第1章 半导体二极管、晶体管和场效应晶体管

不管在分立元件电路中，还是在集成电路中，半导体二极管、晶体管和场效应晶体管都是应用最为广泛的半导体器件。掌握这几种半导体器件的工作原理是学习各种电子电路的基础。本章首先介绍半导体的基础知识，在此基础上介绍半导体二极管、晶体管和场效应晶体管的基本结构、工作原理、特性和主要参数。

1.1 半导体的基础知识

1.1.1 半导体的导电特性

在自然界中属于半导体的物质有很多种，但用来制造半导体器件的材料主要有硅（Si）、锗（Ge）和砷化镓（GaAs）。这些半导体在电子技术中之所以得到广泛的应用，并不在于它们的导电能力介于导体和绝缘体之间，而是因为它们的导电性会随外界条件的不同发生明显的变化，并可以人为地加以控制。这种独特的导电性表现在：

（1）热敏性一些半导体对温度的反应很灵敏，其导电能力随环境温度升高而明显增加，利用这种特性可以做成各种热敏元件。

（2）光敏性有些半导体在受到光照时，导电能力也明显增强，利用这种特性可以制成各种光电元件。

（3）掺杂性在纯净的半导体中掺入微量的其他元素（称为杂质），就可以使半导体的导电能力大大增加。利用这一特性可以制成各种半导体器件。

半导体为什么具有这些独特的导电性呢？这是由它内部的原子结构和原子之间的结合方式所决定的。一种物质能否导电要看其内部有无可以自由移动的带电粒子，这种带电粒子称为载流子。下面首先简述半导体的原子结构和载流子的形成。

1.本征半导体

用硅或锗制造半导体器件时，必须形成单晶体。我们把纯净的没有结构缺陷的半导体单晶称为本征半导体。2100433B

第2版前言

第1章 半导体二极管、晶体管和场效应晶体管

1.1 半导体的基础知识

1.1.1 半导体的导电特性

1.1.2 PN结

1.2 半导体二极管

1.2.1 二极管的基本结构

1.2.2 二极管的伏安特性

1.2.3 二极管的主要参数

1.2.4 二极管的直流电阻和交流电阻

1.2.5 二极管应用举例

1.2.6 特殊二极管

1.3 硅稳压管及其稳压电路

1.3.1 硅稳压管

1.3.2 硅稳压管稳压电路

1.4 半导体晶体管

1.4.1 晶体管的基本结构

1.4.2 晶体管的电流控制作用

1.4.3 晶体管的共发射极特性曲线

1.4.4 晶体管的主要参数

1.5 绝缘栅场效应晶体管

1.5.1 N沟道增强型绝缘栅场效应晶体管

1.5.2 N沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管

1.5.3 P沟道绝缘栅场效应晶体管

1.5.4 绝缘栅场效应晶体管的主要参数

1.5.5 VMOS功率场效应晶体管

1.5.6 场效应晶体管的特点和使用注意事项

习题

第2章 交流放大电路

2.1 基本共发射极放大电路

2.1.1 基本共发射极放大电路的组成

2.1.2 放大电路的静态分析

2.1.3 放大电路的动态分析

2.2 放大电路静态工作点的稳定

2.2.1 温度对静态工作点的影响

2.2.2 分压式偏置电路

2.3 共集电极放大电路

2.3.1 静态分析

2.3.2 动态分析

2.3.3 射极输出器的应用

2.4 共基极放大电路

2.5 阻容耦合多级放大电路

2.5.1 多级放大电路的组成及其耦合方式

2.5.2 阻容耦合多级放大电路

2.6 阻容耦合放大电路的频率特性

2.6.1 频率特性的概念

2.6.2 单级共射放大电路频率特性的定性分析

2.6.3 多级放大电路的频率特性

2.7 场效应晶体管共源极基本放大电路

2.7.1 直流偏置电路及静态分析

2.7.2 动态分析

2.8 场效应晶体管共漏极放大电路（源极输出器）

习题

第3章 功率放大电路

3.1 无输出电容的互补对称功率放大电路

3.1.1 放大电路的三种工作状态

3.1.2 OCL功放电路的组成和工作原理

3.1.3 输出功率和效率

3.1.4 设置静态偏置消除交越失真

……

第4章 集成运算放大器基础

第5章 负反馈放大器

第6章 集成运算放大器的应用

第7章 信号发生器

第8章 直流稳压电源

第9章 电力电子器件及其应用

第10章 Multisim的功能和应用

参考文献

《机电一体化系列教材·模拟电子技术(第2版)》和《数字电子技术》第2版配套，可作为高等学校机电专业本科生“电子技术”课程的理论课教材，也可供其他相关专业选用以及从事机电工程的工程技术人员参考。

《高职高专系列规划教材:机电一体化技术》可作为大专院校的机电一体化、数控、机械等相关专业的专业课和专业选修课教材，也适合于职大、电大、函大等相关专业使用，并可供从事机电一体化产品设计、制造和维修的专业人士参考。

• 内容叙述

《模拟电子技术（第5版）》在内容取舍上，以应用为目的，做到少而精、重点突出，淡化理论分析，突出集成电路的应用，适度引入新器件和新技术；在叙述方法上，抓住重点问题的本质，以详略得当的语言进行说明，做到简明扼要、深入浅出、层次分明、概念清楚 。

• 教材体系

《模拟电子技术（第5版）》课程体系以现代电子技术的基本知识、基本理论、基本技能为主线，突出器件与基本应用相结合、基本知识与实用技术相结合、理论教学与实践训练相结合；各章后均编有应用知识及技能训练内容，并列出技能训练项目。应用知识有基本技能训练也有综合技能训练，有电路组装调试也有虚拟实验。保留了原教材的基本特色，同时全书采用彩色印刷。

《模拟电子技术（第5版）》以培养学生综合应用能力和职业素养为目的，将课堂讲授、课内讨论、课外自学、习题、自我检测与技能训练等有机结合，形成优化的教学体系 。

第1章引论

1.1概述

1.1.1引言

1.1.2机电一体化系统的基本组成要素

1.1.3机电一体化系统的技术组成

1.1.4机电一体化技术与其他技术的区别

1.2机电一体化系统的设计

1.2.1机电一体化系统的分类

1.2.2机电一体化系统（产品）开发的类型

1.2.3机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法

1.2.4机电一体化系统设计

1.2.5机电一体化系统（产品）的工程路线

1.3机电一体化的发展趋势

1.3.1机电一体化的技术现状

1.3.2机电一体化的发展趋势

思考题

第2章机电一体化机械系统设计理论

2.1概述

2.1.1机电一体化对机械系统的基本要求

2.1.2机械系统的组成

2.1.3机械系统的设计思想

2.2机械传动设计的原则

2.2.1机电一体化系统对机械传动的要求

2.2.2总传动比的确定

2.2.3传动链的级数和各级传动比的分配

2.3机械系统性能分析

2.3.1数学模型的建立

2.3.2机械性能参数对系统性能的影响

2.3.3传动间隙对系统性能的影响

2.4机械系统的运动控制

2.4.1机械传动系统的动力学原理

2.4.2机械系统的制动控制

2.4.3机械系统的加速控制

思考题

第3章机电一体化机械设计

3.1无侧隙齿轮传动机构

3.1.1直齿圆柱齿轮传动机构

3.1.2斜齿轮传动机构

3.1.3锥齿轮传动机构

3.1.4齿轮齿条传动机构

3.2滑动螺旋传动

3.2.1滑动螺旋传动的特点

3.2.2滑动螺旋传动的形式及应用

3.2.3螺旋副零件与滑板连接结构的确定

3.2.4影响螺旋传动精度的因素及提高传动精度的措施

3.2.5消除螺旋传动的空回的方法

3.3滚珠螺旋传动

3.3.1滚珠螺旋传动的特点

3.3.2滚珠螺旋传动的结构形式与类型

3.3.3滚珠螺旋副的精度

3.4滑动摩擦导轨

3.4.1导轨的基本要求

3.4.2滑动摩擦导轨的类型及结构特点

3.4.3导轨间隙的调整

3.4.4驱动力的方向和作用点对导轨工作的影响

3.4.5温度变化对导轨间隙的影响

3.4.6导轨的刚度计算

3.4.7提高导轨耐磨性的措施

3.4.8导轨主要尺寸的确定

3.5滚动摩擦导轨

3.5.1滚珠导轨

3.5.2滚柱导轨和滚动轴承导轨

3.6静压螺旋传动与静压导轨简介

3.6.1静压螺旋传动

3.6.2静压导轨

思考题

第4章机电一体化检测系统

4.1概述

4.1.1检测系统的组成

4.1.2传感器的概念及基本特性

4.1.3信号传输与处理电路

4.2位移检测

4.2.1模拟式位移传感器

4.2.2数字式位移传感器

4.3速度、加速度的检测

4.3.1直流测速机速度检测

4.3.2光电式转速传感器

4.3.3加速度传感器

4.4力、扭矩和流体压强检测

4.4.1力、力矩检测

4.4.2流体压强传感器

4.5传感器前级信号处理

4.5.1测量放大器

4.5.2程控增益放大器

4.5.3隔离放大器

4.6传感器接口技术

4.6.1传感器信号的采样/保持

4.6.2多通道模拟信号输入

4.7传感器非线性补偿处理

思考题

第5章计算机控制及接口技术

5.1概述

5.1.1计算机控制系统的组成

5.1.2计算机在控制中的应用方式

6.1.3典型的机电一体化控制系统

5.2工业控制计算机

5.2.1工业控制计算机的特点及要求

5.2.2单片微型计算机

5.2.3可编程序控制器（PC）

5.2.4总线工控机

5.3计算机接口技术

5.3.1接口、通道及其功能

5.3.2I/O信号的种类

5.3.3计算机和外部的通信方式

5.3.4I/O控制方式

5.3.5I/O接口的编址方式

5.4计算机接口设计

5.4.1I/O接口与系统的连接

5.4.2I/O接口扩展

5.4.3模拟量的采样与处理

5.4.4输入/输出通道

5.5D/A转换器

5.5.1并行D/A转换器的工作原理

5.5.2D/A转换器的主要参数

5.5.38位D/A转换器DAC0832

5.5.412位D/A转换器DAC1210

5.6A/D转换器

5.6.1A/D转换器的工作原理

5.6.2A/D转换器的主要技术参数

5.6.38位A/D转换器ADC0809

5.6.412位A/D转换器AD574

5.6.5A/D转换器与系统的连接及举例

思考题

第6章伺服控制系统

6.1概述

6.1.1伺服系统的结构组成

6.1.2伺服系统的分类

6.1.3伺服系统的技术要求

6.2执行元件

6.2.1执行元件的分类及其特点

6.2.2直流伺服电动机

6.2.3步进电动机

6.2.4交流伺服电动机

6.3电力电子变流技术

6.3.1开关器件特性

6.3.2变流技术

6，4PWM型变频电路

6.4.1SPWM波形原理

6.4.2单相SPWM控制原理

6.4.3三相SPWM控制原理

6.4.4SPWM逆变电路的调制方式

6.4.5SPWM型变频器的主电路

思考题

第7章抗干扰技术

7.1产生干扰的因素

7.1.1干扰的定义

7.1.2形成干扰的三个要素

7.1.3电磁干扰的种类

7.1.4干扰存在的形式

7.2抗干扰的措施

7.2.1屏蔽

7.2.2隔离

7.2.3滤波

7.2.4接地

7.2.5软件抗干扰设计

7.3提高系统抗干扰能力的措施

7.3.1逻辑设计力求简单可靠

7.3.2硬件自检测和软件自恢复的设计

7.3.3从安装和工艺等方面采取措施以消除干扰

思考题

……

第8章自动化制造系统

参考文献2100433B