week1-1-intro¶

0. 绪论¶

0.1 电子技术发展¶

• 关键里程碑：
• 真空管（1904）→ 晶体管（1947）→ 集成电路（1958）
• 摩尔定律：晶体管密度每18个月翻倍
• 现代电子技术：
• 纳米级工艺（5nm）、3D封装、MEMS、生物芯片、忆阻器

0.2 电子系统组成¶

组件	功能
传感器	非电信号 → 电信号（如麦克风）
模拟电路	信号放大、滤波、处理
模数转换器	模拟信号 → 数字信号
数字系统	数据运算与控制（如微处理器）
数模转换器	数字信号 → 模拟信号
执行器	电信号 → 物理动作（如扬声器）

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1. 半导体器件基础¶

1.1 半导体类型¶

• 本征半导体：纯净单晶（如Si），载流子为电子-空穴对，浓度受温度影响。
• 杂质半导体：
• N型：掺杂五价元素（如磷），自由电子为多子。
• P型：掺杂三价元素（如硼），空穴为多子。

1.2 PN结特性¶

• 形成：P型与N型半导体交界面形成耗尽层。
• 单向导电性：
• 正向偏置：多子扩散为主，低电阻（导通）。
• 反向偏置：少子漂移为主，高电阻（截止）。
• 伏安特性：

$$
I = I_S \left( e^{\frac{U}{nU_T}} - 1 \right)
$$
- \(U_T = \frac{kT}{q}\)（温度电压当量，常温≈26mV）

1.3 二极管与稳压管¶

• 二极管：单向导电，用于整流、开关。
• 稳压管：反向击穿区工作，稳定电压（齐纳击穿 vs 雪崩击穿）。

1.4 晶体管与场效应管¶

• 双极型晶体管（BJT）：
• 两种载流子参与导电（电子 + 空穴）。
• 放大原理：基极电流控制集电极电流。
• 场效应管（FET）：
• 单载流子导电（多数载流子）。
• 电压控制型器件（栅极电压调控沟道电阻）。