泰山医学院 《医学影像电子学》教案 教案 科目：医学影像电子学 每周学时：6 理论学时：72 实验学时：36 总计学时：108 泰山医学院放射学院
泰山医学院 《医学影像电子学》教案 教 案 姓名 学年第学期时间 节次 课程名称 医学影像电子学授课专业及层次 授课内容 半导体的特性、半导体二极管、三极管 学时数3 教学日的 了解半导体的特性、半导体二极管、三极管的原理和性能参数。 重点 半导体的特性、半导体二极管、三极管的原理和性能参数 难点 无 自学内容 PN结的电容效应 使用教具 多媒体 相关学科知识 教学法 启发式教学、互动式教学 讲授内容纲要、要求及时间分配 前言 5分 1.1.1导体、 10分 导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金屈一般都是导体。电阻率(10 104Q·cm） 绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑科和石英。电阻 率(10Q·cm以上) 半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如储 硅、碑化镓和一些硫化物、氧化物等。电阻率介于(10一10 ·cm 半导体的特点：导电能力受杂质影响很大：导电能力受温度、光照影响显著。 1.1.2本征半导体 10分 一、本征半导体的结构特点 本征半导体：完全纯净的 结构完整的半导体品体 在硅和储晶体中 母个原 子与其相临的原子之间形成共价键， 共用一对价电子 形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。共价键有很强的结合 力，使原子规则排列，形成晶体。 共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很 难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的 导电能力很弱 二、本征半导体的导电机理 1.载流子、自由电子和空穴 在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成 为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。 2.本征半导体的导电机理 本征半导体中电流由两部分组成：1.自由电子移动产生的电流：2.空穴移动产 生的电流
泰山医学院 《医学影像电子学》教案 讲授内容纲要、要求及时间分配（附页） 半导体与金属导体导电原理的区别：导体：载流子一一自由电子：半导体：载流子 自由电子利空 1.1.3杂质半号体 N型半导体(Negative):自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为电子型半导 体。 P型半导体Positive):空穴浓度大大增加的杂质半导体，也称为空穴型半导体 10分 、N型半导体 多数拔流子（多子） 一自由电子（主要由掺杂形成） 少数载流子（少子） 一空穴（本征激发形成） 10分 二、P型半导体 多数载流子一一空穴（主要由参杂形成） 少数载流子一一自由电子（本征激发形成） 5分 杂质半导体的示意表示法 §1.2半导体二极管 5分 1.2.1PW结的形成 利用一定的摻杂工艺使一块半导体的一侧旱P型，另一侧呈N型，则其交界处就 成了PN结 10分 一、PW结正向偏置：P一正，N一负 二、PN结反向偏置：P一负，N一正 得出结论：PW结具有单向导电性。 10分 1.2.3半导体二极管 一、基本结构 二、伏安特性 三、主要参数 1.最大整流电流IF 2.反向击穿电压UB歌 .反向电流R 4. 二极管的极间电容 10分 1.2.4稳压二极管 二极管的击穿二极管处于反向偏置时，在一定的电压范围内，流过PW结的电流很小， 但电压超过某一数值时，反向电流急剧增加，这种现象我们就称为反向击穿。 稳压二极管的参数 (1)稳定电压U (2)电压温度系数aU(%/℃) (3)动态电阻rz越小，稳压性能越好。 (4)稳定电流I、最大、最小稳定电流I、工， (5)大允年功 1.3双极型三极管(BT) 1.3.1基本结构又称为半导体三极管、品体管，或简称为三极管。 1.3.2电流放大原理 5分 三极管具有电流放大作用的条件：
泰山买学院 〔医学影像电子学》教案 内部条件：发射区多数载流子浓度很高：基区很薄，掺杂浓度很小：集电区面积很 大，掺杂浓度低于发射区。 外部条件：发射结加正向偏压（发射结正偏）：集电结加反向偏压（集电结反偏） 思考题：三极管发射极和集电极能否互换？ 5分 1.3.3特性曲线 一、输入特性 二、输出特性 10分 输出特性三个区域的特点： (1)放大区：发射结正偏，集由结反偏 NPw·IiIT.>L。 PNP:UUUe,PP:lL.=(V..-Uoas)/Re 1≈U=0.3V s一三极管临界饱和压降，1不再受1的控制 (3)截止区：发射结反偏，集电结反偏。 10分 判断三极管的工作状态可有以下方法： 1、根据发射结和集电结的你置电压来判别。 2、根据偏置电流、，ls米判别。 3、根据的值来判别，≥：管子工作在截止区：≥0，管子工作在饱和区 根据品体管的三个电极电位，判别三个电极及管子类型： 原理：硅管：0.7V:锗管：w0.2V NPN管：>00 PNP管：L0 步骤 管脚两两相减。 其中差值为0.7V(或0.2N)的管脚为B或E,另一管脚为 C,并由此可知是硅管（或锗管）。 假设三个管脚中电位居中的管脚为B,求、，若符合x>0,O,则为NPN 若符合Q则为PNP. 1.3.4三极管的主要参数 、电流放大系数 1,共射直流电流放大系数 10分 2.共基直流电流放大系数 3.共射交流电流放大系数 4.共基交流电流放大系数 二、反向饱和电流 1.集电极 一基极反向饱和电流m 10分 2.集电极一发射极反向饱和电流ICE0(穿透电流) 三、极限参数 1,集电极最大允许电流I。 10分 集电极电流1C上升会导致三极管的阝值的下降，当B值下降到正常值的三分之二时的 集电极电流即为 2.集-射极反向击穿电压 当集一一射极之间的电压超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的 数值是25C、基极开路时的击穿电压Uam
泰山医学院 《医学影像电子学)》教案 3.集电极最大允许功耗P集电极电流1k流过三极管，所发出的焦耳热为：P=w 必定导致结温上升，所以PC有限制。 D.SD. 5分 总结本次课内容
泰山医学院 《医学影像电子学》教案 教 案 姓名 学年第学期时间 节次 课程名称 医学影像电子学授课专业及层次 授课内容 单管共发射极放大电路 学时数 3 L,正确理解放大的概念以及主要技术指标：2.正确理解单管共射放大电路的工 教学目的 作原理 重点单管共射放大电路的工作原理。 难点1.放大电路的主要技术指标2.单管共射放大电路的工作原理。 自学内容 无 使用教具 多媒体 相关学科知识 无 教学法 启发式教学、互动式教学 讲授内容纲要、要求及时间分配 复习上次课的主要内容。 10分 §放大的概念 10分 放大的本质：实现能量的控制（小能量对大能量的控制作用）。 放大的对象：变化量。 符号规定： I:大写字母、大写下标，表示直流（静态）量。 :小写字母、小写下标，表示交流瞬时值。 :大写字母、小写下标，表示交流有效值。 :小写字母、大写下标，表示全量（直流+交流） §2.2放大电路的主要技术指标 M电压大倍数加 10分 Ui和0分别是输入和输出电压的有效值 2、输入电阻Ri 输入电阻是衡量放大电路从其前级索取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前 10分 级取得的电流越小，对前级的影响越小。 3、输出申阻RO 放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路 15分 这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。 输出电阻越小，说明放大电路的带负载能力越强。 如何确定电路的输出电阻Ro? 方法1：计算 10分 步 (1)所有的电源置零（将独立源置零，保留受控源）。 (2)加压求流法
泰山医学院 (医学影像电子学》教案 讲授内容纲要、要求及时间分配（附页） 方法2量 10分 步骤：在输入端加一周定的正弦交流电压 (1)测量开路电压。 (2)测量接入负载后的输出电压。 R,=完-DR, 4、通频带 通频带越宽，表明放人电路对信号频率的变化具有更强的适应能力 10分 5、最大输出幅度 6、非线性失真系数 7、最大输出功率和效率 §2.3单管共发射极放大电路 2.3.1共射放大电路的基本组成 10分 电路改进 采用单电源供 2.3,2基本放大电路的工作原理 1、静态工作点 15分 (I,)和(1m)分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点 2、工作原理 20分 3、判断放大电路有无放大作用的原则： 10分 1.外加直流电源的极性是否能保证三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置。 2.输入回路的接法应保证信号能输入，以实现△山→△i,输出回路是否将放大了的 信号能送出来，以实现△i一Au. 3.放大电路是否有一个合适的静态工作点，以保证波形基本不失真 总结本次课的主要内容。 10分
泰山医学院 《医学影像电子学》教案 教 案 姓名 学年第学期时间 节次 课程名称 医学影像电子学 授课专业及层次 授课内容 放大电路的基本分析方法 学时数 3 1,正确理解如何利用图解法分析放大电路的静态和动态工作情况：2.掌握利 教学目的 用简化的h参数等效电路分析放大电路的电压放大倍数，输入输出电阻的方法 掌握的近似估算方法。静态工作点的稳定问题、放大电路的三种组态 利用简化的山参数等效电路分析放大电路的电压放大倍数、输入输出电阻的方 重点 法。正确理解放大电路三种组态的工作原理和特点。 1.图解法分析放大电路的静态和动态工作情况：2.简化的h参数等效电路分析 点 放大电路的电压放大倍数、输入输出电阻的方法 自学内容 无 使用教具 多媒体 相关学科知识 无 教学法 启发式教学、互动式教学 讲授内容纲要、要求及时间分配 复习上次课的主要内容。 5分 §放大电路的基本分析方法 2.4.1直流通路和交流通路 静态：放大器未加入交流输入信号时的直流工作状态（静态工作点）， 动态：输入信号加上交流输入信号，放大器各点电压、各支路电流将随输入信 在静态基础上变化。(Au、Ri、RO) 静态是放大电路正常工作的基础和前提条件：动态则是放大电路工作的直接日的 分析电路的步骤：先静态，后动态。 2.4,2静态工作点的近似估算 10分 (1)根据直流通路估算1。 (2)根据直流通路估算x、1c 2.4.3图解法 10分 1、吉流负我线 2、交流负找线 图解法分析静态工作点 图解法的应用 10分 (1)分析非线性失真 (2)估算最大输出幅度
泰山医学院 (医学影像电子学》教案 讲授内容纲要、要求及时间分配（附页） (3)分析电路参数对静态工作点的影响 总结 电路参数对工作点的影响 2.4.4微变等效电路法（动态分析） 1、三极管的微变等效电路 15分 (1)输入回路 (2)输出回路 31 三极管的微变等效电路（简化的h参数微变等效电路 2、单管共射放大电路的微变等效电路 5分 3、动态参数 10分 (1)电压放人倍数（增益）的计算 (2)输入电阻的计算 (3)输出电阻的计算 4、等效电路法的步骤 5分 (①)画直流通路，确定静态工作点。 (②)画出放大电路的微变等效电路。 (3)求rbe. (④求动态参数Au,Ri、RO 2.5工作点的稳定问题 2.5.1 温度对静态工作点的影响 10分 对于固定偏置电路而言，影、B和1会随温度而变化，使静态工作点发生变化 2.5.2分压式静态工作点稳定电路（电流负反馈式工作点稳定电路） 1、电路组成 5分 2、静态与动态分析 15分 静态 (2)动态分析 §2.6双极型三极管放大电路的三种基本组态 2.6.1共集电极放大电路（射极输出器、射极跟随器） 1、静态分析 10分 2、动态分析 2.6.2共基极放大电路 1、静态分析 10分 2、动态分析 2.6.3 三种基本组态的比较 共射电路：有较大的电压放大倍数和电流放大倍数， 电压反相，输入输出电阻值比 10分 较适中，率响应差，在低频电压放大电路中广泛应用。 共集电路：电压跟随，电压放大倍数接近1，输入电阻高，输出电阻低，可用作多级放 大电路的输入级、输出级或作为隔离用的中间级。 共基电路：输入电阻低，使品体管结电容的影响不显著，因此频率响应好常用于宽 烦带放大电路中，也可作为恒流源。 总结本次课的主要内容 5分
泰山医学院 《医学影像电子学》教案 教 案 姓名」 _学年第学期 时间节次 课程名称 医学影像电子学 授课专业及层次 授课内容 放大电路的频率响应 学时数 3 掌握频率相应的基本概念：2.正确理解单管共射放大电路的上下限频率的估 教学目的 算方法以及波特图的意义和画法：3.了解三极管频率参数的含义：4.了解多级 放大电路的频率响应。 点 1.频率相应的基本概念：2.单管共射放大电路的上下限频率以及波特图的意义： 3.三极管频率参数的含义：4.多级放大电路的频率响应。 难点 单管共射放大电路的上下限频率的估算方法以及波特图的意义和画法。 自学内容 无 使用教具 多媒体 相关学科知识 无 教学法 启发式教学、互动式教学 讲授内容纲要、要求及时间分配 复习上次里的主要内容 10分 $3.1频率响应的 般概念 3.1.1频率特性 10分 频率响应（频率特性）：放大电路对不同频率信号的稳态响应 幅频特性：电压放大倍数的幅值与频率的函数关系。 相须特性：电压放大倍数的相角与烦率的函数关系 3.1.2下限频率、上限频率和通频带 10分 下限频率：当电压放大倍数下降到0.707仙时，相应的低频频率 上限频率￡：当电压放大倍数下降到0.707Au时，相应的高频频率。 通频带：上限频率和下限频率之间的频率范围称为通频带BW。 BW=f一f 3.1.3顺离失直 10分 幅频失真：幅频特性偏离中频值的现象 相频失真：相顿特性偏离中频值的现象。 幅烦失真和相烦失真是线性失真。 产生频率失真的原因是：1.放人电路中存在电抗性元件：2.三极管的B(。)是频 率的函数。 3.1.4波特图