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1、电子技术基础与应用,认识常用的半导体器件,知识目标:,了解半导体的基本知识 掌握半导体二极管和三极管的结构及性能 了解特殊二极管、三极管,技能目标:,掌握常用二极管的管脚识别及检测方法 掌握三极管的管脚识别和检测方法 了解常用的电子焊接知识,任务一 半导体的基本知识 任务二 PN结及其单向导电性 任务三 半导体二极管 任务四 晶体三极管,项目一认识常用的半导体器件,任务一 半导体的基本知识,任务目标:,了解导体、半导体、绝缘体导电性能的差异 掌握硅和锗本征半导体的原子结构及导电性 掌握杂质半导体（包括P型和N型）的原子结构及导电性,任务一 半导体的基本知识,知识一 导体、半导体、绝缘体 知识二
2、 本征半导体 知识三 杂质半导体,知识一 导体、半导体、绝缘体,导体：导电性能良好 如：金、银、铜、铁、铝等,绝缘体：不导电 如：陶瓷、玻璃、橡胶、塑料等,半导体：导电性能介于导体和绝缘体 之间。 如：硅、锗、氧化物、硫化物等,半导体：光敏 光照导电能力显著增强。热敏 加热导电能力显著增强。搀杂 掺入微量杂质，导电能力显著增强。,半导体分为：本征半导体杂质半导体,知识二 本征半导体,纯净的、结构完整的半导体称本征半导体。如：硅、锗单晶体。,硅和锗原子结构示意图 a)原子结构示意图 b) 简化模型,硅单晶体共价键结构示意图,本征激发产生空穴电子对,电子和空穴的移动,1、自由电子 +2、空穴 ,本
3、征半导体中有两种载流子（由本征激发产生）,自由电子数=空穴数,本征半导体导电能力很差！,知识三 杂质半导体,根据所掺杂质不同分为,1.N型半导体（电子型） 纯净的硅晶体中掺入五价元素磷P 形成N型半导体,2.P型半导体 （空穴型）纯净的硅晶体中掺入三价元素硼Be 形成P型半导体,N型 、P型半导体中的共价键结构,N型半导体中两种载流子,1.自由电子多子（由掺磷和本征激发产生）2.空穴少子（由本征激发产生）,1.自由电子少子（本征激发产生）2.空穴多子（掺磷和本征激发产生）,P型半导体中两种载流子,N型半导体简化结构示意图,P型半导体简化结构示意图,通过以上讨论可知：,在本征半导体中，掺入微量杂
4、质元素，可以使半导体的导电性能显著增强，由于掺入杂质不同，可以形成两种不同的杂质半导体,即N型和P型半导体。,在N型半导体中，自由电子是多子，空穴是少子，在P型半导体中，空穴是多子，自由电子是少子。,N型和P型半导体都是电中性的，对外都不显电性。这是由于本征半导体和掺入的杂质都是电中性的，而在掺杂过程中，既没有得到电荷也没有失去电荷。,任务二 PN结及其单向导电性,任务目标:,了解PN结的形成 掌握PN结的单向导电性。,任务二 PN结及其单向导电性,知识一 PN结的形成 知识二 PN结的单向导电性,知识一PN结的形成,载流子的扩散运动,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
5、于浓度差而产生的运动称为扩散运动。,漂移运动：在电场力作用下，少数载流子的运动称漂移运动。例如：当空间电荷区形成后，在内电场作用下，少子产生漂移运动，空穴从N区向P区运动，而自由电子从P区向N区运动。,PN结示意图,知识二 PN结的单向导电性,外加正向电压PN结导通 外加反向电压PN结截止,PN结的单向导电性,任务三 半导体二极管,掌握二极管的结构、符号和类型。 了解二极管的伏安特性。 了解二极管的型号和主要参数。 掌握二极管的识别和简易测试方法。 认识整流二极管、稳压二极管、发光二极管等常用的二极管。,任务目标:,知识一 二极管的结构和类型 知识二 二极管的伏安特性知识三 二极管的型号和主要
6、参数知识四 小功率二极管的检测方法知识五 认识常用二极管,任务三 半导体二极管,V,a)结构,a),b),正极,负极,管壳,P,N,正极,电流方向,a),b),负极,PN结,b)符号,1.结构和符号,知识一 二极管的结构和类型,半导体二极管外型,a)大型金属封状 b)塑料封装 c)玻璃封装,2.二极管分类,3)按用途不同分为普通二极管、整流二极管、稳压二极管、发光二极管、光电二极管、肖特基二极管等。,1）二极管按所用的半导体材料不同分为硅管和锗管,2）二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大类。,a)点接触型 b)面接触型 c)平面型,知识二 二极管的伏安特性,分为： 正向特性反向特性（
7、分为反向截止和反向击穿）,死区电压最大值叫门限电压，用表示。一般硅二极管的约0.5伏，锗二极管的约0.1伏。,硅二极管的正向导通压降为0.7伏左右，锗管为0.3伏左右。,温度对二极管特性的影响,当温度升高时，正向特性曲线左移，反向特性曲线向下移。,知识三 二极管的型号和主要参数,1.型号按照国家标准GB249-74的规定，国产二极管的型号由五部分组成,国家标准对二极管型号的命名举例如下：,2.主要参数,(1) 最大整流电流 指二极管长期连续工作时，允许通过二极管的最大正向平均电流。,(2) 反向击穿电压 和最大反向工作电压,(3) 反向电流,硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微
8、安( )级。,(4) 正向压降,硅二极管的正向压降约0.60.8 V；锗二极管约0.20.3 V。,知识四 小功率二极管的检测方法,小功率二极管的检测方法,观察玻璃壳内触丝。对于点接触二极管，如果标记已模糊不清，可以将外壳上的黑色或白色漆层轻轻刮起掉一点，透过玻璃观察二极管的内部结构，有金属触丝的一端就是正极。,小功率二极管的检测方法,将万用表置于R100或R1K挡，先用红、黑表笔任意测量二极管两端子间的电阻值，然后交换表笔再测量一次，如果二极管是好的，两次测量结果必定出现一大一小。以阻值较小的一次测量为准，黑表笔所接的一端为正极，红表笔所接的一端则为负极。,小功率二极管的检测方法,用万用表测
9、量判别,知识五 认识常用二极管,用在检波、限幅和其他小电流整流电路中。如2AP12AP9，2CP12CP20等。,普通二极管：,整流二极管：,用在电源设备的整流电路中，将交流电变成脉动直流电。如2CZ112CZ27等。,稳压二极管：,又称齐纳二极管。用在电源供给电路中，稳定电压值。如2CW12CW10等。,稳压二极管是一个特殊的面接触型的半导体硅二极管，其V-A特性曲线与普通二极管相似，但反向击穿曲线比较陡，稳压二极管工作于反向击穿区。,发光二极管,发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电
10、路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。,发光二极管,a)外形 b)符号,c)发光二极管应用,发光二极管,发光二极管,七段显示译码器的接法,光电二极管,光电二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。它的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了便于接受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。,光电二极管是在反向电压作用下工作的。没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，
11、使部分电子挣脱共价键，从而产生电子-空穴对，称为光生载流子。,光电（敏）二极管,光敏二极管,肖特基二极管,肖特基二极管内部是一个金属半导体结。所谓金属半导体结，是在金属和低掺杂N型半导体的交界处所形成的类似于PN结的空间电荷区，其伏安特性与PN结类似，也具有单向导电性。肖特基二极管与普通二极管相比，有两大主要特点：一是肖特基二极管的导通电压低，约为0.4V；二是肖特基二极管只利用一种载流子（电子）导电，不存在普通二极管的少子，因此工作速度快，适用于高频高速电路。,开关二极管,任务四 晶体三极管,任务目标:,1.掌握三极管的结构和分类。2.了解三极管电流放大作用原理。3. 掌握三极管的型号了解其
12、主要参数。4.掌握晶体三极管外型识别方法 5.掌握三极管简易检测方法。,任务四 晶体三极管,知识1 三极管的结构和分类知识2 三极管的电流放大作用知识3 三极管的型号和主要参数知识4 三极管的伏安特性曲线知识5 晶体三极管的工作状态知识6 常用晶体三极管的外形识别知识7 用指针式万用表判断晶体三极 管好坏及辨别三极管的c、b 、e电极,知识1 三极管的结构和类型,一、结构和分类,1.结构,通过一定的制作工艺，在一块极薄的硅或锗基片上制作两个PN结就构成三层半导体，从三层半导体上引出三个电极，经过封装就成为三极管。,a)大功率三极管 b)金属封装 c)塑料封装,三极管的外形,c,集电极,N 集电
13、区,P基区,N 发射区,发射极,e,集电结,发射结,b,基极,a),c,集电极,P 集电区,N基区,P 发射区,发射极,e,集电结,发射结,b,基极,c),NPN型三极管 a)结构示意图 b)符号,PNP型三极管 c)结构示意图d)符号,三极管制作时有以下工艺要求：,发射区掺杂浓度要很大，以利于向基区发射很多的载流子。,基区非常薄，其掺杂浓度比发射区要小很多很多，以利于载流子通过。,集电区掺杂浓度要小，体积比发射区大，便于收集载流子和散热。,三极管分类,按内部结构分为：NPN型和PNP型,按设计结构分为 : 点接触型、面接触,按工作频率分为 : 高频管、低频管、开关管。,按功率大小分为 : 大
14、功率、中功率、小功率。,按封装形式分为 : 金属封装、塑料封装。,三极管的电流放大作用,三极管的电流放大作用,（1）发射区向基区注入电子,（2）电子在基区的扩散与复合,（3）集电区收集扩散过来的电子,三极管内部载流子分配规律,发射极电流等于基极电流与集电极电流之和。,即 Ie=Ib+Ic,集电极电流与基极电流之比为一个常数，用 表示 （手册中常用表示）即,集电极电流的变化量与基极电流的变化量之比为一常数，用表示即,三、三极管的型号和主要参数,1.型号,2、三极管的主要参数,晶体管的电流放大系数，也可用hFE表示,极间反向饱和电流, 集电极 -基极反向电流 ICBO,集电极发射极反向电流ICEO
15、,极限参数,集电极最大允许电流,集电极最大允许耗散功率,集电极-发射极反向击穿电压,四、三极管的伏安特性曲线,1、输入特性曲线,硅管的发射结开启电压为0.5伏 锗管的开启电压为0.1伏,四、三极管的伏安特性曲线,2、输出特性曲线,五、晶体三极管的三种工作状态,1.截止状态发射结反偏集电结反偏,发射结正偏集电结反偏,2.放大状态,3.饱和状态,发射结反偏 集电结反偏,例如：给三极管加如图1.31a)、b)、c)所示电压时三极管分别处于截止状态、放大状态、饱和状态。,六、常用晶体三极管的外形识别,大功率晶体三极管外形电极识别,用指针式万用表判断基极 b 和三极管的类型,七、用指针式万用表判断晶体三极管好坏及辨别三极管的e、 b、c电极,判断集电极c和发射极e,
