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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MOSFET84

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JFET118

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fT222

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