1四电阻偏置电路 156

4.12.2四电阻偏置电路的设计过程 157

4.13电流源和镜像电流源 160

4.13.1三极管电流镜 160

4.13.2电流镜电路的分析 160

4.13.3改变三极管电流镜比率 161

4.13.4电流镜的输出电阻 163

4.14偏置电路的容差 164

4.14.1最坏情况（worst-case）分析 164

4.14.2蒙特卡罗分析法（MonteCarlo Analysis） 165

14:55 2012-5-7 小结 168

习题 169

第5章 小信号放大器 177

5.1增益计量 177

5.2共发射极放大器（Common-Emitter Amplifier） 183

5.2.1共发射极放大器基本组成 183

5.2.2共发射极放大器直流工作点分析 183

5.2.3共发射极放大器交流工作定性分析 184

5.2.4二极管、三极管的小信号模型 186

5.2.5共发射极小信号放大器的电压增益 188

5.2.6共发射极放大器的输入电阻和输出电阻 190

5.3共源极放大器（Common -Source Amplifier） 191

5.3.1共源极放大器的基本组成 191

5.3.2共源极放大器电路的直流工作点 191

5.3.3 N沟道EMOS管的小信号模型 192

5.3.4四端MOS管的体效应 193

5.3.5 MOS管放大器的增益与输入、输出电阻 194

5.3.6结型场效应管（JFET）的小信号模型 195

5.4增益稳定的共发射极放大器 195

5.4.1基本放大器增益 196

5.4.2输入电压的线性范围 196

5.4.3输入电阻与输出电阻 196

5.4.4电流增益 198

5.5增益稳定的共源极放大器 198

5.6共集电极（Common-Collector）与共漏极（Common-Drain）放大器 199

5.6.1共集电极放大器的主要特性 199

5.6.2共漏极放大器的主要特性 201

5.7共基极（Common-Base）与共栅极（Common-Gate）放大器 202

5.7.1共基极放大器的主要参数 202

5.7.2共栅极放大器的主要参数 204

5.8场效应管体效应对放大器性能的影响 204

5.8.1对共源极放大器的影响 205

5.8.2对共漏极放大器的影响 206

5.8.3对共栅极放大器的影响 206

5.9耦合与旁路电容设计与下限截止频率 207

5.9.1共发射极放大器耦合与旁路电容 207

5.9.2放大器的直流负载和交流负载 208

5.10多级放大器 209

5.10.1多级电容耦合交流放大器 210

5.10.2多级直接耦合放大器 213

5.10.3达林顿管和共射共基组合结构 215

5.10.4变压器耦合放大器 216

5.11电流源电路设计 219

5.11.1电流源的品质因数 219

5.11.2高输出电阻电流源 219

5.11.3多路输出电流源 220

5.12放大器的频率响应 221

5.12.1高频时的双极型三极管模型 221

5.12.2单位电流增益频率fT 222

5.12.3场效应管的高频模型 223

5.12.4基区电阻的影响与共发射极放大器的高频限制 223

5.12.5共发射极放大器的增益带宽积 225

5.12.6发射极接电阻放大器的增益带宽关系——开路时间常数法 226

5.12.7共基极放大器的主极点 228

5.12.8共栅极放大器的主极点 229

5.12.9共集电极放大器的主极点 229

5.12.10共漏极放大器的主极点 230

5.13放大器的负反馈 231

小结 237

习题 239

第6章 功率放大器 248

6.1放大器的类型 248

6.2甲类功率放大器 251

6.3乙类功率放大器 255

6.4甲乙类功率放大器 260

6.4.1甲乙类功率放大器的偏置 260

6.4.2互补对称放大器（OTL） 261

6.5丙类功率放大器 264

小结 268

习题 268

第7章 运算放大器 272

7.1差分放大器 272

7.1.1差分放大器的结构 272

7.1.2差分放大器对干扰噪声的抑制 273

7.2差分放大器特性分析 275

7.2.1差分放大器直流偏置 275

7.2.2差动增益 276

7.2.3共模增益与共模抑制比 277

7.2.4差模传输特性 279

7.3运算放大器 283

7.3.1运算放大器的结构 283

7.3.2转换速率与功率带宽 285

7.4运算放大器的闭环增益设定 287

7.4.1闭环负反馈增益 287

7.4.2闭环负反馈放大器增益与带宽的关系 290

7.5运算放大器的频率特性与闭环反馈稳定性 292

7.6运算放大器的应用 296

7.6.1加/减运算 296

7.6.2有源滤波器 297

7.6.3其他应用 300

7.7比较器 306

小结 308

习题 309

第8章 振荡器 314

8.1振荡器的特点 314

8.2 RC振荡电路 315

8.2.1文氏电桥振荡器 315

8.2.2移相振荡器 317

8.2.3双T网络振荡器 319

8.3 LC振荡电路 320

8.4晶体振荡电路 323

8.5弛张振荡器 326

8.5.1单结型三极管振荡器 326

8.5.2多谐振荡器 328

8.6不希望的振荡 329

8.7振荡器的检修 332

8.8直接数字合成（DDS）信号源 333

8.8.1 DDS的基本原理 333

8.8.2控制与信号频率的关系 335

8.8.3直接数字合成信号源的实现方法 337

小结 338

习题 338

第9章 电子控制器件和电路 343

9.1引言 343

9.2晶闸管（SCR） 345

9.3全波器件 350

9.4绝缘栅双极型三极管 354

9.4.1 IGBT的结构 355

9.4.2导电特性 356

9.4.3开关特性 357

9.4.4自锁 358

9.4.5安全工作区 358

9.4.6跨导 359

9.4.7 IR公司器件编号与参数说明 360

9.5高压浮动MOS栅极集成驱动电路（MGDs） 362

9.5.1上桥臂器件的栅极驱动要求 362

9.5.2典型框图 364

9.5.3上桥臂自举电源 365

9.5.4如何计算MGD的功耗 367

9.5.5 MGDs驱动应用技术介绍 369

9.6 1 kW功率以下三相逆变器应用电路分析 375

小结 387

习题 389

第10章 直流稳压电源 393

10.1开环稳压电源 393

10.2闭环稳压电源 395

10.2.1串联稳压电源原理 395

10.2.2分立元件稳压电源 396

10.2.3集成电路稳压电源 397

10.3限流保护和限压保护 400

10.3.1常规限流保护 400

10.3.2折返式限流保护 401

10.3.3限压保护 403

10.3.4压敏电阻瞬态保护 405

10.4开关式稳压电路 407

10.4.1开关电源的工作原理 407

10.4.2开关电源的隔离 412

10.4.3低噪声开关电源 413

10.5开关电源设计实例 415

10.5.1 CS3842A的功能 415

10.5.2 200 kHz、500 W电源原理 417

10.5.3输入滤波级设计 418

10.5.4电源变压器设计 419

10.5.5输出滤波器设计 420

10.5.6电流传感器（互感器）计算 422

10.5.7其他考虑 422

小结 424

习题 425

索引 429

主要参考书目 441