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1、(1-1),一、 半导体的基础知识,导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。如铜、铝等,绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。,半导体：导电特性处于导体和绝缘体之间，它不像导体一样能够完全导电，又不像绝缘体那样不能导电，它介于两者之间，所以称为半导体，如硅(读“gu”)和锗(读“zh”) 等。,二极管,(1-2),温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。,本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。,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
2、穴移动产生的电流。,(1-3),3、N型半导体和P型半导体,在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。,P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也称为（空穴半导体），带正电。,N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为（电子半导体），带负电。,(1-5),二极管的封装及常见的外观,常见的几种二极管中有玻璃封装的、塑料封装的和金属封装的等等。大功率二极管多采用金属封装，并且有个螺帽以便固定在散热器上。 ,二极管常见的外观有：,发光二极管,发光二极管,(1-6),(1-7),常见的发光二极管,(1-8),(1-
3、9),普通二极管,整流管,开关管,(1-10),阻尼二极管,高频二极管,金属封装整流二极管,(1-11),按使用的半导体材料分:硅二极管和锗二极管；,按用途分:普通二极管、整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、变容二极管、光电二极管等。,(1-12),2、二极管的单相导电性,正向导通 反向截止,图a,图b,(1-13),3、伏安特性,死区电压 硅管0.6V,锗管0.2V。,导通压降: 硅管0.60.7V,锗管0.20.3V。,反向击穿电压UBR,(1-14),4、主要参数,1） 最大整流电流 IF,二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。,2） 反向击穿电压URM,二极管
4、反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。,(1-15),3)反向电流 IR,指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。,以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。下面介绍两个交流参数。,(1-16),稳压二极管,U,IZ,稳压误差,曲线越陡，电压越稳定。,-,UZ,5、 特殊二极管,(1-17),(1) 半导体二极管的极性判别 一般情况下，二极
5、管有色点的一端为正极，如2AP12AP7，2AP112AP17等。 如果是透明玻璃壳二极管，可直接看出极性，即内部连触丝的一头是正极，连半导体片的一头是负极。 塑封二极管有圆环标志的是负极，如IN4000系列。无标记的二极管，则可用万用表欧姆档来判别正、负极。,极 性 判 别 及 测 试,(1-18),根据二极管正向电阻小，反向电阻大的特点，将万用表拨到电阻档（一般用R100或R1K档），用表笔分别与二极管的两极相接，测出两个阻值。在所测得阻值较小的一次，与黑表笔相接得一端为二极管的正极。同理，在所测得较大阻值的一次，与黑表笔相接的一端为二极管的负极。,小 结,(1-19),（2）判断二极管质
6、量的好坏,二次测得的正、反向电阻值很小或接近于0,如正、反向电阻值很大或接近于,如正、反向电阻值相差不大,反向电阻值比正向电阻值大几百倍以上,管子已击穿,管子内部已断路,性能变坏或已失效,性能良好,(1-20),晶体三极管 样图,(1-21),晶体三极管 晶体三极管是一种利用输入电流控制输出电流的电流控制型器件，它由两个背靠背的PN结构成，在电路中主要作为放大和开关元件使用。 一、结构与分类 1外形 近年来生产的小、中功率管多采用硅酮塑料封装；大功率三极管多采用金属封装，通常做成扁平形状并有螺钉安装孔，有的大功率管制成螺栓形状。,塑料封装小功率管 塑料封装中功率管 金属封装小功率管 金属封装大
7、功率管,(1-22),2.结构 三极管的核心是两个互相联系的PN结，按两个PN结的组合方式不同，可分为NPN型和PNP型两类。 PNP型三极管 NPN型三极管 三极管内部有发射区、基区和集电区，引出电极分别为发射极e、基极b、集电极c。发射区与基区之间的PN结称为发射结，集电区与基区之间的PN结称为集电结。,(1-23),2、 结构,基极,发射极,集电极,NPN型,PNP型,第二节 晶体管（VT),(1-24),发射结,集电结,(1-25),这两种管子在电路的符号为：（要求牢记）,(1-26),二、三极管的电流放大作用 1三极管放大条件 要使三极管能够正常放大信号，发射结应加正向电压，集电结应
8、加反向电压。 NPN管偏置电路 PNP管偏置电路 电源VCC通过偏置电阻Rb为发射结提供正向偏置，RC阻值小于Rb阻值，所以集电结处于反向偏置。,(1-27),三、三极管的特性曲线 1输人特性曲线 输人特性曲线是反映三极管输人回路电压和电流关系的曲线，它是在输出电压VCE为定值时，iB与vBE对应关系的曲线。, 当输入电压vBE较小时，基极电流iB很小，通常近似为零。 当vBE大于三极管的死区电压vth后，iB开始上升。 三极管正常导通时，硅管VBE约为0.7V，锗管约为0.3V，此时的VBE值称为三极管工作时的发射结正向压降。,输人特性曲线,(1-28),2输出特性曲线 输出特性曲线是反映三
9、极管输出回路电压与电流关系的曲线，是指基极电流IB为某一定值时，集电极电流IC与集电极电压VCE对应关系的曲线。 截止区 习惯把输入电流IB=0曲线以下的区域称为截止区，三极管处于截止状态，相当于三极管内部各极开路。在截止区，三极管发射结反偏或零偏，集电结反偏。,放大区 它是三极管发射结正偏、集电结反偏时的工作区域。最主要特点是IC受IB控制，具有电流放大作用。 饱和区 当VCE小于VBE时，三极管的发射结和集电结都处于正偏，此时IC已不再受IB控制。此时管子的集电极发射极间呈现低电阻，相当于开关闭合。,输出特性曲线,(1-29),1.4.3 特性曲线,IC,V,UCE,UBE,RB,IB,E
10、C,EB,实验线路,(1-30),一、输入特性,工作压降： 硅管UBE0.60.7V,锗管UBE0.20.3V。,死区电压，硅管0.5V，锗管0.2V。,(1-31),二、输出特性,IC(mA ),此区域满足IC=IB称为线性区（放大区）。,当UCE大于一定的数值时，IC只与IB有关，IC=IB。,(1-32),此区域中UCEUBE,集电结正偏，IBIC，UCE0.3V称为饱和区。,(1-33),此区域中 : IB=0,IC=ICEO,UBE 死区电压，称为截止区。,(1-34),输出特性三个区域的特点:,放大区：发射结正偏，集电结反偏。 即： IC=IB , 且 IC = IB,(2) 饱和
11、区：发射结正偏，集电结正偏。 即：UCEUBE ， IBIC，UCE0.3V,(3) 截止区： UBE 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0,(1-35),四、三极管器件手册的使用 三极管的类型非常多，从晶体管手册可以查找到三极管的型号，主要用途、主要参数和器件外形等，这些技术资料是正确使用三极管的依据。,1三极管型号 国产三极管的型号由五部分组成。 第一部分是数字“3”，表示三极管。 第二部分是用拼音字母表示管子的材料和极性。 APNP锗材料，BNPN锗材料， CPNP硅材料，DNPN硅材料。 第三部分是用拼音字母表示管子的类型。 X低频小功率管，G 高频小功率管， D低频大功率管，
12、A 高频大功率管。 第四部分用数字表示器件的序号。 第五部分用拼音字母表示规格号。,三极管型号的读识,三极管 NP锗材料 高频小功率 序号 规格号,(1-36),总结,三极管的结构：两个背靠背的PN结 两种类型：NPN和PNP 电流放大的实质：用小电流iB大电流ic 三种不同的工作状态： 截止区： IB=0，发射结反偏 集电结反偏 放大区：发射结正偏、集电结反偏，IC受IB控 制，具有电流放大作用。 饱和区：发射结、集电结都正偏，IC不受IB控制,(1-37),目测判别三极管极性,B,E,C,(1-38),用指针式万用表判断三极管极性,红表笔是(表内电源)负极 黑表笔是(表内电源)正极,基极B的判断： 当黑（红）表笔接触某一极，红（黑）表笔分别接触另两个极时，万用表指示为低阻，则该极为基极，该管为NPN（PNP）。,在 R100或 R1k 挡测量 测量时手不要接触引脚,C、E极的判断： 基极确定后，比较B与另外两个极间的正向电阻，较大者为发射极E，较小者为集电极C。,(1-39),三极管放大能力的检测,PNP,NPN,指针偏转角度越大，则放大能力越强,
