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1、第7章 常见半导体器件,7.1 半导体的基本知识 7.2 晶体二极管 7.3 晶体三极管 7.4 其他常见主要半导体器件 7.5 技能训练：二极管和三极管的万用表检测,内 容,7.1 半导体的基本知识,7.1.1 半导体及其特性 7.1.2 PN结及其单向导电性,7.1.1 半导体及其特性,1物质的种类 （1）导体：能导电的物质 （2）绝缘体：不能导电的物质 （3）半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质 2半导体的特性 （1）导电特性 半导体是由负电荷（自由电子）和正电荷（空穴）同时参与导电。 （2）敏感特性 半导体的导电能力对环境变化很敏感。 （3）掺杂特性 纯净的半导体导电能力很弱，如
2、果人为地掺入某种微量的元素（这个过程称为掺杂），半导体的导电性能将明显地变化。,7.1.2 PN结及其单向导电性,1N型半导体 以负电荷（自由电子）导电为主的半导体，称为N型半导体。 2P型半导体 以正电荷（空穴）导电为主的半导体，称为P型半导体。 3PN结 通过特殊工艺所形成的P型和N型半导体交界面，称为PN结。PN结具有单向导电的特性，它是制造晶体二极管、晶体三极管和场效应管等半导体器件的基础。,7.2 晶体二极管,7.2.1 二极管的结构、符号和分类 7.2.2 二极管的导电特性,7.2.1 二极管的结构、符号和分类,1二极管的结构和符号 晶体二极管也称半导体二极管，简称二极管。二极管实
3、质上就是一个PN结，在PN结的P区引出一个电极称为正极，又叫阳极；在N区引出一个电极称为负极，又叫阴极。再将这个PN结封装起来就形成了一个二极管，用字母VD表示。箭头的指向为PN结加正向电压时电流的方向。,2二极管的分类 （1）按半导体材料分，有硅二极管、锗二极管、砷化镓二极管等。 （2）按二极管制造工艺不同分，有点接触型、面接触型、平面型等。,7.2.2 二极管的导电特性,1二极管的伏安特性 二极管的伏安特性是指二极管两端所加电压与通过它的电流之间的关系，用于定量描述这两者关系的曲线叫伏安特性曲线。,（1）二极管的电压与电流变化不呈线性关系，其内阻不是常数，故二极管属于非线性器件。 （2）二
4、极管具有单向导电性，即外加正向电压大于死区电压时，二极管导通；外加反向电压时，二极管截止。 （3）二极管正向导通后，正向电压变化范围很小，近似恒压特性。 （4）锗二极管比硅二极管的正向电流上升快，正向电压降小，但锗管比硅管的反向电流大得多，受温度影响明显。,2二极管的主要参数 （1）最大整流电流（额定工作电流）（IFM） 指二极管长时间正常工作时允许通过的最大正向平均电流。 （2）最大反向工作电压（额定工作电压）（URM） 指二极管正常使用时所允许加的最高反向电压。其值通常取二极管反向击穿电压UBR的一半左右。 使用时如果超过此值，二极管将有被击穿的危险。 （3）最大反向电流（IRM） 最大反
5、向电流是指最大反向工作电压下的反向电流。 此值越小，表示二极管的单向导电性越好。,【案例7.1】验证二极管的单向导电性 【操作步骤】 （1）按图连接好电路。,（2）观察指示灯的变化情况。 结论：二极管加正向电压（正偏）时导通，加反向电压（反偏）时截止，即二极管具有单向导电性。,【例7.1】硅二极管电路如图7.5所示，判断各电路中二极管的工作状态，并确定各电路的输出电压UAB。若二极管为理想管时，UAB是多少？,解：（1）如图7.5（a）所示，设B点为参考点，假设断开二极管VD，则,所以,（2）如图7.5（b）所示，设B点为参考点，假设断开二极管VD，则,此时二极管负极的电位大于正极的电位，二极
6、管反偏截止，通过二极管的电流为0，故,若二极管为理想管，同理,【例7.2】图7.6所示电路中，VD1、VD2为硅管，电源电动势E为10V，电阻R为1 k，求流过二极管的电流I为多少？,解：由于硅管的正向压降,故流过二极管的正向电流,7.3 晶体三极管,7.3.1 三极管的结构、符号和分类 7.3.2 三极管的电流放大作用 7.3.3 三极管的特性曲线 7.3.4 三极管的主要参数,7.3.1 三极管的结构、符号和分类,1三极管（VT）的结构和符号 三极管是在一块半导体材料上制成两块掺杂浓度不同的N型半导体区中间夹一块P型半导体区，或两块掺杂浓度不同的P型半导体区中间夹一块N型半导体区。 三极管
7、根据三个区半导体材料性质不同，可分为NPN型和PNP型两种类型。,2三极管的分类 （1）根据制造材料不同，分为硅管和锗管。 （2）根据内部结构不同，分为NPN型和PNP型，目前市场上销售的硅管多数是NPN型，锗管多数是PNP型。 （3）根据三极管工作频率不同，分为高频管（工作频率3MHz）和低频管（工作频率3MHz）。 （4）根据功率不同，分为小功率管（耗散功率1W）和大功率（耗散功率1W）。 （5）根据用途不同，分为普通管和开关管。,7.3.2 三极管的电流放大作用,三极管有三个电极，用它组成放大器时，一个电极作为信号输入端，另一个电极作为信号输出端，则第三个电极势必成为输入和输出信号的公共
8、端。根据公共端选用发射极、基极或集电极的不同，三极管有共发射极、共基极和共集电极三种不同的连接方式。,1三极管的工作电压 三极管具有放大作用是由它的内部结构决定的，但是还要满足外部电路条件，这个条件是：发射结加正向偏置电压，集电结加反向偏置电压。,（1）NPN型三极管：VCVBVE （2）PNP型三极管：VCVBVE,2三极管内部电流分配关系 根据基尔霍夫第一定律，有,3三极管的电流放大作用,（1）共发射极直流电流放大系数,集电极电流与基极电流之比称为三极管的共发射极直流电流放大系数。,（2）共发射极交流电流放大系数,集电极电流的变化量与基极电流的变化量之比称为三极管的共发射极交流电流放大系数
9、。,通过控制基极回路很小的电流，便可以实现对集电极较大电流的控制，这就是三极管的电流放大作用。,7.3.3 三极管的特性曲线,三极管各个电极上的电压和电流之间的关系曲线称为三极管的伏安特性曲线。三极管的特性曲线主要有输入特性曲线和输出特性曲线两种。,1输入特性曲线 输入特性曲线是指集电极到发射极之间的电压为某一常数时，基极电流与基极到发射极之间的电压的关系曲线。,从输入特性曲线可以看出，只有当发射结的正向电压UBE大于死区电压时，才产生基极电流IB，这时三极管处于正常放大状态。,2输出特性曲线,从三极管的输出特性曲线可知，三极管的工作状态可以分成三个区域：截止区、放大区和饱和区。,（1）截止区
10、,（2）放大区,输出特性曲线的平直部分组成的区域称为放大区。,（3）饱和区 在输出特性曲线中，所有曲线拐点的连线与纵坐标所夹的区域称为饱和区。,7.3.4 三极管的主要参数,1电流放大系数,2穿透电流,3集电极最大允许电流,三极管正常工作时，集电极所允许的最大电流称为集电极最大允许电流。,4反向击穿电压,基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压称为反向击穿电压。,三极管正常工作时，集电极所允许的最大平均功率称为集电极最大耗散功率。,5集电极最大耗散功率,7.4 其他常见主要半导体器件,7.4.1 晶闸管 7.4.2 稳压二极管和发光二极管,7.4.1 晶闸管,晶闸管是硅晶体闸流管的简称
11、，俗称可控硅，常用晶闸管有单向和双向两大类。 1晶闸管（VS）的结构和符号 晶闸管外部有三个电极，内部是由PNPN四层半导体构成，最外层的P层和N层分别引出阳极A和阴极K，中间的P层引出门极（或称控制极）G，内部有三个PN结。,晶闸管的外形有螺栓式、平板式、塑封管式等。,2晶闸管的工作特性,（1）反向阻断性 （2）正向阻断性 （3）正向触发导通 （4）持续导通 （5）重新关断 结论： （1）晶闸管具有单向导电性； （2）晶闸管的导通是通过门极控制的。,7.4.2 稳压二极管和发光二极管,1稳压二极管（VDZ） 稳压二极管简称稳压管，是一种用特殊工艺制造的面结型半导体硅二极管。 （1）稳压二极管的工作特性 稳压管工作于反向击穿状态，这时尽管流经稳压管的电流可以在很大范围内变化，但稳压管的反向电压都基本不变，稳压管就是利用这一特性进行稳压的。,（2）稳压二极管的主要参数,（3）稳压二极管的使用 A.稳压管在电路中需要反接才能稳压；若接反，相当于电源短路，会使稳压管过热而烧坏。 B.稳压管必须在电源电压高于它的稳压值时才能稳压。 C.在使用过程中，当一个稳压管的稳压值不够时，可以用多个稳压管串联使用，但绝对不能并联使用。,2发光二极管 发光二极管是由一个PN结组成，也具有单向导电性。由于采用砷化镓、磷化镓等半导体材料，所以在通过正向电流时会发出光，发光的颜色取决于所用材料。,
