半导体器件原理自学考试

第1章 电路的基本概念及基本定律 电路分析基础是高职、高专电类各专业的一门专业技术基础课程。《电路分析基础》阐述了电路的基本概念、基本定理及其基本分析方法，是从事任何电类专业学习和工作的人员普遍要学习和掌握的、必不可少的知识。本章介绍的内容是贯穿全书的基本理论基础，要求在学习中给予足够的重视。本章的学习重点：l 电路模型的概念和理想电路元件的概念；l 电压、电流参考方向的概念及其与实际方向之间的联系，电功率的概念；l 理想的无源元件、有源元件的概念；l 基尔霍夫电流、电压定律的深刻理解和应用；l 电路“等效”概念的建立及其电路“等效”的基本方法；l 直流电路中电位的计算及其负载上获得最大功率的条件。1．1 电路和电路模型 1、学习指导（1）电路的组成和功能电路通常由电源、负载、中间环节三大部分组成。电路分有两种类型：电力系统的电路功能是实现电能的传输、分配和转换；电子技术的电路功能是对电信号进行传递、变换、储存和处理。（2）电路模型电路理论是建立在一种科学的抽象——“电路模型”的概念和基础上进行阐述的。所谓电路模型，实际上是由一些理想电路元件构成的、与实际电路相对应的电路图。对工程实际问题进行分析和研究时，我们往往在一个实际电路给定的情况下，首先对该电路进行模型化处理，并使模型电路的性状和实际电路的性状基本相同或十分逼近，然后借助于这种理想化的电路模型，对实际电路的问题进行分析和研究。利用电路模型分析和研究实际电路是一种科学的思维方法，也是工程技术人员应具备的业务素质之一。（3）理想电路元件理想电路元件是电路模型中不可再分割的基本构造单元并具有精确的数学定义。理想电路元件也是一种科学的抽象，可以用来表征实际电路中的各种电磁性质。例如“电阻元件”表征了电路中消耗电能的电磁特性；“电感元件”表征了电路中储存磁场能量的电磁特性；“电容”元件则表征了电路中储存电场能量的电磁特性。实际电路中的实体部件上发生的电磁现象往往是复杂的、多元的，如电阻器、电炉等设备，它们除了具有消耗电能的特性外，还有磁场和电场方面的特性，分析时若把它们的全部电磁特性都表征出来既有困难也不必要。本着突出主要矛盾、忽略将要因素的研究方法，电阻器和电炉等设备完全可以用理想的“电阻元件”来作为它们的数学模型。显然，理想电路元件是从实际电路器件中科学抽象出来的假想元件，可以看作是实际电路器件的一种“近似”。理想电路元件简称为电路元件。虽然它们只能是实际电路器件的一种近似，但用它们及它们的组合可以相当精确地表征出实体电路器件的主要电磁特性。如工频条件下的电感线圈，其电路模型就可以用一个“电阻元件”和一个“电感元件”的串联组合来表征；一个实际的直流电压源的电路模型则可以用一个“电阻元件”和一个“理想电压源”的串联组合来表征等等。学习时注意理解各种理想电路元件的严格定义，区分实际电路元器件与理想电路元件之间的联系和差别。教材中如无特殊说明时，注意各理想电路元件都是指线性元件。2、检验学习结果解析（1）电路由哪几部分组成，各部分的作用是什么？解析：电路一般由电源、负载和中间环节三大部分组成。电源是电路中提供电能的装置，其作用是将其它形式的能量转换成电能；负载是电路中接收电能的装置，其作用是将电能转换成其它形式的能量；中间环节包括连接导线、开关及控制保护设备及测量机构，它们是电源和负载之间不可缺少的连接和控制部件，起着传输和分配能量、控制和保护电气设备的作用。（2）试述电路的分类及功能。解析：工程应用中的实际电路，按照功能的不同可概括为两大类：①电力系统中的电路：特点是大功率、大电流。其主要功能是对发电厂发出的电能进行传输、分配和转换。②电子技术中的电路：特点是小功率、小电流。其主要功能是实现对电信号的传递、变换、储存和处理。（3）何谓理想电路元件？如何理解“理想”二字在实际电路中的含义？何谓电路模型？解析：理想电路元件是从实际电路器件中科学抽象出来的假想元件，由严格的定义来精确地加以阐述、理想电路元件是具有单一电磁特性的简单电路模型单元。电路理论中研究的都是由理想元件构成的、与工程应用中的实际电路相对应的电路模型。在实际的电路中，“理想”电路元件是不存在的。白炽灯、电炉等设备，只所以在研究它们时可以把它们作为一个“理想”的电阻元件进行分析和研究，原因就是它们在实际电路中表现的主要电磁特性是耗能，其余电磁特性与耗能的电特性相比可以忽略；工频电路中的电感线圈只所以用一个电阻元件和一个电感元件的串联组合来表征，原因就是：在工频情况下，电感线圈的主要电磁特性就是线圈的耗能和储存磁场能量，其余电磁特性可以忽略。从以上分析可以把“理想”二字在实际电路中的含义解释为：“理想”就是一种与实际电路部件特性的“基本相似”或“逼近”。采用“理想”化模型分析实际问题，就是抓住实际电路中的主要矛盾，忽略其中的次要因素，预测出实际电路的性状，从而根据人们的需要设计出更好的各种电路。电路理论是建立在模型概念的基础上的，用理想化的电路模型来描述电路是一种十分重要的研究方法。由理想电路元件构成的、与实际电路相对应的电路图称为电路模型。4．你能说明集总参数元件的特征吗？你如何在电路中区分电源和负载？解析：集总参数元件的特征就是：在元件中所发生的电磁过程都集中在元件内部进行，其次要因素可以忽略的理想化电路元件。对于集总参数元件，任何时刻从元件一端流入的电流，恒等于从元件另一端流出的电流，并且元件两端的电压值是完全确定的。在电路中区分电源和负载的方法，一般是根据计算的结果来看：若元件发出功率（即元件两端电压与通过元件的电流的实际方向为非关联方向），说明元件是电源；若元件吸收功率（即元件两端电压与通过元件的电流的实际方向为关联方向），说明元件是负载。在计算前一般要根据元件两端电压和通过元件中的电流的参考方向来假定，当电路模型中所标示的电压、电流为非关联参考方向时，应按电源处理，若电路模型中标示的电压、电流为并联参考方向时，就要按负载处理，而确定元件的真实性质则要根据分析计算的结果来定。1．2 电路的基本物理量 1、学习指导（1）基本电量虽然我们在中学已经从物理概念上接触过电压、电流、电动势、电功率这些电量，但在本章的学习中，我们要从工程应用的角度上重新理解电压、电流、电动势、电功率这些电量的概念，并把它们与参考方向联系在一起加以理解。在电路分析中，电压就是电路中两点电位之差，是产生电流的根本原因；电流通过电路元件时，必然产生能量转换；电动势只存在于电源内部，其大小反映了有源元件能量转换的本领。（2）电功和电功率电流所做的功就是电功，日常生活中电度功就是电功，因此电功的单位除了焦耳还有KW·h（度）；电功率则反映了设备能量转换的本领。如电气设备上标示的额定电功率，表征了该设备本身能量转换的本领：100W表示该设备在1s时间内可以把100J的电能转换成其它形式的能量，40W表示设备在1s时间内可以把40J的电能转换成其它形式的能量。（3）参考方向参考方向是电路分析过程中人们假定的电压、电流方向，原则上可以任意假定，习惯上若假定一个电路元件是负载时，就把这个元件两端的电压与通过这个元件上的电流的参考方向设立为“关联方向”，所谓关联方向就是电流流入端为电压的高极性端，电流的流出端是电压的低极性端，关联方向下元件吸收功率；如果假定某电路元件是电源，就把该元件上的电压、电流参考方向设为“非关联方向”，非关联就是电流由电压低极性端流入，由电压高极性端流出的参考方向，非关联方向下元件发出功率。（4）参考方向和实际方向正电荷移动的方向规定为电流的实际方向；电路中两点从高到低的方向规定为电压的实际方向。有了实际方向为什么还要引入参考方向，它们之间有什么样的差别和联系，这是学习时必须首先要搞清楚的问题。电压、电流的实际方向即指它们的真实方向，是客观存在；参考方向则是指电路图上标示的电压、电流的箭头方向，是人为任意假定的。分析和计算电路时，常常无法正确判断出电压、电流的真实方向，因此按照人们的主观想象，在电路图中标出一个假定的电压、电流方向，这就是参考方向。电路图中的参考方向一但标定，在整个电路分析计算过程中就不容改变。参考方向提供了电压、电流方程式中各量前面正、负号确定的依据。对方程求解的结果，若电压、电流得正值，说明标定的电压、电流参考方向与电压、电流的实际方向相符；若方程求解的结果是负值，则说明假定的参考方向与实际方向相反。电路分析和计算中，参考方向的概念十分重要，如果在计算电路时不标示电压、电流的参考方向，显然，方程式中各量的正、负就无法确定。本章强调了电路响应的“参考方向”在电路分析中的重要性。2、检验学习结果解析（1）如图1.3（a）所示，若已知元件吸收功率为－20 W，电压U=5V，求电流I。＋－UI（a）关联参考方向－＋UI（b）非关联参考方向图1.3 电压、电流参考方向元件元件 解析：图1.3(a)中元件两端的电压、电流为关联参考方向，显然是假想为一个负载。关联参考方向下 A电流得负值，说明通过元件中的电流的实际方向与参考方向相反，因此该元件实际上是一个电源。（2）如图1.3(b)所示，若已知元件中通过的电流I=－100A，元件两端电压U=10V，求电功率P，并说明该元件是吸收功率还是发出功率。解析：图1.3(b)中元件上的电压与电流为非关联参考方向，在非关联参考方向下显然是把元件假想为一个电源，因此元件发出的功率为 W元件发出负功率，实际上是吸收功率，因此图1.3(b)中元件实际上是一个负载。（3）电压、电位、电动势有何异同？解析：电压、电位和电动势三者定义式的表达形式相同，因此它们的单位相同，都是伏特【V】；电压和电位是反映电场力作功能力的物理量，电动势则是反映电源力作功能力的物理量；电压和电位既可以存在于电源外部，还可以存在于电源两端，而电动势只存在于电源内部；电压的大小仅取决于电路中两点电位的差值，因此是绝对的量，其方向由电位高的一点指向电位低的一点，因此也常把电压称为电压降；电位只有高、低、正、负之分，没有方向而言，其高、低、正、负均相对于电路中的参考点，因此电位是相对的量；电动势的方向由电源负极指向电源正极。（4）电功率大的用电器，电功也一定大。这种说法正确吗？为什么？解析：用电器铭牌上标示的电功率P的大小，反映了用电器能量转换的本领，是从制造厂出来就确定了的；电功W的大小则是反映了用电器实际耗能的多少，因为W=Pt，显然电功的大小与用电时间的长短有关。电功率再大的用电器，如果没有与电源接通，即t=0时，电功W=Pt=0。所以，电功率大的用电器，电功也一定大的说法是错误的。（5）在电路分析中，引入参考方向的目的是什么？应用参考方向时，会遇到“正、负，加、减，相同、相反”这几对词，你能说明它们的不同之处吗？解析：电路分析中之所以引入参考方向，目的是给分析和计算电路提供方便和依据。应用参考方向时遇到的“正、负”，是指在参考方向下，电压和电流的数值前面的正、负号，若参考方向下一个电流为“－2A”，说明它的实际方向与参考方向相反，参考方向下一个电压为“＋20V”，说明该电压的实际方向与参考方向一致；“加、减”是指在参考方向下列写电路方程式时各量前面的正、负号；“相同、相反”则是指电压、电流是否为关联参考方向，电压、电流参考方向“相同”是指二者为关联参考方向，即电流流入端为电压的高极性端；“相反”是指电压、电流为非关联参考方向，即电流由电压的低极性一端流入。1．3基尔霍夫定律 1、学习指导（1）欧姆定律和基尔霍夫定律欧姆定律和基尔霍夫电流定律、基尔霍夫电压定律统称为电路的三大基本定律，它们反映了电路中的两种不同约束。欧姆定律阐述和解决的是某一元件对于电路基本变量（即元件两端电压与通过元件的电流）的约束关系；而基尔霍夫两定律阐述和解决的是电路元件互联后，电路的整体结构对电路基本变量（回路中的电压和结点上的电流）的约束关系，在学习中应把这两种不同的约束关系加以区别。（2）集总参数电路学习电路基本定律时要注意它们的适用范围：仅限于对集总参数电路的分析。所谓的集总参数电路是指：电路中的电磁能量只储存和消耗在元件上，并且各元件间是用无阻、无感的理想导线相连接，导线与电路各部分之间的电容也都可以忽略的电路。换句话说，只要电路的尺寸远小于电路中最高频率所对应的波长，不管其连接方式如何，都可以称为集总参数电路。（3）基尔霍夫定律基尔霍夫第一定律也称为结点电流定律，它解决了汇集到电路结点上各条支路电流的约束关系：对电路的任意结点而言，流入结点的电流的代数和恒等于零。此规律在规定流入结点的电流和流出结点的电流正、负取值不同时成立。基尔霍夫第二定律也称为回路电压定律，它解决了一个回路中所有元件上电压降的相互约束关系：对电路的任意回路而言，绕回路一周，所有元件上电压降的代数和恒等于电路的电压升。此规律在标定了回路绕行方向后、并规定电压降或回路电压升和绕行方向一致时取正、否则取负时成立。2、检验学习结果解析（1）你能从理解的角度上来说明什么是支路、回路、结点和网孔吗？解析：支路就是指联接在电路中两点之间的一段无分岔电路，且这段无分岔电路中可能是一个也可能是几个元件相串联，但串联各元件中通过的电流相同；回路是指电路中的任何一个闭合路径；三条或三条以上支路的汇集点称为结点；网孔则是平面电路图上内部不包含支路的闭合路径。（2）你能说明欧姆定律和基尔霍夫定律在电路的约束上有什么不同吗？解析：欧姆定律反映的是线性电阻元件特性对元件本身电压、电流的约束；基尔霍夫定律反映的是元件之间联接时给支路上电压与电流造成的约束。因此，在利用欧姆定律时，我们只需考虑元件本身的特点而不必要考虑元件之间的关系；当我们利用基尔霍夫定律时，我们考虑的则是元件之间的联系或电路的整体结构，不需要考虑元件本身的特性。（3）在应用KCL定律解题时，为什么要首先约定流入、流出结点的电流的参考方向？计算结果电流为负值说明了什么问题？解析：应用KCL定律解题时，首先假定和标示出汇集到结点上的各支路电流的参考方向，才能根据这些参考方向确定电流方程中各电流前面的正、负号；计算结果电流为负值，则说明电路图上标示的电流参考方向与该电流的实际方向相反。（4）应用KCL和KVL定律解题时，为什么要在电路图上先标示出电流的参考方向及事先给出回路中的参考绕行方向？解析：在电路图上事先标示出电流的参考方向及事先给出回路中的参考绕行方向是为了给列写的方程式提供其中各项的正、负取值。（5）KCL和KVL的推广应用你是如何理解和掌握的？解析：KCL的推广首先要掌握电路中哪些部分可以做为广义结点，KVL的推广则要掌握住电路中哪些部分可以做为假想回路。其余略。1．4 电压源和电流源 1、学习指导（1）理想电压源理想电压源简称电压源，由于它向外供出的电压值恒定，因此也称为恒压源。注意恒压源上通过的电流值是由它和外电路共同决定的。另外恒压源属于无穷大功率源，实际中不存在。（2）理想电流源理想电流源简称电流源，由于它向外供出的电流值恒定，也常称为恒流源。注意恒流源两端的电压是由它和外电路共同决定的。理想电流源也是无穷大功率源。学习时应掌握两种理想电源的基本性质和特点，分析时可借助伏安特性将两种电源进行对比，从而加深理解。（3）两种电源模型在认识了理想电源的基础上，找出实际电源与理想电源之间的区别与联系。实际电压源总是存在内阻的，而我们希望电压源的内阻越小越好，这样向外电路提供的电压值就会基本稳定，当实际电源的内阻等于0时就成为理想电压源。实际电流源的内阻总是有限值，而我们希望实际当中电流源的内阻越大越好，这样它输出的电流就越稳定，当实际电流源的内阻无穷大时就成为理想电流源。2、检验学习结果解析（1）理想电压源和理想电流源各有何特点？它们与实际电源的区别主要在哪里？解析：实际电压源总是存在内阻的，在电路分析中实际电压源是用一个理想电压源和一个电阻元件的串联组合来表征的。因此电源内阻越大分压越多，对外供出的电压就越小。我们总是希望实际电压源的内阻越小越好，当内阻为零时就成为理想电压源。理想电压源由于不存在内阻上的分压问题，因此输出的电压值恒定，但通过理想电压源的电流则由它和外电路共同决定；实际的电流源也总是存在内阻的，实际电流源一般用一个理想电流源和一个电阻元件相并联作为它的电路模型，并联电阻可以分流，因此电源内阻越小分流就越多，对外供出的电流就越小。我们希望实际电流源的内阻越大越好，当实际电流源的内阻为无穷大时，就成为一个理想的电流源。理想电流源由于内阻无穷大而不存在分流问题，因此输出的电流值恒定，但理想电流源两端电压则要由它和外电路共同决定。（2）碳精送话器的电阻随声音的强弱变化，当电阻阻值由300Ω变至200Ω时，假设由3V的理想电压源对它供电，电流变化多少？解析：送入碳精送话器中的声音越强，其电阻越小，电流就越大，当电阻分别为300Ω、200Ω时，电流分别为 A和 A。由计算结果表明，在3V理想电压源对它供电的情况下，电流在0.01A～0.015A之间变化。图1.13 实际电源的两种电路模型（a）电压源模型Ri＋US－RUIS（b）电流源模型（3）实际电源的电路模型如图1.13（a）所示，已知US=20V，负载电阻RL=50Ω，当电源内阻分别为0.2Ω和30Ω时，流过负载的电流各为多少？由计算结果可说明什么问题？解析：当RU′=0.2Ω时， A； 当RU″=30Ω时， A。由计算结果可知，实际电压源的内阻越小越好。内阻太大时，电源内阻上分压过多，致使对外供出的电压过低，从而造成电源利用率不充分。（4）当电流源内阻很小时，对电路有何影响？解析：电流源的内阻和负载是并联关系，并联可以分流。因此当电流源内阻较小时，它分配到内阻上的电流就会较大，从而造成分配给外电路负载的电流相应较小，由此不仅使电源的利用率太低，还会造成内阻过热而不利于电源。1．5 电路的等效变换 1、学习指导（1）电阻等效本章初步接触到了电路 “等效” 的问题，电路等效是贯穿电路分析基础全课程的一条主线。学习时应深刻领会电路的“等效”概念：等效是指对等效变换之外的电路部分效果相同，对等效变换的电路部分效果一般不相同。电阻等效关键在于正确找结点，确定各电阻之间的串并联关系或Y或Δ关系。（2）电源之间的等效变换两种理想电源之间是没有等效而言的，因为它们是无穷大功率源。而两种实际模型之间是可以等效互换的。在等效互换的过程中一定注意：电源模型连接的端钮位置不能挪动，连接在两个电路端钮上的电压源模型变换为电流源模型时（或电流源模型变换为电压源模型时），电源的内阻不变，只是电流源的数值等于电压源的数值除以其内阻（或电压源的数值等于电流源的数值乘以其内阻）。2、检验学习结果解析（1）图1.18（a）所示电路中，设US1=2V，US2=4V，RU1= RU2= R=2Ω。求图（c）电路中的理想电流源、图（d）中的理想电压源发出的功率，再分别求出两等效电路中负载R上吸收的功率。根据计算结果，你能得出什么样的结论？ 解析：首先把图（a）电路中的两个电压源模型变换为图（b）中的两个电流源模型，有 A， A RI1= RI2= RU1=2Ω因此，图（c）中的电流源模型和图（d）中的电压源模型为 IS= IS1＋ IS2=1＋2=3A， RI= RI1∥RI2=2∥2=1Ω US= IS×RI=3×1=3V RU= RI=1Ω求出图（c）中端电压UAB和图（d）中电流I UAB=IS×(RI∥R)=3×(1∥2)=2V A所以，图（c）电路中理想电流源发出的功率为 PI发=IS×UAB=3×2=6W电阻R上吸收的功率为 W图（d）中的理想电压源发出的功率为 PU发=I×US=1×3=3W

同学你好，2023年湖北自考数字逻辑课程考试大纲内容如下：湖北省高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：数字逻辑_纬檀耄06626I．课程性质与设置目的1．课程性质和特点数字逻辑属计算机科学与工程（类）本科重要的专业基础课，本课程的目的是使学生了解和熟悉从对数字系统提出要求开始，一直到用集成电路实现所需逻辑功能为止的整个过程。熟练掌握数字系统逻辑设计的理论和方法，对于从事计算机研制、开发和应用的科技工作者来说是十分必要的。课程的主要内容包括开关理论基础、逻辑门电路、组合逻辑、时序逻辑、ISP技术、数字系统等，它跟踪计算机元器件的发展脚步，介绍新型元器件的基本技术，为后续计算机硬件类课程打下基础，也为深入理解计算机的工作原理提供理论及实践基础。2．课程要求通过本课程的学习，应考者应掌握数字逻辑设计的基本理论和方法、数字逻辑电路的一般原理以及数字逻辑电路的新发展。本课程的核心是学生必须学会数字逻辑电路的基础知识，掌握数字逻辑电路设计和分析的方法步骤，在此基础上能够使用常用的实验素材进行同步时序逻辑电路的设计。掌握集成门电路，触发器和组合逻辑电路等实用性较广的功能部件，为将来实践工作打下坚实的基础。本课程涉及到数学，逻辑学和电子学相关的知识，理论性比较强。3．与本专业其它课程的关系本课程在计算机应用专业的教学计划中被列为专业基础课，其先修课程为普通物理、模拟电子技术和离散数学，后续课程为计算机组成原理、计算机接口技术等硬件课程。数字逻辑作为一门承上启下的基础课程，地位相当重要。本课程的重点是研究数字系统中各种逻辑电路分析与设计的基本方法；难点是各种大中型芯片的分析和组合设计。II．课程内容与考核目标第一章基本知识一、学习目的与要求了解数字系统的概念、模拟信号与数字信号的特点；重点掌握二进制、八进制、十进制、十六进制数的计数规律及相互转换，理解机器数的原码、反码、补码三种代码表示及相关转换，理解三种常用BCD码与十进制数的关系及各自特点，以及Gray码、奇偶检验码、字符编码的作用、特点和编码的原理。二、考核知识点与考核目标第一节概述（一般）1）识记：（1）数字系统的特征；（2）数字逻辑电路的类型和研究方法。第二节数制及其转换（重点）1）识记：进位计数制、进位计数制的两个基本因素、二进制数的运算规则。2）简单应用：数制之间的相互转换。第三节带符号二进制数的代码表示（次重点）1）领会：原码、反码、补码。2）简单应用：三种码制之间的转换第四节几种常用的编码（一般）1）识记：十进制数的二进制编码、常用的3种BCD码。2）领会：（1）可靠性编码；（2）字符编码。第二章逻辑代数基础一、学习目的与要求了解逻辑代数中有关逻辑变量，逻辑运算、逻辑函数、最小项和最大项等基本概念；熟练掌握逻辑代数的5条公理、8组定理及三条重要规则；熟悉逻辑函数表达式的不同形式与变换；重点掌握逻辑函数的代数化简法和卡诺图化简法。二、考核知识点与考核目标第一节逻辑代数的基本概念（一般）1）识记：逻辑代数中的公理。2）领会：（1）逻辑变量及基本逻辑运算；（2）逻辑函数及逻辑函数间的相等；（3）逻辑函数的表示法。第二节逻辑代数的基本定理和规则（次重点）1）识记：逻辑代数中的基本定理及规则。2）领会：（1）基本定理；（2）重要规则；（3）复合逻辑。第三节逻辑函数表达式的形式与变换（次重点）1）识记：逻辑函数表达式的基本形式。2）领会：逻辑函数表达式的标准形式。3）简单应用：逻辑函数表达式的转换。第四节逻辑函数的化简（重点）1）简单应用：（1）代数化简法；（2）卡诺图化简法。第三章集成门电路与触发器一、学习目的与要求了解数字集成电路的类型、分类依据、以及在数字系统中半导体器件工作的开关特性；重点掌握7种常用逻辑门和2种特殊逻辑门的逻辑符号、外部特性及使用方法；了解触发器基本结构和工作原理，熟练掌握基本R-S触发器和四种常用时钟控制触发器的逻辑符号、功能表，次态方程、激励表以及使用方法。对逻辑门电路的内部结构和工作原理只要求作一般了解。二、考核知识点与考核目标第一节数字集成电路的分类（一般）1）识记：数字逻辑电路的各种分类方法。第二节半导体器件的开关特性（一般）1）：识记（1）晶体二极管的开关特性；（2）晶体三极管的开关特性。第三节逻辑门电路（重点）1）识记：（1）常用基本门电路的逻辑符号及表达式；（2）TTL集成逻辑门电路、CMOS集成逻辑门电路的各自的特点。2）领会：（1）TTL集成逻辑门电路的主要外部特性参数；（2）正逻辑和负逻辑的概念；（3）两种特殊的门电路的特点及应用。第四节触发器（重点）1）识记：（1）触发器的基本特点、逻辑功能及触发器的分类；（2）基本R-S触发器的逻辑电路和逻辑符号，逻辑功能的描述；（3）常用的时钟控制触发器（R-S、J-K、D、T触发器）的逻辑符号及其逻辑功能的描述。2）领会：（1）几种常用的时钟控制触发器的工作原理相互转换；（2）不同类型的时钟控制触发器相互转换方法。实验一、集成电路测试：集成逻辑门的主要参数测试和功能测试，集成触发器功能测试。第四章组合逻辑电路一、学习目的与要求了解组合逻辑电路的定义、结构和特点；重点掌握组合逻辑电路分析和设计的基本方法；能熟练运用逻辑代数这一数学工具，借助真值表，卡诺图等对各种设计问题进行逻辑描述和简化，并挑选合适的逻辑门电路完成满足设计要求的电路设计；了解实际电路中由于时延问题而引发的竞争现象以及险象的产生。二、考核知识点与考核目标第一节组合逻辑电路分析（重点）1）识记：（1）组合逻辑电路的基本特点；（2）组合逻辑电路分析的一般步骤；2）简单应用：会对组合逻辑电路进行分析。第二节组合逻辑电路设计（重点）1）识记：（1）逻辑综合的概念；（2）组合逻辑电路设计的一般步骤。2）简单应用：（1）会设计一些简单的组合逻辑电路；（2）会对设计中遇到的一些实际问题进行处理。3）综合应用：多输出函数的组合逻辑电路的设计第三节组合逻辑电路的险象（次重点）1）识记：险象的产生的原因及消除的方法。2）简单应用：会对险象进行判断；实验二、组合逻辑电路：舍入与检测电路的设计，全加/全减器设计。第五章同步时序逻辑电路一、学习目的与要求了解时序逻辑电路的定义，结构、特点和分类；重点掌握同步时序逻辑电路分析与设计的基本方法和步骤，能熟练运用状态表、状态图、隐含表、合并图等工具完成同步时序逻辑电路的分析与设计；要求能正确使用逻辑门和触发器构造出实现指定功能的同步时序逻辑电路。本章难点是形成原始状态图、状态化简及确定激励函数的最简表达式。二、考核知识点与考核目标第一节时序逻辑电路概述（次重点）1）识记：（1）时序逻辑电路与组合逻辑电路的区别；（2）描述时序逻辑电路逻辑功能的主要方法。2）领会：（1）时序逻辑电路的结构特征；（2）时序逻辑电路的分类方法；（3）时序逻辑电路逻辑功能的描述方法。第二节同步时序逻辑电路分析（重点）1）识记：同步时序逻辑电路分析的一般方法和步骤。2）简单应用：会对同步时序逻辑电路进行分析。第三节同步时序逻辑电路设计（重点）1）识记：同步时序逻辑电路设计的一般方法和步骤；2）领会：同步时序逻辑电路设计步骤的各个环节，熟悉各环节中的处理方法，为综合应用部分奠定基础。综合应用：会对完全确定同步时序逻辑电路进行分析及设计。实验三同步时序逻辑电路：同步模4可逆计数器设计第六章异步时序逻辑电路一、学习目的与要求了解两类异步时序逻辑电路的结构及其各自的特点；弄清楚脉冲异步时序逻辑电路与同步时序逻辑电路在分析、设计中的区别；重点掌握脉冲异步时序逻辑电路的分析和设计方法，了解电平异步时序逻辑电路分析与设计的方法和步骤，能运用时间图、流程表、状态图等工具完成电平异步时序的分析与设计；注意弄清楚电平异步时序逻辑电路中反馈回路之间竞争产生的原因、判断方法以及电路设计中消除临界竞争的方法。本章难点是形成原始流程表以及反馈回路间竞争的判断与临界竟争的消除。二、考核知识点与考核目标第一节异步时序逻辑电路的特点与分类（一般）1）识记：（1）同步时序逻辑电路与异步时序逻辑电路的区别；（2）异步时序逻辑电路的特点；（3）异步时序逻辑电路的分类。第二节脉冲异步时序逻辑电路（重点）领会：脉冲异步时序逻辑电路的结构模型及分析的一般步骤和方法。简单应用：脉冲异步时序逻辑电路的设计。第三节电平异步时序逻辑电路（次重点）1）识记：（1）电平异步时序逻辑电路的结构模型与描述方法；（2）输入信号的约束条件；（3）电平异步时序逻辑电路分析的一般步骤和方法。实验四、异步时序逻辑电路设计：脉冲异步计数器的设计第七章中规模通用集成电路及其应用一、学习目的与要求掌握各类中规模集成电路的主要功能和外部特性；能正确使用各类中规模器件完成指定的逻辑功能的设计；重点掌握四位并行加法器、译码器、多路选择器、四位寄存器、四位计数器等器件在逻辑设计中的应用，以及A/D转换器、D/A转换器的作用。二、考核知识点与考核目标第一节常用中规模组合逻辑电路（重点）1）识记：（1）串行进位和超前进位并行加法器的特点及电路逻辑符号；（2）译码器和编码器的种类、功能、特点及电路逻辑符号；（3）多路选择器和多路分配器的基本功能、特点及电路逻辑符号。2）领会：几种常用的中规模集成组合逻辑电路的工作原理及应用。3）简单应用：（1）会分析由常用中规模集成组合逻辑电路芯片、各种集成门电路组成的组合逻辑电路的逻辑功能；（2）会利用常用中规模集成组合逻辑电路芯片和必要的集成门电路进行组合逻辑电路的设计。第二节、常用中规模时序逻辑电路（重点）1）识记：（1）集成计数器的分类及特点；（2）集成寄存器的分类及特点；（3）多路选择器和多路分配器的基本功能、特点及电路逻辑符号。2）领会：集成计数器、集成寄存器的工作原理及特性。3）简单应用：（1）会利用集成计数器构成各种进制的计数器；（2）会对由集成寄存器组成的时序逻辑电路的进行分析。第三节常用中规模信号产生与变换电路（一般）1）识记：（1）集成定时器555的电路结构与逻辑功能；（2）集成D/A转换器的工作原理、功能、参数及类型；（3）集成A/D转换器工作原理、功能、参数及类型。2）领会：集成定时器555的工作原理。3）简单应用：会利用集成定时器555构成多谐振荡器、施密特触发器。综合应用：会对由组合逻辑电路集成芯片和时序逻辑电路集成芯片及555组成的数字电路进行分析。实验五、算术电路设计：串行加法器设计III．关于大纲的说明与考核实施要求本大纲第一部分关于课程性质与设置目的规定，是制订第二部分关于课程内容与考核目标的基本出发点，而课程内容与考核目标则是本大纲的主体部分。为了使主体部分的规定在个人自学、社会助学和考试命题中得到贯彻和落实，兹对有关问题作如下说明，并进而提出具体的实施要求。一、教材1．指定教材：欧阳星明编著，《数字逻辑》（第四版），华中科技大学出版社，20092．

电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质。半导体室温时电阻率约在10E-5～10E7欧·米之间，温度升高时电阻率指数则减小。半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体；化合物半导体包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物（砷化镓、磷化镓等）、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）。除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。半导体（东北方言）：意指半导体收音机，因收音机中的晶体管由半导体材料制成而得名。本征半导体不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。在极低温度下，半导体的价带是满带(见能带理论)，受到热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后成为导带，价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位，称为空穴。导带中的电子和价带中的空穴合称电子 - 空穴对，均能自由移动，即载流子，它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流，分别称为电子导电和空穴导电。这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。导带中的电子会落入空穴，电子-空穴对消失，称为复合。复合时释放出的能量变成电磁辐射（发光）或晶格的热振动能量（发热）。在一定温度下，电子 - 空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡，此时半导体具有一定的载流子密度，从而具有一定的电阻率。温度升高时，将产生更多的电子 - 空穴对，载流子密度增加，电阻率减小。无晶格缺陷的纯净半导体的电阻率较大，实际应用不多。半导体五大特性∶电阻率特性，导电特性，光电特性，负的电阻率温度特性，整流特性。★在形成晶体结构的半导体中，人为地掺入特定的杂质元素，导电性能具有可控性。★在光照和热辐射条件下，其导电性有明显的变化。晶格：晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵，称为晶格。共价键结构：相邻的两个原子的一对最外层电子（即价电子）不但各自围绕自身所属的原子核运动，而且出现在相邻原子所属的轨道上，成为共用电子，构成共价键。自由电子的形成：在常温下，少数的价电子由于热运动获得足够的能量，挣脱共价键的束缚变成为自由电子。空穴：价电子挣脱共价键的束缚变成为自由电子而留下一个空位置称空穴。电子电流：在外加电场的作用下，自由电子产生定向移动，形成电子电流。空穴电流：价电子按一定的方向依次填补空穴（即空穴也产生定向移动），形成空穴电流。本征半导体的电流：电子电流+空穴电流。自由电子和空穴所带电荷极性不同，它们运动方向相反。载流子：运载电荷的粒子称为载流子。导体电的特点：导体导电只有一种载流子，即自由电子导电。本征半导体电的特点：本征半导体有两种载流子，即自由电子和空穴均参与导电。本征激发：半导体在热激发下产生自由电子和空穴的现象称为本征激发。复合：自由电子在运动的过程中如果与空穴相遇就会填补空穴，使两者同时消失，这种现象称为复合。动态平衡：在一定的温度下，本征激发所产生的自由电子与空穴对，与复合的自由电子与空穴对数目相等，达到动态平衡。载流子的浓度与温度的关系：温度一定，本征半导体中载流子的浓度是一定的，并且自由电子与空穴的浓度相等。当温度升高时，热运动加剧，挣脱共价键束缚的自由电子增多，空穴也随之增多（即载流子的浓度升高），导电性能增强；当温度降低，则载流子的浓度降低，导电性能变差。结论：本征半导体的导电性能与温度有关。半导体材料性能对温度的敏感性，可制作热敏和光敏器件，又造成半导体器件温度稳定性差的原因。杂质半导体：通过扩散工艺，在本征半导体中掺入少量合适的杂质元素，可得到杂质半导体。N型半导体：在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半导体。多数载流子：N型半导体中，自由电子的浓度大于空穴的浓度，称为多数载流子，简称多子。少数载流子：N型半导体中，空穴为少数载流子，简称少子。施子原子：杂质原子可以提供电子，称施子原子。N型半导体的导电特性：它是靠自由电子导电，掺入的杂质越多，多子（自由电子）的浓度就越高，导电性能也就越强。P型半导体：在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，形成P型半导体。多子：P型半导体中，多子为空穴。少子：P型半导体中，少子为电子。受主原子：杂质原子中的空位吸收电子，称受主原子。P型半导体的导电特性：掺入的杂质越多，多子（空穴）的浓度就越高，导电性能也就越强。结论：多子的浓度决定于杂质浓度。少子的浓度决定于温度。PN结的形成：将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上，在它们的交界面就形成PN结。PN结的特点：具有单向导电性。扩散运动：物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方运动，这种由于浓度差而产生的运动称为扩散运动。空间电荷区：扩散到P区的自由电子与空穴复合，而扩散到N区的空穴与自由电子复合，所以在交界面附近多子的浓度下降，P区出现负离子区，N区出现正离子区，它们是不能移动，称为空间电荷区。电场形成：空间电荷区形成内电场。空间电荷加宽，内电场增强，其方向由N区指向P区，阻止扩散运动的进行。漂移运动：在电场力作用下，载流子的运动称漂移运动。PN结的形成过程：如图所示，将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上，在无外电场和其它激发作用下，参与扩散运动的多子数目等于参与漂移运动的少子数目，从而达到动态平衡，形成PN结。 电位差：空间电荷区具有一定的宽度，形成电位差Uho，电流为零。耗尽层：绝大部分空间电荷区内自由电子和空穴的数目都非常少，在分析PN结时常忽略载流子的作用，而只考虑离子区的电荷，称耗尽层。PN结的单向导电性