半导体器件简介及详细资料

简介

半导体器件(semiconductor device)通常，利用不同的半导体材料、采用不同的工艺和几何结构，已研制出种类繁多、功能用途各异的多种晶体二极体，晶体二极体的频率覆盖范围可从低频、高频、微波、毫米波、红外直至光波。三端器件一 般是有源器件，典型代表是各种电晶体(又称晶体三极体)。电晶体又可以分为双极型电晶体和场效应电晶体两 类。根据用途的不同，电晶体可分为功率电晶体微波电晶体和低噪声电晶体。除了作为放大、振荡、开关用的 一般电晶体外，还有一些特殊用途的电晶体，如光电晶体、磁敏电晶体，场效应感测器等。这些器件既能把一些 环境因素的信息转换为电信号，又有一般电晶体的放大作用得到较大的输出信号。此外，还有一些特殊器件，如单结电晶体可用于产生锯齿波，可控矽可用于各种大电流的控制电路，电荷耦合器件可用作摄橡器件或信息存 储器件等。在通信和雷达等军事装备中，主要靠高灵敏度、低噪声的半导体接收器件接收微弱信号。随着微波 通信技术的迅速发展，微波半导件低噪声器件发展很快，工作频率不断提高，而噪声系数不断下降。微波半导体 器件由于性能优异、体积小、重量轻和功耗低等特性，在防空反导、电子战、C(U3)I等系统中已得到广泛的套用 。

分类 晶体二极体

晶体二极体的基本结构是由一块 P型半导体和一块N型半导体结合在一起形成一个 PN结。在PN结的交界面处，由于P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子要相互向对方扩散而形成一个具有空间电荷的偶极层。这偶极层阻止了空穴和电子的继续扩散而使PN结达到平衡状态。当PN结的P端(P型半导体那边)接电源的正极而另一端接负极时，空穴和电子都向偶极层流动而使偶极层变薄，电流很快上升。如果把电源的方向反过来接，则空穴和电子都背离偶极层流动而使偶极层变厚，同时电流被限制在一个很小的饱和值内(称反向饱和电流)。因此，PN结具有单向导电性。此外，PN结的偶极层还起一个电容的作用，这电容随着外加电压的变化而变化。在偶极层内部电场很强。当外加反向电压达到一定阈值时，偶极层内部会发生雪崩击穿而使电流突然增加几个数量级。利用PN结的这些特性在各种套用领域内制成的二极体有:整流二极体、检波二极体、变频二极体、变容二极体、开关二极体、稳压二极体(曾讷二极体)、崩越二极体(碰撞雪崩渡越二极体)和俘越二极体(俘获电浆雪崩渡越时间二极体)等。此外，还有利用PN结特殊效应的隧道二极体，以及没有PN结的肖脱基二极体和耿氏二极体等。

双极型电晶体

它是由两个PN结构成，其中一个PN结称为发射结，另一个称为集电结。两个结之间的一薄层半导体材料称为基区。接在发射结一端和集电结一端的两个电极分别称为发射极和集电极。接在基区上的电极称为基极。在套用时，发射结处于正向偏置，集电极处于反向偏置。通过发射结的电流使大量的少数载流子注入到基区里，这些少数载流子靠扩散迁移到集电结而形成集电极电流，只有极少量的少数载流子在基区内复合而形成基极电流。集电极电流与基极电流之比称为共发射极电流放大系数?。在共发射极电路中，微小的基极电流变化可以控制很大的集电极电流变化，这就是双极型电晶体的电流放大效应。双极型电晶体可分为NPN型和PNP型两类。

场效应电晶体

它依靠一块薄层半导体受横向电场影响而改变其电阻(简称场效应)，使具有放大信号的功能。这薄层半导体的两端接两个电极称为源和漏。控制横向电场的电极称为栅。

根据栅的结构,场效应电晶体可以分为三种:

①结型场效应管(用PN结构成栅极)

②MOS场效应管(用金属-氧化物-半导体构成栅极,见金属-绝缘体-半导体系统)

③MES场效应管(用金属与半导体接触构成栅极)其中MOS场效应管使用最广泛。尤其在大规模积体电路的发展中,MOS大规模积体电路具有特殊的优越性。MES场效应管一般用在GaAs微波电晶体上。

在MOS器件的基础上,又发展出一种电荷耦合器件 (CCD)，它是以半导体表面附近存储的电荷作为信息，控制表面附近的势阱使电荷在表面附近向某一方向转移。这种器件通常可以用作延迟线和存储器等配上光电二极体列阵，可用作摄像管。

命名方法

中国半导体器件型号命名方法

半导体器件型号由五部分(场效应器件、半导体特殊器件、复合管、PIN型管、雷射器件的型号命名只有第三、四、五部分)组成。五个部分意义如下:

第一部分:用数字表示半导体器件有效电极数目。2-二极体、3-三极体

第二部分:用汉语拼音字母表示半导体器件的材料和极性。表示二极体时:A-N型锗材料、B-P型锗材料、C-N型矽材料、D-P型矽材料。表示三极体时:A-PNP型锗材料、B-NPN型锗材料、C-PNP型矽材料、D-NPN型矽材料。

第三部分:用汉语拼音字母表示半导体器件的类型。P-普通管、V-微波管、W-稳压管、C-参量管、Z-整流管、L-整流堆、S-隧道管、N-阻尼管、U-光电器件、K-开关管、X-低频小功率管(F<3MHz,Pc3MHz,Pc<1W)、D-低频大功率管(f1W)、A-高频大功率管(f>3MHz,Pc>1W)、T-半导体晶闸管(可控整流器)、Y-体效应器件、B-雪崩管、J-阶跃恢复管、CS-场效应管、BT-半导体特殊器件、FH-复合管、PIN-PIN型管、JG-雷射器件。

第四部分:用数字表示序号

第五部分:用汉语拼音字母表示规格号

例如:3DG18表示NPN型矽材料高频三极体

日本半导体分立器件型号命名方法

日本生产的半导体分立器件，由五至七部分组成。通常只用到前五个部分，其各部分的符号意义如下:

第一部分:用数字表示器件有效电极数目或类型。0-光电(即光敏)二极体三极体及上述器件的组合管、1-二极体、2三极或具有两个pn结的其他器件、3-具有四个有效电极或具有三个pn结的其他器件、┄┄依此类推。

第二部分:日本电子工业协会JEIA注册标志。S-表示已在日本电子工业协会JEIA注册登记的半导体分立器件。

第三部分:用字母表示器件使用材料极性和类型。A-PNP型高频管、B-PNP型低频管、C-NPN型高频管、D-NPN型低频管、F-P控制极可控矽、G-N控制极可控矽、H-N基极单结电晶体、J-P沟道场效应管、K-N 沟道场效应管、M-双向可控矽。

第四部分:用数字表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号。两位以上的整数-从"11"开始，表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号不同公司的性能相同的器件可以使用同一顺序号数字越大，越是产品。

第五部分: 用字母表示同一型号的改进型产品标志。A、B、C、D、E、F表示这一器件是原型号产品的改进产品。

美国半导体分立器件型号命名方法

美国电晶体或其他半导体器件的命名法较混乱。美国电子工业协会半导体分立器件命名方法如下:

第一部分:用符号表示器件用途的类型。JAN-军级、JANTX-特军级、JANTXV-超特军级、JANS-宇航级、(无)-非军用品。

第二部分:用数字表示pn结数目。1-二极体、2=三极体、3-三个pn结器件、n-n个pn结器件。

第三部分:美国电子工业协会(EIA)注册标志。N-该器件已在美国电子工业协会(EIA)注册登记。

第四部分:美国电子工业协会登记顺序号。多位数字-该器件在美国电子工业协会登记的顺序号。

第五部分:用字母表示器件分档。A、B、C、D、┄┄-同一型号器件的不同档别。如:JAN2N3251A表示PNP矽高频小功率开关三极体，JAN-军级、2-三极体、N-EIA 注册标志、3251-EIA登记顺序号、A-2N3251A档。

国际电子联合会半导体器件型号命名方法

德国、法国、义大利、荷兰、比利时等欧洲国家以及匈牙利、罗马尼亚、南斯拉夫、波兰等东欧国家，大都采用国际电子联合会半导体分立器件型号命名方法。这种命名方法由四个基本部分组成，各部分的符号及意义如下:

第一部分:用字母表示器件使用的材料。A-器件使用材料的禁频宽度Eg=0.6~1.0eV 如锗、B-器件使用材料的Eg=1.0~1.3eV 如矽、C-器件使用材料的Eg>1.3eV 如砷化镓、D-器件使用材料的Eg<0.6eV 如锑化铟、E-器件使用复合材料及光电池使用的材料

第二部分:用字母表示器件的类型及主要特征。A-检波开关混频二极体、B-变容二极体、C-低频小功率三极体、D-低频大功率三极体、E-隧道二极体、F-高频小功率三极体、G-复合器件及其他器件、H-磁敏二极体、K-开放磁路中的霍尔元件、L-高频大功率三极体、M-封闭磁路中的霍尔元件、P-光敏器件、Q-发光器件、R-小功率晶闸管、S-小功率开关管、T-大功率晶闸管、U-大功率开关管、X-倍增二极体、Y-整流二极体、Z-稳压二极体。

第三部分:用数字或字母加数字表示登记号。三位数字-代表通用半导体器件的登记序号、一个字母加二位数字-表示专用半导体器件的登记序号。

第四部分:用字母对同一类型号器件进行分档。A、B、C、D、E┄┄-表示同一型号的器件按某一参数进行分档的标志。

除四个基本部分外，有时还加后缀，以区别特性或进一步分类。常见后缀如下:

1、稳压二极体型号的后缀。其后缀的第一部分是一个字母，表示稳定电压值的容许误差范围，字母A、B、C、D、E分别表示容许误差为±1%、±2%、±5%、±10%、±15%其后缀第二部分是数字，表示标称稳定电压的整数数值后缀的第三部分是字母V，代表小数点，字母V之后的数字为稳压管标称稳定电压的小数值。

2、整流二极体后缀是数字，表示器件的最大反向峰值耐压值，单位是伏特。

3、晶闸管型号的后缀也是数字，通常标出最大反向峰值耐压值和最大反向关断电压中数值较小的那个电压值。

如:BDX51-表示NPN矽低频大功率三极体，AF239S-表示PNP锗高频小功率三极体。

积体电路

把晶体二极体、三极体以及电阻电容都制作在同一块矽晶片上，称为积体电路。一块矽晶片上集成的元件数小于 100个的称为小规模积体电路，从 100个元件到1000 个元件的称为中规模积体电路，从1000 个元件到100000 个元件的称为大规模积体电路，100000 个元件以上的称为超大规模积体电路。积体电路是当前发展计算机所必需的基础电子器件。许多工业先进国家都十分重视积体电路工业的发展。积体电路的集成度以每年增加一倍的速度在增长。每个晶片上集成256千位的MOS随机存储器已研制成功，正在向1兆位 MOS随机存储器探索。

光电器件 光电探测器

光电探测器的功能是把微弱的光信号转换成电信号，然后经过放大器将电信号放大，从而达到检测光信号的目的。光敏电阻是最早发展的一种光电探测器。它利用了半导体受光照后电阻变小的效应。此外，光电二极体、光电池都可以用作光电探测元件。十分微弱的光信号，可以用雪崩光电二极体来探测。它是把一个PN结偏置在接近雪崩的偏压下，微弱光信号所激发的少量载流子通过接近雪崩的强场区，由于碰撞电离而数量倍增，因而得到一个较大的电信号。除了光电探测器外，还有与它类似的用半导体制成的粒子探测器。

半导体发光二极体

半导体发光二极体的结构是一个PN结，它正向通电流时，注入的少数载流子靠复合而发光。它可以发出绿光、黄光、红光和红外线等。所用的材料有 GaP、GaAs、GaAs1-xPx、Ga1-xAlxAs、In1-xGaxAs1-yPy等。

半导体雷射器

如果使高效率的半导体发光管的发光区处在一个光学谐振腔内，则可以得到雷射输出。这种器件称为半导体雷射器或注入式雷射器。最早的半导体雷射器所用的PN结是同质结，以后采用双异质结结构。双异质结雷射器的优点在于它可以使注入的少数载流子被限制在很薄的一层有源区内复合发光，同时由双异质结结构组成的光导管又可以使产生的光子也被限制在这层有源区内。因此双异质结雷射器有较低的阈值电流密度，可以在室温下连续工作。

光电池

当光线投射到一个PN结上时，由光激发的电子空穴对受到PN结附近的内在电场的作用而向相反方向分离，因此在PN结两端产生一个电动势，这就成为一个光电池。把日光转换成电能的日光电池很受人们重视。最先套用的日光电池都是用矽单晶制造的，成本太高，不能大量推广使用。国际上都在寻找成本低的日光电池，用的材料有多晶矽和无定形矽等。

其它

利用半导体的其他特性做成的器件还有热敏电阻、霍耳器件、压敏元件、气敏电晶体和表面波器件等。

未来发展

今年是摩尔法则(Moore'slaw)问世50周年，这一法则的诞生是半导体技术发展史上的一个里程碑。

这50年里，摩尔法则成为了信息技术发展的指路明灯。计算机从神秘不可近的庞然大物变成多数人都不可或缺的工具，信息技术由实验室进入无数个普通家庭，网际网路将全世界联系起来，多媒体视听设备丰富著每个人的生活。这一法则决定了信息技术的变化在加速，产品的变化也越来越快。人们已看到，技术与产品的创新大致按照它的节奏，超前者多数成为先锋，而落后者容易被淘汰。

这一切背后的动力都是半导体晶片。如果按照旧有方式将电晶体、电阻和电容分别安装在电路板上，那么不仅个人电脑和移动通信不会出现，连基因组研究、计算机辅助设计和制造等新科技更不可能问世。有关专家指出,摩尔法则已不仅仅是针对晶片技术的法则不久的将来，它有可能扩展到无线技术、光学技术、感测器技术等领域，成为人们在未知领域探索和创新的指导思想。

毫无疑问，摩尔法则对整个世界意义深远。不过，随着电晶体电路逐渐接近性能极限，这一法则将会走到尽头。摩尔法则何时失效?专家们对此众说纷纭。早在1995年在芝加哥举行信息技术国际研讨会上，美国科学家和工程师杰克·基尔比表示，5纳米处理器的出现或将终结摩尔法则。中国科学家和未来学家周海中在此次研讨会上预言，由于纳米技术的快速发展，30年后摩尔法则很可能就会失效。2012年，日裔美籍理论物理学家加来道雄在接受智囊网站采访时称，"在10年左右的时间内，我们将看到摩尔法则崩溃。"前不久，摩尔本人认为这一法则到2020年的时候就会黯然失色。一些专家指出，即使摩尔法则寿终正寝，信息技术前进的步伐也不会变慢。

图书信息

书 名: 半导体器件

作 者:布伦南高建军刘新宇

出版社:机械工业出版社

出版时间: 2010年05月

ISBN: 9787111298366

定价: 36元

内容简介

《半导体器件:计算和电信中的套用》从半导体基础开始，介绍了电信和计算产业中半导体器件的发展现状，在器件方面为电子工程提供了坚实的基础。内容涵盖未来计算硬体和射频功率放大器的实现方法，阐述了计算和电信的发展趋势和系统要求对半导体器件的选择、设计及工作特性的影响。

《半导体器件:计算和电信中的套用》首先讨论了半导体的基本特性接着介绍了基本的场效应器件MODFET和M0SFET，以及器件尺寸不断缩小所带来的短沟道效应和面临的挑战最后讨论了光波和无线电信系统中半导体器件的结构、特性及其工作条件。

作者简介

Kevin F Brennan曾获得美国国家科学基金会的青年科学家奖。2002年被乔治亚理工大学ECE学院任命为杰出教授，同年还获得特别贡献奖，以表彰他对研究生教育所作出的贡献。2003年，他获得乔治亚理工大学教职会员最高荣誉--杰出教授奖。他还是IEEE电子器件学会杰出讲师。

图书目录

译者序

前言

第1章 半导体基础

1.1 半导体的定义

1.2 平衡载流子浓度与本征材料

1.3 杂质半导体材料

思考题

第2章 载流子的运动

2.1 载流子的漂移运动与扩散运动

2.2 产生-复合

2.3 连续性方程及其解

思考题

第3章 结

3.1 处于平衡状态的pn结

3.2 不同偏压下的同质pn结

3.3 理想二极体行为的偏离

3.4 载流子的注入、拉出、电荷控制分析及电容

3.5 肖特基势垒

思考题

第4章 双极结型电晶体

4.1 BJT工作原理

4.2 BJT的二阶效应

4.2.1 基区漂移

4.2.2 基区宽度调制/Early效应

4.2.3 雪崩击穿

4.3 BJT的高频特性

思考题

第5章结型场效应电晶体和金属半导体场效应电晶体

5.1 JFE

2013年硕士生入学考试自命题科目考试大纲（覆盖范围）​2012-10-17 | 【大 中 小】978《量子力学》

覆盖范围：包括原子物理、量子力学的概念和基本原理、波函数和波动方程、一维定态问题、力学量算符对称性及守恒定律、中心力场、粒子在电磁场中的运动、自旋、定态微扰论、量子跃迁等。

建议参考书：《量子力学》第一卷，曾瑾言，科学出版社第三版。

977《固体物理》

覆盖范围：晶体结构、晶体缺陷、晶体结合、晶体振动及热学性质、金属电子论、能带论、电导论等。

建议参考书：《固体物理》黄昆原著 韩汝琦改编，高等教育出版社。

976《半导体物理》

考试内容

一、晶格结构和结合性质

§1.1 晶体的结构

　 晶格的周期性、金刚石结构、闪锌矿结构和钎锌矿结构

§1.2 半导体的结合性质

　 共价结合和离子结合、共价四面体结构、混合键

二、半导体中的电子状态

§2.1 晶体中的能带

　 原子能级和固体能带、晶体中的电子状态

§2.2 晶体中电子的运动

§2.3 导电电子和空穴

§2.4 常见半导体的能带结构

§2.5 杂质和缺陷能级

　 施主能级和受主能级、n型半导体和p型半导体、类氢模型、深能级杂质、等电子杂质

三、电子和空穴的平衡统计分布

§3.1 费米分布函数

§3.2 载流子浓度对费米能级的依赖关系

　 态密度、载流子浓度

§3.3 本征载流子浓度

§3.4 非本征载流子浓度

　 杂质能级的占用几率、单一杂质能级情形、补偿情形

四、输运现象

§4.1 电导和霍尔效应的分析

§4.2 载流子的散射

§4.3 电导的统计理论

五、过剩载流子

§5.1 过剩载流子及其产生和复合

§5.2 过剩载流子的扩散

　 一维稳定扩散、爱因斯坦关系

§5.3 过剩载流子的漂移和扩散

§5.7 直接复合

§5.8 间接复合

§5.9 陷阱效应

六、pn结

§6.1 pn结及其伏安特性

§6.3 pn结的光生伏特效应

§6.4 pn结中的隧道效应

七、半导体表面层和MIS结构

§7.1 表面感生电荷层

§7.2 MIS电容

　 理想MIS结构的C-V特性、实际MIS结构的C-V特性、Si-SiO2系统中电荷的实验研究

八、金属半导体接触和异质结

§8.1 金属－半导体接触

§8.2 肖特基二极管的电流

　 越过势垒的电流、两极管理论、扩散理论、隧穿电流和欧姆接触

§8.4 异质结

§8.6 半导体超晶格

注：以上的考试大纲内容大约是参考书内容的一半，这是必须掌握的，也是考试范围。其余部分可作进一步学习的参考，但不在考试范围。

建议参考书：《半导体物理》上册，叶良修，高等教育出版社，1984年。

856《电子线路》

本考试大纲是为了便于硕士入学考生对《电子线路》课程进行复习而制定。大纲提供了参考书目，考生也可以根据自己的实际情况选择合适的参考书。

第一部分 模拟电路

考试题型：选择题，填空题，分析计算题。

建议参考书：童诗白、华成英主编，模拟电子技术基础（第三版），高等教育出版社，2001年。

总分：约75分。

一、常用半导体器件

1．了解PN结的基本特性。了解晶体管，场效应管的基本特性。熟悉扩散，飘移，耗尽层，导电沟道等基本概念。熟悉晶体管，场效应管三个工作区域的条件。

2．熟练掌握二极管的微变等效电路，理想二极管等效模型。并能进行计算。

3．掌握稳压管的伏安特性和等效电路。掌握晶体管，场效应管的结构和符号表示。

二、基本放大电路

1．掌握晶体管，场效应管各种组态的放大电路。

2．掌握其静态工作点，动态参数的计算方法并准确画出其交直流等效电路。掌握掌握晶体管，场效应管放大电路的区别。

3．掌握放大电路主要性能指标：放大倍数，输入电阻，输出电阻，最大不失真输出电压，上下限截止频率。

4．掌握图解法分析失真情况，和h参数等效电路计算放大倍数，输入输出阻抗。

5．了解各种接法的放大电路在放大倍数，输入输出阻抗，带宽等性能上的特性。

三、多级放大电路

1．掌握多级放大电路的计算。尤其熟练掌握两级放大电路的交直流等效电路，两级放大电路的各种计算。

2．掌握直接耦合差分放大电路各项性能指标的计算。

3．理解互补输出电路的特点。

4．熟握共模抑制比，差模抑制比的概念及定义，及其在具体电路中的计算。

四、集成运算放大电路

1．了解集成运放的基本概念，符号。

2．掌握镜像电流源，比例电流源，微电流源的工作原理。

五、放大电路的频率响应

1．掌握晶体管，场效应管的高频等效模型。

2．掌握上限频率，下限频率，通频带，相位补偿等基本概念。

3．掌握波特图的绘制方法

4．掌握放大电路频响的计算分析方法。

六、放大电路中的反馈

1．掌握各种反馈电路组态的判断方法。掌握在深度负反馈条件下电压放大倍数，输入，输出阻抗的计算方法。

2．正确理解负反馈放大电路放大倍数在不同反馈组态下的物理意义。

3．掌握负反馈在改善电路性能方面的作用。并根据需要在放大电路中引入合适的负反馈。

4．掌握波特图分析产生自激振荡的方法。

5．掌握放大电路稳定裕度的计算方法。

七、信号的运算和处理

1．掌握理想运放构成加、减、乘、除等简单运算电路的方法。

2．掌握利用“虚短”和“虚断”的概念分析运算电路的方法。

3．掌握节电电流法，叠加原理分析各种运算电路的方法。根据需要选择合理的电路做设计。

4．掌握有源滤波电路的组成，特点以及分析方法。

八、波形的发生和信号的处理

1．掌握锁相环的组成和工作原理。

2．掌握单限，滞回比较器的工作原理。

3．掌握三种正弦波振荡电路（RC,LC,石英晶体）的分析方法。

九、功率放大电路

1. 功率放大电路的特点

2. 常见功率放大电路

3. 消除交越失真的OCL电路

4. 熟练掌握功率放大电路性能分析

十、直流电源

1． 掌握直流电源的组成及各部分的作用

2． 单相整流滤波电路

3． 熟练掌握稳压电路的性能指标

4． 稳压管稳压电路

5． 串联型线性稳压电路

6． 开关型稳压电路

第二部分 数字电路

建议参考书：阎石主编，数字电子技术基础（第五版），高等教育出版社。

总分：约75分。

一、逻辑代数基础

掌握数制、码制的基本概念与表示方法，能够熟练地进行不同数制和编码的转换。

掌握逻辑代数的基本概念、基本运算、基本定理、基本定律和法则以及逻辑函数的标准表示形式等。

掌握各种形式的逻辑函数的相互转换方法，熟练利用逻辑代数以及卡诺图对逻辑函数进行转换与化简等；

理解逻辑函数约束的基本概念以及约束的基本表示方法，掌握具有约束项的逻辑函数化简等。

二、集成门电路基础

了解二极管、三极管的开关特性；

了解二极管、三极管分立元件门电路的结构、原理。

掌握基本TTL门电路和CMOS门电路的电路结构、工作原理以及输入输出特性。

了解其它各种不同类型的门电路的特点和应用：

TTL OC门电路、ECL门电路、三态门、传输门、漏极开路CMOS门等。

了解74系列和4000系列门电路器件特点。

理解TTL和CMOS门电路的电气特性与参数：速度、功耗、抗干扰、驱动能力和噪声容限等。掌握门电路相互驱动的正确使用条件，能够根据门电路的输入输出特性正确使用各种门电路。

三、组合逻辑电路

掌握组合逻辑电路的特点。

熟练掌握组合逻辑电路的分析方法和步骤。

熟悉常用组合逻辑电路模块的原理、结构、逻辑功能和应用：

编码器和译码器；

运算电路；

数值比较器；

多路选择器；

多路分配器。

掌握组合逻辑电路的设计方法：

基于门电路的设计。

基于常用MSI、LSI的组合逻辑电路设计。

了解组合逻辑电路中的冒险现象及其消除方法。

四、集成触发器

了解触发器的结构和工作原理。

理解常用集成触发器的逻辑符号、功能特点以及异步置位、复位功能以及现态与次态、电平触发与边沿触发等基本概念。

掌握触发器的四种基本类型及其特性方程：RS型、JK型、D型、T型，能够用特性方程、状态表、状态图、时序图表示四种基本触发器的逻辑功能。

掌握不同类型触发器的相互转换方法。

了解触发器的简单应用。

五、时序逻辑电路

了解两种时序电路模型（Milly模型与Moore模型）的异同和转换。

了解时序逻辑电路的特点、分类和功能描述等。

理解同步与异步时序电路的概念，理解电路现态与次态、自启动等等与时序电路相关的概念。

掌握同步时序电路的分析方法与一般步骤：

逻辑表达式、状态转换表、状态转换图、时序图等。

熟悉常用同步时序电路模块的结构和逻辑功能：

移位寄存器；

同步计数器。等。

掌握同步时序电路的设计方法：

基于触发器的同步时序电路设计（状态机设计）；

带有冗余状态的状态机设计；

基于触发器的同步计数器设计；

基于计数器模块的同步计数器设计；

同步时序电路设计中的自启动问题。

掌握异步时序电路的分析方法，了解异步时序电路的设计方法。

了解基本型异步时序电路中的冒险、竞争现象及其消除方法。

六、脉冲波形的产生与整形

熟悉两种最常用的整形电路—施密特触发器和单稳态触发器功能特点，掌握其参数分析方法。

了解常见形式的多谐振荡器。

掌握555定时器的工作原理及应用，用555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的工作特点及其振荡周期的估算。

掌握石英晶体多谐振荡电路的构成、工作特点及其振荡频率。

七、大规模集成电路、半导体存储器及可编程逻辑

了解半导体存储器的种类和特点，ROM、RAM的结构组成、工作原理和主要应用，PLD的基本结构、分类及其特点。能根据系统的需求配置存储器。

掌握PROM、EPROM实现组合逻辑函数的原理和方法。

掌握ROM、RAM容量扩展方法。

　 了解可编程逻辑器件的类型以及FPGA的开发流程。

八、A/D与D/A转换

掌握 D/A和A/D的基本概念，D/A、A/D转换器的转换精度和转换速度。

了解 D/A转换器的输入和输出关系的计算， A/D转换器的主要类型、结构特点、基本工作原理和性能比较。

859《信号与系统》

本《信号与系统》考试大纲适用于中国科学院大学信号与信息处理等专业的硕士研究生入学考试。信号与系统是电子通信、控制科学与工程等许多学科专业的基础理论课程，它主要研究信号与系统理论的基本概念和基本分析方法。认识如何建立信号与系统的数学模型，通过时间域与变换域的数学分析对系统本身和系统输出信号进行求解与分析，对所得结果给以物理解释、赋予物理意义。要求考生熟练掌握《信号与系统》课程的基本概念与基本运算，并能加以灵活应用。

一、考试内容

（一）概论

1.信号的定义及其分类；

2.信号的运算；

3.系统的定义与分类；

4.线性时不变系统的定义及特征；

5.系统分析方法。

（二）连续时间系统的时域分析

1.微分方程的建立与求解；

2.零输入响应与零状态响应的定义和求解；

3.冲激响应与阶跃响应；

4.卷积的定义，性质，计算等。

（三）傅里叶变换

1.周期信号的傅里叶级数和典型周期信号频谱；

2.傅里叶变换及典型非周期信号的频谱密度函数；

3.傅里叶变换的性质与运算；

4.周期信号的傅里叶变换；

5.抽样定理；抽样信号的傅里叶变换；

6.能量信号，功率信号，相关等基本概念；以及能量谱，功率谱，维纳－欣钦公式。

（四）拉普拉斯变换

1.拉普拉斯变换及逆变换；

2.拉普拉斯变换的性质与运算；

3.线性系统拉普拉斯变换求解；

4.系统函数与冲激响应；

5.周期信号与抽样信号的拉普拉斯变换；

（五）S域分析、极点与零点

1.系统零、极点分布与其时域特征的关系；

2.自由响应与强迫响应，暂态响应与稳态响应和零、极点的关系；

3.系统零、极点分布与系统的频率响应；

4.系统稳定性的定义与判断。

（六）连续时间系统的傅里叶分析

1.周期、非周期信号激励下的系统响应；

2.无失真传输；

3.理想低通滤波器；

4.佩利－维纳准则；

5.希尔伯特变换；

6.调制与解调。

（七）离散时间系统的时域分析

1.离散时间信号的分类与运算；

2.离散时间系统的数学模型及求解；

3.单位样值响应；

4.离散卷积和的定义，性质与运算等。

（八）离散时间信号与系统的Z变换分析

1.Z变换的定义与收敛域；

2.典型序列的Z变换；逆Z变换；

3.Z变换的性质；

4.Z变换与拉普拉斯变换的关系；

5.差分方程的Z变换求解；

6.离散系统的系统函数；

7.离散系统的频率响应；

8.数字滤波器的基本原理与构成。

（九）系统的状态方程分析

1.系统状态方程的建立与求解；

2. S域流图的建立、求解与性能分析；

3. Z域流图的建立、求解与性能分析；

二、考试要求

（一）概论

1、掌握信号的基本分类方法，以及指数信号、正弦信号、复指数信号、钟形信号的定义和表示方法。

2、掌握信号的移位、反褶、尺度倍乘、微分、积分以及两信号相加或相乘，熟悉在运算过程中表达式对应的波形变化，了解运算的物理背景。

3、掌握阶跃信号与冲激信号。熟悉斜变信号与冲激偶信号。

4、掌握信号的直流与交流、奇与偶、脉冲、实部与虚部、正交函数等分解方法。

5、掌握系统的分类，连续时间系统与离散时间系统、即时系统与动态系统、集总参数与分布参数系统、线性系统与非线性系统、时变系统与时不变系统、可逆与不可逆系统的定义和物理意义，熟悉各种系统的数学模型。

6、掌握线性时不变系统的基本特性，叠加性与均匀性、时不变性，微分特性。

（二）连续时间系统的时域分析

1、熟悉微分方程式的建立与求解。

2、掌握零输入响应和零状态响应。

3、掌握冲击响应与阶跃响应。

4、熟练掌握卷积的定义、性质和计算。

（三） 傅里叶变换

1、掌握周期信号的傅里叶级数，三角函数形式和指数形式；

2、理解典型周期信号，周期矩形脉冲信号、周期三角脉冲信号、周期半波余弦信号、周期全波余弦信号频谱的特点；

3、熟练掌握傅立叶变换；

4、掌握典型非周期信号，单边指数信号、双边指数信号、矩形脉冲信号、钟形脉冲信号、升余弦脉冲信号的傅立叶变换；

5、熟练掌握冲激函数和阶跃函数的傅立叶变换；

6、掌握傅立叶变换的基本性质，对称性、线性、奇偶虚实性、尺度变换特性、时移特性、频移特性微分特性、积分特性；

7、熟练掌握卷积；

8、掌握周期信号的傅立叶变换，正弦和余弦信号、一般周期信号；

9、理解抽样信号的傅立叶变换；

10、熟练掌握抽样定理。

（四）拉普拉斯变换

1、深入理解拉普拉斯变换的定义、应用范围、物理意义及收敛；

2、掌握常用函数的拉氏变换，阶跃函数、指数函数、冲激函数；

3、熟练掌握拉氏变换的性质，线性、原函数积分、原函数微分、延时、S域平移、尺度变换、初值、终值、卷积；

4、掌握拉普拉斯逆变换；

（五）S域分析、极点与零点

1、熟练掌握用拉普拉斯变换法分析电路、S域元件模型；

2、深入理解系统函数的定义、及物理意义；

3、熟练掌握系统零、极点分布与其时域特征的关系；

4、熟练掌握自由响应与强迫响应，暂态响应与稳态响应和零、极点的关系；

5、熟练掌握系统零、极点分布与系统的频率响应的关系；

6、灵活运用二阶谐振系统的S平面分析方法；

7、深入理解系统稳定性的定义与判断。

（六）滤波、调制与抽样

1、掌握利用系统函数H(jw)求响应，理解其物理意义；

2、深入理解无失真传输的定义、特性；

3、熟练掌握理想低通滤波器的频域特性和冲激响应、阶跃响应；

4、掌握系统的物理可实现性、佩利-维纳准则；

5、掌握希尔伯特变换；

6、掌握调制与解调以及带通滤波器的运用；

7、理解从抽样信号恢复连续时间信号的原理；

8、理解脉冲编码调制、频分复用和时分复用；

（七）信号矢量空间分析

1、理解完备正交函数集、帕塞瓦尔定理；

2、掌握沃尔什函数；

3、深入理解相关；

4、了解能量谱和功率谱；

5、掌握匹配滤波器；

6、了解码分复用、码分多址通信；

（八）离散时间系统的时域分析

1、掌握离散时间信号-序列的分类与运算；

2、掌握离散时间系统的数学模型及求解；

3、深入理解单位样值响应；

4、熟练掌握离散卷积和的定义，性质与计算等。

（九）离散时间信号与系统的Z变换分析

1、深入理解Z变换的定义与收敛域；

2、掌握典型序列的Z变换；

3、理解逆Z变换；

4、掌握Z变换的性质；

5、理解Z变换与拉普拉斯变换的关系；

6、掌握差分方程的Z变换求解；

7、理解离散系统的系统函数；

8、理解离散系统的频率响应；

9、理解序列的傅立叶变换；

（十）系统的状态方程分析

1. 利用系统的状态方程求解系统的输出响应；

2. 利用S域流图分析析连续系统的性能；

3. 利用Z域流图掌握无限冲击响应数字滤波器，掌握有限冲激响应数字滤波器；

三、建议参考书目：

郑君里等，《信号与系统》，上下册，高等教育出版社，2000年5第二版。

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