《电工电子技术与技能教学课件 PPT 作者 陈振源 第7章常用半导体器件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工电子技术与技能教学课件 PPT 作者 陈振源 第7章常用半导体器件（94页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7章 常用半导体器件,知只目标 了解二极管的结构、符号、基本特性，能辨认正、负电极。 能识别特殊二极管，了解实际应用。, 了解三极管的结构、符号、基本特性，能识别引脚。 了解晶闸管的符号、引脚功能、工作特性和主要参数。,技能目标 会用万用表对二极管、三极管进行简单测量。 初步掌握低频信号发生器、直流稳压电源、毫伏表的基本使用方法。,7.1 晶体二极管,7.1.1 半导体的基础知识 自然界的所有物质按照它们的导电能力不同，可分为导体、绝缘体和半导体三大类。,半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。 目前用来制造半导体器件的材料主要是锗和硅。,1P型半导体和N型半导体 在纯净半导体硅或锗中掺入硼、
2、铝等3价元素，就形成P型半导体。,2PN结及其特性 采用掺杂工艺，使半导体材料的一边形成P型半导体区域，另一边形成N型半导体区域，在P型与N型半导体的交界面会形成一个具有特殊电性能的薄层，称为PN结，如图7.1所示。,图7.1 PN结示意图,PN结具有单向导电性，即电流只能从P端流向N端，而不能从N端流向P端，如图7.2所示。,图7.2 PN结的单向导电性,7.1.2 二极管的结构和导电特性 1结构,图7.3 常见二极管外形图,图7.4 二极管基本结构,2导电特性,图7.6 二极管导电特性实验,通过观察以上实验证实，二极管具有单向导电性。 （1）加正向电压导通。 （2）加反向电压截止。,7.1
3、.3 二极管的特性曲线 1正向特性 （1）死区。 （2）正向导通区。,图7.8 二极管伏安特性曲线,2反向特性 （1）反向截止区。 （2）反向击穿区。,7.1.4 二极管使用常识 1二极管型号 2二极管的主要参数 （1）最大整流电流IFM，通常称为额定工作电流，它是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，又称额定工作电压，它是为了保证二极管不至于反向击穿而规定的最高反向电压。 （3）反向饱和电流IR。 （4）最高工作频率fM。,3二极管的选用 （1）按材料分类，二极管主要有锗二极管和硅二极管两大类。 （2）普通二极管（如2AP等系列）的IFM较小，fM一般较高
4、，主要用于信号检测、取样、小电流整流等。,（3）整流二极管（2CZ、2DZ等系列）的IFM较大，fM很低，广泛使用在各种电源设备中作整流元件。 （4）开关二极管（2AK、2CK等系列）一般IFM较小，fM较高，用于数字电路和控制电路中。,4万用表检测二极管的好坏,图7.9 晶体二极管的测量,7.2 特殊二极管,7.2.1 稳压管 稳压管在线路中主要起稳定电压的作用 1工作特性及应用,图7.10 稳压管外形封装和图形符号,图7.11 稳压管伏安特性曲线,2稳压管主要参数 （1）稳定电压VZ，指稳压管的反向击穿电压。 （2）稳定电流IZ，指管子在正常工作时的参考电流值，其值在稳压区域的最大电流IZ
5、max与最小电流IZmin之间。,（3）最大稳定电流IZmax，指稳压管最大工作电流，超过IZmax时，管子将过热损坏。 （4）耗散功率PZM，指管子不致因热击穿而损坏的最大耗散功率。,（5）动态电阻rZ，反映稳压管的稳压性能，动态电阻越小，稳压性能越好。 （6）温度系数k。温度系数反映由温度变化引起的稳定电压变化。,7.2.2 发光二极管 发光二极管是一种把电能变成光能的半导体器件,图7.12 发光二极管的外形和符号,7.2.3 光电二极管 光电二极管又称为光敏二极管，其电路符号和元件外形如图7.14所示。,图7.14 光电二极管,（1）光电流。 （2）暗电流。 （3）灵敏度。 （4）光谱范
6、围。 （5）峰值波长。,7.3 晶体三极管,晶体三极管是由两个PN结构成的3个电极半导体器件，简称三极管，在电路中主要作为放大和开关元件使用，,7.3.1 结构与分类 1外形,图7.15 几种晶体三极管的外形和封装,2结构 三极管内部结构分为发射区、基区和集电区，引出电极分别为发射极e、基极b和集电极c。,图7.16 三极管结构和电路符号,3分类 （1）按半导体制造材料不同，分为硅管和锗管。 （2）按三极管内部基本结构不同，分为NPN型和PNP型两类。 （3）按工作频率不同，可分为高频管和低频管。 （4）按功率不同，分为小功率管和大功率管。（5）按用途不同，分为普通放大三极管、开关三极管等。,
7、7.3.2 三极管的电流放大作用 1三极管的工作电压 要使三极管能够正常放大信号，必须给管子的发射结加正向电压，集电结加反向电压。,图7.17 NPN三极管工作时的供电,2三极管的电流放大作用,图7.18 三极管电流放大实验电路,从实验数据可以得出以下两个重要的结论。 （1）三极管各极电流分配关系满足 IE=IC+IB 即发射极电流等于集电极电流与基极电流之和。由于基极电流IB很小，因而 IC IE,（2）三极管具有电流放大作用。,7.3.3 三极管的特性曲线 1输入特性曲线 2输出特性曲线,图7.20 输入特性曲线,图7.21 输出特性曲线,（1）截止区。 （2）放大区。 （3）饱和区。,7
8、.3.4 三极管的使用常识 1三极管型号 国产三极管的型号由5部分组成。 第1部分是数字“3”，表示三极管。 第2部分是用拼音字母表示管子的材料和极性，“A”表示PNP型锗材料，“B”表示NPN型锗材料，“C”表示PNP型硅材料，“D”表示NPN型硅材料。,第3部分是用拼音字母表示管子的类型，“X”表示低频小功率管，“G”表示高频小功率管，“D”表示低频大功率管，“A”表示高频大功率管。,第4部分用数字表示器件的序号，序号不同的三极管其特性不同。 第5部分用拼音字母表示规格号。 序号相同、规格号不同的三极管特性差别不大，只是某个或某几个参数有所不同。,2三极管的主要参数 （1）直流参数。 直流
9、电流放大系数hFE。 集-基反向饱和电流ICBO。 集-射反向饱和电流ICEO。,（2）交流参数。 交流电流放大倍数hfe。 共发射极特征频率fT。,（3）极限参数。 集电极最大允许电流ICM。 集电极最大允许耗散功率PCM。 集-射反向击穿电压U（BR）CEO。,3管脚和类型判别 （1）判断基极和类型。,图7.25 判断三极管的b极,（2）判断集电极和发射极。,图7.26 判断三极管的c、e极,4管子好坏的判别 用万用表分别测量b、e极间和b、c极间PN结的正、反向电阻。如果正、反向电阻相差较大，说明管子基本是好的。 如果正反向电阻都很大，说明管子内部PN结损坏；如果正、反向电阻都很小或为零
10、，说明管子内部PN结损坏或击穿。,7.4 晶闸管,晶闸管俗称可控硅，它是一种可控功率器件，在电路中用文字符号“V”或“VT”表示（旧标准中用字母“SCR”表示）。 晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制，被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。,7.4.1 晶闸管的结构及特性 1结构与符号,图7.29 晶闸管外形,图7.30 单向晶闸管,2工作特性 （1）正向阻断。,图7.32 晶闸管正向阻断,（2）触发导通。,图7.33 晶闸管触发导通,（3）反向阻断。,图7.34 晶闸管反向阻断,7.4.2 晶闸管的型号及参数 1型号
11、,2主要参数 （1）反向峰值电压URRM。 （2）正向阻断峰值电压UDRM。 （3）额定正向平均电流IT（AV）。 （4）正向电压降平均值UT（AV）。 （5）控制极触发电压Ug。 （6）触发电流Ig。,7.5 技能实训,任务一 二极管和三极管的检测 1实训目的 （1）学习用万用表判断二极管引脚和检测性能的好坏。 （2）学习用万用表判断三极管电极和检测性能的好坏。,2器材准备 万用表、普通二极管、发光二极管、稳压二极管、晶体三极管（NPN、PNP若干只）。,3实训相关知识 （1）二极管检测原理。,图7.36 二极管的极性判别电路,（2）三极管检测原理。,图7.37 判断三极管的c、e极,4实训
12、内容与步骤 （1）万用表检测二极管。 （2）万用表检测三极管。,5问题讨论 （1）测量二极管时，为什么不能用手同时捏住二极管的两个引脚？ （2）试说明判断三极管引脚的方法，并分析其道理。,任务二 常用电子仪器的使用 1实训目的 （1）查阅电子仪器的使用说明资料，了解仪器的操作要领。 （2）初步学会正确使用低频信号发生器和低频毫伏表。,2器材准备 低频信号发生器、直流稳压电源、毫伏表、示波器。,3实训相关知识 低频信号发生器是一种能够产生多种波形的信号发生器，它的输出可以是正弦波、方波、三角波等，输出信号的频率和幅度都可以方便地调节。,直流稳压电源是提供直流电压的电源设备，在其内部由电子元件将交
13、流电转换成直流电，并且在输入交流电源有所波动时或者在负载有所变动时，它的直流输出电压可以基本保持不变。,直流稳压电源通常还自带电压表和电流表，其输出电压值可通过波段选择开关及“细调”旋钮进行调整。,毫伏表是用来测量正弦交流电压有效值的电子电压表，其特点是测量频率范围宽，一般从几赫到几百赫，测量电压范围大，一般从几百微伏到几百伏，且测量精度比万用表高。,4实训内容与步骤 （1）阅读仪器使用说明书。 （2）低频信号发生器的使用练习。 （3）毫伏表的使用练习。 （4）稳压电源的使用练习。,5问题讨论 （1）低频信号发生器的功能是什么？实验室使用的低频信号发生器的输出频率范围是多少？输出信号的最大电压峰-峰值是多少？ （2）示波器测得正弦波的峰-峰值VP-P=10V，其有效值是多少？,
