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1、电子技术基础知识,授课：永安市技校 陈昌初,维修电工培训,2本征半导体：不加杂质的纯净半导体晶体。如本征硅或本征锗。,根据掺杂的物质不同，可分两种：,3杂质半导体：为了提高半导体的导电性能，在本征半导体（4价）中掺入硼或磷等杂质所形成的半导体。,（1）P型半导体：本征硅(或锗)中掺入少量硼元素（3价）所形成的半导体，如P型硅。多数载流子为空穴，少数载流子为电子。,一、PN结,1半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间的一种物质。如硅（Si）或锗（Ge）半导体。,（2）N型半导体：在本征硅(或锗)中掺入少量磷元素（5价）所形成的半导体，如N型硅。其中，多数载流子为电子，少数载流子为空穴。,4PN结：
2、N型和P型半导体之间的特殊薄层叫做PN结。PN结是各种半导体器件的核心。如图1所示。,P区接电源正极，N区接电源负极，PN结导通； 反之，PN结截止。,PN结具有单向导电特性。即：,将P型半导体和N型半导体使用特殊工艺连在一起，形成PN结。,外加正向电压（也叫正向偏置） 外加电场与内电场方向相反，内电场削弱，扩散运动大大超过漂移运动，N区电子不断扩散到P区，P区空穴不断扩散到N区，形成较大的正向电流，这时称PN结处于导通状态。,外加反向电压（也叫反向偏置） 外加电场与内电场方向相同，增强了内电场，多子扩散难以进行，少子在电场作用下形成反向电流，因为是少子漂移运动产生的，反向电流很小，这时称PN
3、结处于截止状态。,1 外形：由密封的管体和两条正、负电极引线所组成。管体外壳的标记通常表示正极。如图2（a）所示；,2 符号：如图。其中： 三角形正极， 竖杠负极， V二极管的文字符号。,3晶体二极管的单向导电性：,（1）正极电位负极电位，二极管导通；,（2）正极电位负极电位，二极管截止。,即二极管正偏导通，反偏截止。这一导电特性称为二极管的单向导电性。,例1 图3所示电路中，当开关S闭合后，H1、H2两个指示灯，哪一个可能发光？,图3 例1电路图,解 由电路图可知，开关S闭合后，只有二极管V1正极电位高于负极电位，即处于正向导通状态，所以H1指示灯发光。,4 二极管的伏安特性,1定义：二极管
4、两端的电压和流过的电流之间的关系曲线叫作二极管的伏安特性。,5特点：,结论：正偏时电阻小，具有非线性。,导通后V两端电压基本恒定：,VFVT时，V导通，IF急剧增大。,正向电压VF小于门坎电压VT时，二极管V截止，正向电流IF = 0； 其中，门槛电压,（1）正向特性,正向特性 外加正向电压较小时，外电场不足以克服内电场对多子扩散的阻力，PN结仍处于截止状态 。 正向电压大于死区电压后，正向电流 随着正向电压增大迅速上升。通常死区电压硅管约为0.5V，锗管约为0.2V。导通电压: UD(on) = (0.6 0.8) V硅管 0.7 V (0.1 0.3) V锗管 0.3 V,（2）反向特性,
5、结论：反偏电阻大，存在电击穿现象。,VRVRM时，IR剧增，此现象称为反向电击穿。对应的电压VRM称为反向击穿电压。,反向电压VRVRM（反向击穿电压）时，反向电流IR很小，且近似为常数，称为反向饱和电流。,反向特性 外加反向电压时， PN结处于截止状态，反向电流 很小。反向电压大于击穿电压时，反向电流急剧增加。 反向击穿类型 电击穿 PN 结未损坏，断电即恢复。 热击穿 PN 结烧毁。,（1）最大整流电流IFM：指管子长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。 （2）最高反向工作电压URM：二极管运行时允许承受的最大反向电压。 （3）最大反向电流IRM：指管子未击穿时的反向电流，其值越小，则管
6、子的单向导电性越好。 （4）最高工作频率fm：主要取决于PN结结电容的大小。,6、二极管的主要参数,8 二极管的简单测试,图4 万用表检测二极管,将红、黑表笔分别接二极管两端。所测电阻小时，黑表笔接触处为正极，红表笔接触处为负极。,（1）. 判别正负极性,用万用表检测二极管如图4所示。,图5 万用表检测二极管,万用表测试条件：R1k。,（2）.判别好坏,(3)若正向电阻约几千欧姆，反向电阻非常大，二极管正常。,(2)若正反向电阻非常大，二极管开路。,(1)若正反向电阻均为零，二极管短路；,9 二极管的分类,（3）按用途：如图6所示。,（2）按PN结面积：点接触型（电流小，高频应用）、面接触型（
7、电流大，用于整流）,（1）按材料分：硅管、锗管,图6 二极管图形符号,三、 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。 特点：管内有两种载流子参与导电。,特点：有三个电极， 故称三极管。,图7三极管外形,1 三极管的结构,（1）.三极管的外形,（2）. 三极管的结构,图8 三极管的结构图,工艺要求：发射区掺杂浓度较大；基区很薄且掺杂最少；集电区比发射区体积大且掺杂少。,特点：,有三个区发射区、基区、集电区；,两个PN结发射结（BE结）、集电结（BC结）；,三个电极发射极e(E)、基极b(B)和集电极c；,两种类型 P N P型管和NPN型管。,箭头：表示发射结加正
8、向电压时的电流方向。 文字符号：V,图9 三极管符号,2、晶体三极管的符号,3、三极管的电流放大作用 （1）三极管的工作电压 三极管实现电流放大的外部偏置条件：发射结正偏，集电结反偏，此时，各电极电位之间的关系是： NPN型 UCUBUE PNP型 UCUBUE,（2）电流分配关系 图3.3是NPN管放大实验电路。,三极管各电极电流分配关系是： IE = IB + IC 由于基极电流很小，因而IEIC。,（3）三极管的电流放大作用 当IB有一微小变化时，能引起IC较大的变化，这种现象称为三极管的电流放大作用。 电流放大作用的实质是通过改变基极电流IB的大小，达到控制IC的目的，而并不是真正把微
9、小电流放大了，因此称三极管为电流控制型器件。,电流放大作用： 电流放大系数：=IC/IB,4、三极管的特性曲线,（1）输入特性曲线,集射极之间的电压UCE一定时，发射结电压UBE与基极电流IB之间的关系曲线。,5VBE与IB成非线性关系。,2当VBE很小时，IB等于零， 三极管处于截止状态；,3当VBE大于门槛电压（硅管 约0.5V，锗管约0.2V）时， IB逐渐增大，三极管开始导 通。,4三极管导通后，VBE基本不 变。硅管约为0.7V，锗管 约为0.3V，称为三极管的导 通电压。,共发射极输入特性曲线,（2）晶体三极管的输出特性曲线,基极电流一定时，集、射极之间的电压与集电极电流的关系曲线
10、。,输出特性曲线可分为三个工作区:,（1） 截止区,条件：发射结、集电结反偏或两端电压为零。,三极管输出特性曲线中，IB=0的输出特性曲线以下，横轴以上的区域称为截止区。其特点是：各电极电流很小，相当于一个断开的开关。,在放大状态，当IB一定时，IC不随VCE变化，即放大状态的三极管具有恒流特性。,（2）放大区,条件：发射结正偏，集电结反偏 特点： IC受IB控制,输出特性曲线中，截止区以上平坦段组成的区域称为放大区。此时IC受控于IB；同时IC与UCE基本无关，可近似看成恒流。此区内三极管具有电流放大作用。,输出特性曲线中，UCEUBE的区域，即曲线的上升段组成的区域称为饱和区。 饱和时的U
11、CE称为饱和压降，用UCES表示，UCES很小，一般约为0.3V。工作在此区的三极管相当于一个闭合的开关，没有电流放大作用。,（3）饱和区,条件：发射结和集电结均为正偏。,5、三极管的主要参数 1.电流放大系数 电流放大系数是反映三极管电流放大能力的基本参数，主要有共发射极电路交流电流放大系数 和共发射极电路直流电流放大系数hFE。,2.极间反向电流 (1) ICBO是指发射极开路时从集电极流到基极的反向电流。如图所示。,图 极间反向电流,管子基极开路时，集电极和发射极之间的最大允许电压。当电压越过此值时，管子将发生电压击穿，若电击穿导致热击穿会损坏管子。,当管子集电结两端电压与通过电流的乘积
12、超过此值时，管子性能变坏或烧毁。,(2) 集电极发射极间击穿电压U(BR)CEO,(3) 集电极最大允许功耗PCM,6、三极管的识别和简单测试,表 常用三极管管脚排列,判别硅管和锗管的测试电路,7 三极管的简单测试,（1）、硅管或锗管的判别,将万用表设置在 或 挡，用黑表笔和任一管脚相接（假设它是基极b），红表笔分别和另外两个管脚相接，如果测得两个阻值都很小，则黑表笔所连接的就是基极，而且是NPN型的管子。如图11（a）所示。如果按上述方法测得的结果均为高阻值，则黑表笔所连接的是PNP管的基极。如图11（b）所示。,（2）、NPN管型和PNP管型的判断,图11 基极b的判断,首先确定三极管的基
13、极和管型，然后采用估测值的方法判断c 、e极。方法是先假定一个待定电极为集电极（另一个假定为发射极）接入电路，记下欧姆表的摆动幅度，然后再把两个待定电极对调一下接入电路，并记下欧姆表的摆动幅度。摆动幅度大的一次，黑表笔所连接的管脚是集电极c，红表笔所连接的管脚为发射极e，如图12所示。测PNP管时，只要把图12电路中红、黑表笔对调位置，仍照上述方法测试。,（3）、e、b、c三个管脚的判断,图12 估测的电路,四、单管基本放大电路,由三极管组成的放大电路。其功能是利用三极管的电流控制作用，把微弱的电信号（简称信号，指变化的电压、电流、功率）不失真地放大到所需的数值，实现将直流电源的能量部分地转化
14、为按输入信号规律变化且有较大能量的输出信号。放大电路的实质，是一种用较小的能量去控制较大能量转换的能量转换装置。,（1）晶体管V。放大元件， 用基极电流iB控制集电极电流iC。,共发射极基本放大电路,（2）直流电源UCC 放大电路的能源； 使晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管处在放大状态，提供电流IB和IC，UCC一般在几伏到十几伏之间。,（3）基极偏置电阻RB。 为基极提供一个合适的偏置电流IB， 使晶体管有一个合适的工作点， 一般为几十千欧到几百千欧。,（4）集电极电阻RC。 将集电极电流iC的变化转换为电压的变化，以获得电压放大， 一般为几千欧。,（5）耦合电容或隔直电容Cl、C2。
15、 用来传递交流信号，起到耦合的作用。同时，又使放大 电路和信号源及负载间直流相隔离，起隔直作用。为了减小传 递信号的电压损失，Cl、C2应选得足够大，一般为几微法至 几十微法，通常采用电解电容器。,(1) ui直接加在三极管V的基极和发射极 之间，引起基极电流iB作相应的变化 。 (2)通过V的电流放大作用，V的集电极 电流iC也将变 (3)iC的变化引起V的集电极和发射极之间的 电压uCE变化。 (4)uCE中的交流分量uce经过C2畅通地传送给负载RL，成为输出交流电压uo,，实现了电压放大作用。,2.工作原理,静态是指无交流信号输入时，电路中的电流、电压都不变的状态，静态时三极管各极电流
16、和电压值称为静态工作点Q（主要指IBQ、ICQ和UCEQ）。静态分析主要是确定放大电路中的静态值IBQ、ICQ和UCEQ。,3、静态工作情况,直流通路：耦合电容可视为开路。,共发射极基本放大电路,交流通路：（ui单独作用下的电路）。由于电容C1、C2足够大，容抗近似为零（相当于短路），直流电源UCC去掉（短接）。,从图解分析过程，可得出如下几个重要结论： （1）放大器中的各个量uBE，iB，iC和uCE都由直流分量和交流分量两部分组成。 （2）由于C2的隔直作用，uCE中的直流分量UCEQ被隔开，放大器的输出电压uo等于uCE中的交流分量uce，且与输入电压ui反相。（放大器具有倒相作用） （3）放大器的电压放大倍数可由uo与ui的幅值之比或有效值之比求出。负载电阻RL越小，交流负载电阻RL也越小，交流负载线就越陡，使Uom减小，电压放大倍数下降。 （4）静态工作点Q设置得不合适，会对放大电路的性能造成影响。若Q点偏高，当ib按正弦规律变化时，Q进入饱和区，造成ic和uce的波形与ib（或u
