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1、电工电子技术与技能 （非电类 少学时）,人民邮电出版社,第8单元 认识常用半导体器件,知识目标： 了解二极管的主要结构、型号及参数 认识二极管的单向导电特性 了解三极管的主要结构、型号及参数 掌握三极管的电流放大作用 技能目标： 能识别二极管的管脚 掌握二极管的简易测试方法 能识别三极管的管脚 掌握三极管的简易测试方法,任务1 认识二极管,一、了解二极管的结构与型号 二、认识二极管的特性及参数 三、判别二极管管脚和好坏,一、了解二极管的结构与型号,二极管的结构。 二极管是常见的电子元器件，其常用材料有硅（Si）、锗（Ge）等，对外有两个电极（管脚），故称二极管。二极管的两个电极称为阳极和阴极，
2、外壳上分别用“+”和“”标注，二极管的图形符号和文字符号如图8.1(b) 所示。 二极管内部结构主要是一个PN 结，所谓PN 结是指将P 型和N 型两种半导体材料制作在一块基片上，在其结合面上形成的一种特殊的薄层，如图8.2 所示。二极管的结构是将一个PN 结的两端各引出一个电极，外加玻璃或塑料的管壳封装而成的。,二极管的型号。 二极管有各种不同的类型，我国国产半导体器件的型号采用国家标准GB24989 的规定，详见本书的附录A。 我国半导体器件的型号是按照它的材料、性能、类别来命名的，一般半导体器件的型号由5部分组成。 第一部分用阿拉伯数字表示器件的电极数目。 第二部分用汉语拼音字母表示器件
3、的材料和极性。 第三部分用汉语拼音字母表示器件的类型。 第四部分用阿拉伯数字表示器件序号。 第五部分用汉语拼音字母表示规格号。,二、认识二极管的特性及参数,如图8.3（a）、（b）所示电路中除了二极管VD 的方向不同外，其他各部分均一样。原来二极管上的电流只能沿一个方向（从阳极流到阴极）流过二极管，故图8.3（a）符合要求，灯泡就亮。二极管的这一特性称为单向导电性。 二极管是非线性元件，它的伏安特性不能用简单的解析式表达，但可以用图形表示，二极管的伏安特性曲线如图8.4 所示。图中，横坐标表示二极管两端所加的电压，纵坐标表示通过的电流。,二极管的伏安特性曲线可分为正向特性、反向特性两大方面。
4、1正向特性 在正向特性的起始部分，正向电流很小，几乎为零，称为死区，二极管呈现高阻值。当正向电压超过一定的数值（此电压称门坎电压，锗管约为0.2V，硅管约为0.5V），电流随电压的增加快速上升，二极管电阻变小，进入导通区，此时二极管上通过的电流增大，但其两端正向压降近乎定值，称为导通电压。锗管、硅管的导通电压分别约为0.3V 和0.7V。 2反向特性 在反向特性的起始部分一定范围内，反向电流很小，且不随反向电压增大而增大，称为反向饱和电流，此时二极管处于截止区。当反向电压增大到某一数值时，反向电流突然急剧增大，二极管反向电击穿。若反向电流过大，PN 结发热严重，二极管从电击穿进入热击穿。电击穿
5、是可逆的、可用的，热击穿则永久损坏二极管。,二极管的主要参数。 （1）最大整流电流IFM：二极管允许通过的最大正向工作电流的平均值，如果实际工作时的正向电流平均值超过此值，二极管内的PN 结可能会因过分发热而损坏。 （2）最高反向工作电压URM：二极管允许承受的反向工作电压的峰值。为了留有余量，通常标定的最高反向工作电压是反向击穿电压的1/2 或1/3。 （3）反向漏电流IR：在规定的反向电压和环境温度下测得的二极管反向电流值。这个电流值越小，二极管单向导电性能越好。 硅是非金属，其反向漏电流较小，在纳安数量级；而锗是金属，其反向漏电流较大，在微安数量级。,三、判别二极管管脚和好坏,用指针式万
6、用表判别二极管的极性和好坏。 如图8.5 所示，将指针式万用表置于电阻挡的R100 挡或R1k 挡。此时，万用表的红表笔接的是表内电池的负极，黑表笔接的是表内电池的正极。具体的测量方法是：将万用表的红、黑笔分别接在二极管的两端，测量此时的电阻值。正常时，图8.5（a）测得的正向电阻值比较小（几千欧姆以下）；图8.5（b）测得的反向电阻值比较大（几百千欧姆）。测得电阻值小的那一次，黑表笔接的是二极管的正极。 （1）如果测得二极管的正、反向电阻值都很小，甚至于为零，表明管子内部已短路。 （2）如果测得二极管的正、反向电阻值都很大，则表明管子内部已断路。,任务2 认识三极管,一、了解三极管的结构与型
7、号 二、了解三极管的特性及参数 三、判别三极管的管脚和型号,一、了解三极管的结构与型号,三极管的材料与结构。 三极管的制造材料主要有锗（Ge）和硅（Si）。三极管外部由管座和3 个管脚构成，其内部有3 个区、2 个PN 结和3 个电极。 三极管是由两个相距很近的PN 结组成的，它的3 个区，即发射区、基区和集电区各自引出了一个电极分别称为发射极e、基极b 和集电极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，如图8.11 所示。 三极管有两种导电类型，分别为PNP 型和NPN 型。三极管的文字符号是VT，图形符号如图8.12 所示。,三极管在制造过程中有一定的
8、工艺要求，3 个区各有特点，所以不能用两个二极管代替三极管，也不能将三极管的发射极和集电极颠倒使用。,三极管的型号常用来表示它的制造材料、基本性能和用法。它同二极管的命名方法一样，符合国家标准GB24989 的规定，也是由5 个部分组成，详见附录A。,二、了解三极管的特性及参数,（1）三极管各电极电流分配关系为 IE=IB+IC （2）三极管直流电流放大系数,（3）三极管交流电流放大系数（hfe） ：,三极管基极电流发生微小变化时，会引起集电极电流的很大变化。这种以小电流控制大电流的作用，就是三极管的电流放大作用。,三极管的电流放大特性,1三极管的3 个工作状态 根据三极管内两个PN 结的偏置
9、情况，可把三极管工作状态分成3 种情形：放大状态、饱和状态和截止状态。3 种状态的PN 结偏置情况如表8.3 所示。 2三极管的电流放大作用 当三极管工作在放大状态时，三极管具有电流放大作用。,三极管的主要参数。,三极管的主要参数是用来表征三极管性能和适用范围的参考数据，主要参数如下。 （1）电流放大系数 ：表示三极管的电流放大能力的参数。一般要求 值为20 200， 值太大的三极管工作不稳定。 （2）穿透电流ICEO：指在基极开路、集电结反向偏置时，集电极与发射极之间的反向电流。ICEO 越小，三极管热稳定性越好。硅管的ICEO 比锗管小得多，因此，硅管性能更稳定。 （3）极限参数。 集电极
10、最大允许电流ICM：集电极电流过大，三极管 值要降低。当IC 超过ICM 后， 将下降到不能允许的程度。 集电极最大允许耗散功率PCM：集电极电流通过三极管时引起功耗，主要使集电极发热，结温升高。当功耗超过PCM 后，三极管过热损坏。 反向击穿电压U（BR）CEO：它是在基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压。电压超过此值，三极管会因热击穿而损坏。,三、判别三极管的管脚和型号,1基极的判别 将指针式万用表置于电阻挡的R100 挡或R1k 挡。假设三极管的一个电极为b 极，并用黑表笔与假定的b 极相连，然后用红表笔分别与另外两个电极相连，如图8.14 所示。若两次测得的阻值要么同为大，
11、要么同为小，则所假设的b 极为基极。若两次测得的阻值一大一小，则表明假设的b 极并非真正的基极，需将黑表笔所接的管脚调换一下，再按上述方法测试。,2发射极、集电极的判别 在基极确定后，可接着判别发射极e 和集电极c。以NPN 型三极管为例：将指针式万用表的黑表笔和红表笔分别接触两个待定的电极，然后用手指捏紧黑表笔和b 极（不能将两极短路，即相当于一个电阻器），观察表针的摆动幅度，如图8.15 所示。然后将黑、红表笔对调，重测一次。比较两次表针摆动幅度，摆幅大的一次，黑表笔所接管脚为c 极，红表笔所接管脚为e 极。若为PNP型三极管，上述方法中将黑、红表笔对换即可。,单元小结,通过本单元的学习，主要掌握下列内容。 1了解以下基本知识 二极管的伏安特性。 二极管的主要参数IFM、URM 和IR。 三极管的结构3 个区，2 个PN 结，3 个电极。 三极管的3 种工作状态截止状态、饱和状态和放大状态。 三极管的导电类型NPN 型、PNP 型。 三极管的主要参数、ICEO、PCM、ICM 和U（BR）CEO。 2 掌握下列操作方法 二极管的简单测试。 三极管的简单测试。,
