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1、第一节二极管,第二节三极管,第三节晶闸管,知识拓展 单结晶体管,第十章常用半导体器件,第十章常用半导体器件,知识拓展场效晶体管及其应用,本章小结,一、半导体简介,二、二极管,三、二极管单向导电性,四、二极管的伏安特性,五、二极管的简单检测,六、二极管的主要参数,第一节二极管,第一节二极管,一、半导体简介,（一）自然界中不同导电性能的三种物质,（二）导电能力差异的原因,第一节二极管,（一）自然界中不同导电性能的三种物质,1导体：导电性能良好的物质，如银、铜、铁等。,2绝缘体：几乎不能导电的物质，如塑料、橡胶、陶瓷等。,3半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间，如锗、硅、砷化镓等。,第一节二极管,（
2、二）导电能力差异的原因,根据半导体的特点，制成多种电子元器件，如二极管、三极管、晶闸管等。,物质内部结构的不同。,1导体内有大量自由电子，自由电子定向运动形成电流。,2绝缘体内含极少自由电子，表现为绝缘性。,3半导体导电能力介于二者之间且伴随掺入杂质、输入电压（或电流）、温度和光照等条件发生很大变化。,第一节二极管,二、二极管,（一）二极管的构成、电路符号,（二）二极管的分类,（三）二极管的命名方法,第一节二极管,1构成：,（一）二极管的构成、电路符号,2符号：VD,P 区引出端为正极（阳极），N 区引出端为负极（阴极），箭头指示电流方向。,二极管结构示意图如图所示。,第一节二极管,第一节二极
3、管,3按管芯结构分类：,外形如图所示,（二）二极管的分类,常见二极管的分类,（1）以材料分类：硅二极管和锗二极管。,（2）以 PN 结面积大小分类：点接触型、面接触型。,（3）以用途分类：整流二极管、稳压二极管、开关二极管、光敏二极管、热敏二极管、发光二极管等。,第一节二极管,由五部分组成，各部分意义如图所示。,（三）二极管的命名方法,第一节二极管,其中，2、3 位字母含义如下表所示,例如，2BS21 的含义： P 型锗材料隧道二极管。,第一节二极管,实验1PN 结单向导电性实验,三、二极管单向导电性,二极管正极加高电平（），负极加低电平（）时：指示灯发光，说明 PN 结导通。,二极管正极加低
4、电平（），负极加高电平（）时：指示灯灭， PN 结截止。,二极管加正向电压导通，反向电压截止，这一导电特性，称为二极管的单向导电性。,第一节二极管,归纳：二极管是用半导体材料制成的单向导电性器件，电路中的符号如图所示。它在电子电路中具有广泛应用。二极管的核心就是一个 PN 结。,第一节二极管,四、二极管的伏安特性,实验 2二极管正、反向特性实验,1正向特性,（1）在实验线路板上安装如图所示电路。,第一节二极管,（2）调节电位器 RP，可改变二极管 VD 的正向电压 UVD 和正向电流 IVD ，得到如图第一象限所示曲线。,第一节二极管,2反向特性,（1）在实验线路板上安装如图所示电路。,第一节
5、二极管,（2）调节电位器 RP，可改变二极管 VD 的反向电压 UVD 和反向电流 IVD ，得到如上图第三象限所示曲线。,图示曲线即为二极管的伏安特性曲线，它描述了二极管两端的电压和流过二极管的电流的关系。,第一节二极管,（1）正向特性,结论：, 起始阶段，正向电压较小，正向电流极小，称为死区，二极管电阻很大，处于截止状态。, 正向电压超过门坎电压或死区电压（硅管 0.5 V，锗管 0.2 V），电流随电压的上升急剧增大，二极管电阻变得很小，进入导通状态，二极管导通后，正向电流与正向电压呈非线性关系，正向电流变化较大时，二极管两端正向压降近于定值，硅管正向电压降约为 0.7 V，锗管约为 0
6、.3 V。,第一节二极管,（2）反向特性,反向击穿的两种情况, 起始阶段，反向电流很小，不随反向电压变化，称为反向饱和电流（锗管大于硅管的反向电流）。, 当反向电压增加到某一数值（反向击穿电压）时，反向电流急剧增大，称为反向击穿。,第一节二极管,五、二极管的简单检测,可利用万用表电阻挡判别二极管极性。 测量方法： 1万用表拨到 R 100 或 R k 挡。,2红、黑表笔分别接二极管两端。若阻值在几百到几千欧时，再将二极管两个电极对调位置，如图所示。若测得阻值在几十千欧或几百千欧以上，则表明二极管是正常的。,第一节二极管,注意事项：,若测得正、反电阻均较小，说明二极管内部短路；若正、反阻值均很大
7、，说明二极管内部开路或接触不良；若正、反向电阻差别不大，说明二极管性能不好。,1不用 R 1 挡测二极管，因为 R 1 挡内部电流较大，容易烧坏二极管。,2不用 R 10 k 挡测二极管，因为 R 10 k 挡内部电压较高，可能击穿管子内部的 PN 结。,第一节二极管,六、二极管的主要参数,二极管的参数是反映其性能、质量的数据。使用时根据需要通过在晶体管手册选取。,主要参数：,1最大整流电流 IVM,2最高反向工作电压 URM 指二极管允许承受的反向工作电压峰值。通常采用二极管反向击穿电压的 1/2 或 1/3 。,3反向漏电流 IR (最大反向电流) 在规定的反向电压和环境温度下测得的二极管
8、反向电流值。这个电流值越小，二极管的单向导电性能越好。,第一节二极管,一、晶体管的结构,二、晶体管的放大作用,三、晶体管的三种工作状态,四、晶体管的主要参数,五、晶体管的管型和管脚判断,第二节晶体三极管,一、晶体管的结构,1结构和符号,（1）结构：,三个区对应引出三个极：,如图所示,第二节晶体三极管,（2）符号,发射极的箭头表示电流的方向，文字符号用“V”表示。,NPN型三极管和PNP型三极管的电路符号如下图所示。,第二节晶体三极管,2晶体管类型,按结构分,按材料分,按功率分,按工作频率分,3型号及命名可通过晶体管手册查阅。,第二节晶体三极管,二、晶体管的放大作用,1晶体管的工作电压,晶体管工
9、作在放大状态的条件：,如图所示为 NPN 型和 PNP 型晶体管工作在放大状态采用的双电源接线图。,NPN 型,PNP 型,第二节晶体三极管,（2）注意：, 电源极性：两种晶体管外接电源的正、负极相反。, 集射极间反向电压为几伏至十几伏。, 基、射极之间的正向电压（偏压）：,第二节晶体三极管,2晶体管的放大作用,实验电路。,第二节晶体三极管,操作：调节(或改变 E1 )以改变基极电流 IB 的大小,记录每一次测得的数据。,（1）直流电流分配关系：,由于 IB IC，则 IE IC。,第二节晶体三极管,（2）电流放大作用,可见，基极电流的微小变化可引起集电极电流的较大变化，即为晶体管的放大作用，
10、用 表示，即, 交流放大系数 ，根据实验的数据有,第二节晶体三极管,不同的晶体管， 值不同，即电流的放大能力不同，一般为20 200。, 直流电流放大系数,通常,晶体管的放大作用的意义：,基极电流的微小变化引起集电极电流的较大变化，当基极电路中输入一个小的信号电流ib，就可以在集电极电路中得到一个与输入信号规律相同的放大的电流信号ic。,可见，晶体管是一个电流控制元件。,第二节晶体三极管,三、晶体管的三种工作状态,1除了放大状态（工作在模拟电路中）以外，还有两种工作状态即截止状态和饱和状态（工作在脉冲数字电路中）。,第二节晶体三极管,（1）截止状态,故晶体管处于截止状态的条件：发射结反偏（或零
11、偏），集电结反偏。,低于发射结的死区电压时，IB = 0，此时 IC 0，称为穿透电流，但很小，可以认为 IC = ICEO 0。晶体管处于截止状态，c、e 间呈现很大电阻，相当于断开，此时 UCE E2。,判断方法：用万用表的直流电压挡测三极管各管脚的电位，有VC VB，VBVE（NPN管，PNP管正好相反）。,第二节晶体三极管,（2）放大状态,UBE 大于死区电压，IB 0，集电极电流 IC 受 IB 控制，即,或,晶体管处于放大状态的条件是：发射结正偏，集电结反偏，即VC VB VE （NPN管，PNP管正好相反） 。,第二节晶体三极管,（3）饱和状态,基极电流 IB 不断增大，当 IB
12、 增大到一定数值时，IC 不再随IB 增加而增大，晶体管输出回路有,当 IC 随 IB 增大而增大时，UCE 逐渐下降，由于 UCE 的下降有一定的限度，所以 IC 的增加也是有一定限度的。假设UCE = 0，那么 IC 达到最大，即 ，IC 不再随 IB 增大了。这就是饱和状态，此时 IB 失去了对 IC 的控制作用。集电极和发射极之间相当于短路或认为是一个导通开关。,晶体管处于饱和状态的条件：集电结、发射结处于正偏状态，VB VE，VB VC （NPN管，PNP管正好相反） 。,第二节晶体三极管,四、晶体管的主要参数, 通常取值在 60 100 之间。,2穿透电流 ICEO,1电流放大系数
13、 或 。,共发射极交流和直流放大系数,（1）定义：基极开路 IB = 0 时，集电极和发射极之间的反向电流 ICEO 称为穿透电流。,（2）特点： ICEO 随温度升高而增大。 ICEO 越小，管子的性能越好。,（3）应用：ICEO 越小，管子的性能越好。,第二节晶体三极管,3集电极最大允许电流 ICM。,（1）定义：晶体管正常工作时集电极所允许的最大电流称为集电极最大允许电流 ICM 。,（2）特点：IC 增大， 开始下降，直到 IC 超过了ICM ， 就下降到不允许的程度了。,（3）应用：IC ICM,第二节晶体三极管,4反向击穿电压 UCEO,（1）定义：基极开路时，加在集电极和发射极之
14、间的最大允许电压。,（2）应用： UCE UCEO ，否则三极管击穿。,5集电极最大耗散功率 PCM,（1）定义：晶体管正常工作时，集电结允许的最大耗散功率为集电极最大耗散功率。 小功率管： PCM 1 W；大功率管： PCM 1 W。,（2）特点：当实际功率超过PCM，晶体管会因工作温度过高而损坏。大功率管的PCM值是在常温下并带有散热器的数值。,第二节晶体三极管,五、晶体管的管型和管脚的判断,利用万用表来测试晶体管的各个管脚。,1判定晶体管的基极和管型,（1）测试原则：依据 PN 结正向电阻小，反向电阻大的特点。利用万用表的电阻挡来判断基极和管型。,第二节晶体三极管, 万用表拨至欧姆挡 R
15、 100 或 R 1k 挡。, 黑表笔（内接电池正极）接晶体管假想的基极，用红表笔（内接电池负极）接其余两只管脚，若两次测量阻值都很小，则黑表笔接的是基极，且管型为 NPN 型；若红表笔接假想的基极重复上述步骤，有相同结果，则红表笔接的是基极，且管型为 PNP 型。,（2）测试方法如图所示：,第二节晶体三极管,2判定集电极和发射极,（1）测试方法如图所示, 判定基极后，假设其余两只管脚中的一只为集电极 c，在 b、c 之间接入一个电阻 Rb（10 100 k），或用手捏两极以代替。, 用手指捏住基极 b 和假定的集电极 c（两极不能接触），用黑表笔接触 c 极，红表笔接触 e 极，测出一个数值
16、。,以 NPN 型管为例,第二节晶体三极管, 将假定两极对调，以同样方法再次测出一个数值。, 比较两次读数大小，读数较小的即电流较大的一次假设为正确。,第二节晶体三极管,第三节晶闸管,一、单向晶闸管,二、双向晶闸管,晶闸管又称硅可控整流元件，俗称可控硅。为控制强电的半导体器件，即为控制开关元件；广泛应用于无触点开关电路及可控整流设备中。晶闸管有单向晶闸管和双向晶闸管两种类型。,第三节晶闸管,一、单向晶闸管,（一）单向晶闸管的外形、结构和电路符号,（二）单向晶闸管的特点及工作原理,（三）单向晶闸管的主要参数,第三节晶闸管,晶闸管由 P1、N1、P2、N2 四层半导体组成，从 P1 引出的是阳极 A，从 N2 引出的是阴极 K，控制极 G 从 P2 引出，显然有三个 PN 结，分别用 J1、J2、J3 表示。,（一）单向晶闸管的外形、结构和电路符号,第三节晶闸管,1步骤：,单向晶闸管很像一只二极管，但比二极管多了一个控制极G，它的导通可以控制。,（二）单向晶闸管的特点及工作原理,实验10
