模块一常用电子元器课件

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1、模块一 常用电子元器件 教育部高职高专规划教材电子技术汤光华 宋 涛 主编邓 允 张 虎 主审化学工业出版社模块一 常用电子元器件课 程 安 排一、内容划分 模拟部分 器件：二极管 、 三极管 、 场效应管 放大器： 基本放大器 、 反馈放大器、功率放大器 集成电路：集成运算放大器电源：振荡电路、 直流稳压电源数字部分逻辑代数: 数制、码制、化简等逻辑门电路： 基本逻辑门 、 复合逻辑门组合逻辑电路 ： 编码器 、译码器、选择器等555集成定时器： 原理 、应用时序逻辑电路：触发器、计数器、寄存器D/A转换与A/D转换：原理及应用绪 论模块一 常用电子元器件二. 时间安排 学习时间1学年第一学

2、期：模拟部分第二学期：数字部分三. 学习注意事项课程特点电路图多、内容分散、计算简单注重理论与实践相结合、实用性强学习方法掌握基本概念、电路的构成、记住几个典型电路及时总结和练习、掌握近似原则、与实验有机结合绪 论模块一 常用电子元器件模块一 常用电子元器件 半导导体基本知识识 半导导体二极管 半导导体三极管 特种半导导体器件 本 模 块 主 要 内 容模块一 常用电子元器件1.1 半导体基本知识1.1.1 本征半导体锗硅半导体 :导电性能介于导体与绝缘体之间的物质，如硅和锗。它们的原子最外层都有四个价电子。 本征半导体：完全纯净的半导体晶体。 将硅或锗提纯后，其原子结构排列成晶体状，称单晶硅

3、和单晶锗。 模块一 常用电子元器件在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。硅和锗锗的晶体结结构特点：（）导电性能不如导体。（）自由电子是半导体中的载流子之一。 （）空穴是半导体中的载流子之二。本征半导体中电流由两部分组成： （） 自由电子移动产生的电流。（） 空穴移动产生的电流。模块一 常用电子元器件 在本征半导体中掺入微量有用杂质后的半导体称为杂质半导体。 杂质半导体可分为空穴（P）型半导体和电子（N）型半导体两大类。 P型半导体：在硅（或锗）的晶体内掺入微量的三价元素硼

4、（或铝），成为P型半导体。 N型半导体：在硅（或锗）的晶体内掺入微量的五价元素磷（或砷），成为N型半导体。 P型N型模块一 常用电子元器件1.1.3 PN结及其单向导电性1.本征半导体中受热激发产生的电子空穴对很少。2.N型半导体中电子是多子(由掺杂形成)，空穴是少子(由热激发形成)。3.P型半导体中空穴是多子(由掺杂形成)，电子是少子(由热激发形成)。 PN结: 在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导体和N 型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN 结。模块一 常用电子元器件PN结的形成演示模块一 常用电子元器件扩扩散的结结果是使空间电间电 荷区逐渐渐加宽宽内电场电场 越强

5、，漂移运动动越强，而漂移使空间电间电 荷区变变薄空间电间电 荷区也称耗尽层层P 型半导导体N 型半导导体+漂移运动动 内电场电场模块一 常用电子元器件 (1) PN (1) PN 结加正向电压结加正向电压（正向偏置）（正向偏置）PN 结变窄外电场IF外电场的方向与内电场方向相反, 外电场削弱内电 场,使PN结变薄，呈现出很小的电阻，称PN结导通。 PN PN 结加正向电压结加正向电压( (P接正、N接负 ) )时，时，PNPN结变窄，正向电流较大结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，正向电阻较小，PNPN结处于导通状态。结处于导通状态。内电场PN+PN结的单向导电性模块一 常用电子元器件(2)

6、PN (2) PN 结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）外电场外电场 P P接负、接负、N N接正接正 内电场内电场P PN N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + +模块一 常用电子元器件PN PN 结变宽结变宽(2) PN (2) PN 结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）外电场外电场内外电场方向相同, 外电场加强内电 场,使PN结变厚，呈现出很大的电阻，称PN结截止。IR少子的少子的数目随数目随温度升温度升高而增高而增多，故多，故反向电反向电流将随流将随温度增温度增加。加。+ PN PN 结加反向电压结加反向电压( (P P接负、

7、接负、N N接正接正 ) )时，时，PNPN结变宽，反向电流较结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，小，反向电阻较大，PNPN结处于截止状态。结处于截止状态。内电场内电场P PN N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + +结论:PN结具有单向导电性模块一 常用电子元器件阴极引线阳极引线二氧化硅保护层P 型硅N型硅( c ) 平面型金属触丝阳极引线N型锗片阴极引线外壳( a ) 点接触型铝合金小球N型硅阳极引线PN 结金锑合金底座阴极引线( b ) 面接触型阴极阳极( d ) 符号D1.2 半导体二极管1.2.1 分类、结构与符号模块一 常用电子元器件1.2.2

8、二极管的伏安特性 二极管两端的电压与通过的电流的关 系曲线，称二极管的伏安特性。 （1）正向特性（2）反向特性（3）反向击穿 UI死区电压 :硅管0.5V,锗管0.1V导通压降:硅管0.60.7V锗管0.20.3V反向击穿电压UBR（1）最大整流电流 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。（2）最高反向工作电压 二极管反向击穿时的电压值。手册上给出的最高反向工作电压一般是反向击穿电压的一半。IFURM1.2.3 二极管的主要参数模块一 常用电子元器件1.2.4 特殊二极管1. 稳压二极管 稳压二极管简称稳压管。是一种用特殊工艺制造的面结合型二极管，电路符号及伏安特性如 右图所示。

9、 曲线越陡，动态电阻越小，稳压管的稳压性能越好。 2. 发光二极管（LED）UZIZIZM UZ IZ使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻UIO_+发光二极管发光二极管模块一 常用电子元器件3. 光电二极管 利用半导体的光敏特性制造而成。在电路中，给光电二极管加反向电压，无光照射时，因PN结反偏，电流很小；当有光照射时，产生“光电流”，其大小与光照强度成正比。 1.2.5 应用实例1整流应用（如右图所示） 所谓整流是指将交流电变为直流电。利用二极管的单向导电性可组成各种整流电路。 光电二极管光电二极管 +aTrDuoubRLioutOuoO模块一 常用电子元器件3检波应用从高频载波信号中将低频

10、信号取出来，称为解调或检波。（如右图所示） 2限幅应用将输出电压限制在某一电压值以内的电路称为限幅电路。 4保护应用保护其他元件免受过高电压的损害。 模块一 常用电子元器件1.3 半导体三极管1.3.1 结构与符号BECNNP基极发射极集电极NPN型PNP集电极基极发射极BCEPNP型BECIBIEICNPN型三极管BECIBIEICPNP型三极管模块一 常用电子元器件BECNNP基极发射极集电极基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面积较大发射区：掺杂浓度较高三极管制造工艺特点是：发射区掺杂浓度高，基区掺杂浓度低且很薄，集电区面积大。 模块一 常用电子元器件1.3.2 电流分配与电流放大作用外部工作

11、条件:即给三极管的发射结加正向电压（习惯称正向偏置或正偏），集电结加反向电压（习惯称反向偏置或反偏）。 ICmAAVVUCEUBERbIBUCCUBBVTRP先做一个实验.结论: 1.发射极电流等于基极电流与集电极电流之和，即IE=IC+IB2.IC要比IB大得多。由表可知 :模块一 常用电子元器件3. IB的小变化引起IC的大变化。 4.要使晶体管有电流放大作用,发射结必须正偏,集电结必须反偏。 1.3.3 三极管的特性曲线1. 输入特性当UCE一定时，IB与UBE之间的关系曲线称为三极管的输入特性，即三极管的特性曲线是指各电极电压与电流之间的关系曲线，它是三极管内部载流子运动的外部表现。

12、模块一 常用电子元器件一.输入特性UCE 1V工作压降： 硅管UBE 0.6-0.7V,锗管UBE 0.2-0.3V。UCE=0VIB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE =0.5V 死区电压，硅管0.5V，锗管0.1V。共射极接法硅NPN型三极管的输入特性曲线 模块一 常用电子元器件2. 输出特性当IB一定时，IC与UCE之间的关系曲线称为三极管的输出特性，即IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域满足IC=IB称为线性区（放大区）当UCE大于一定的数值时，IC只与IB有关，IC=IB。此区域中UCEUBE,集电结

13、正偏，IBIC，UCE 0.3V称为饱和区。此区域中 : IB=0,IC=ICEO,UBEIC，UCE 0.3V 1.3.4 三极管的主要参数及温度影响1. 三极管的主要参数前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接法。共射直流电流放大倍数：(1) 电流放大倍数 和 模块一 常用电子元器件工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为 IB，相应的集电极电流变化为 IC，则交流电流放大倍数为：在以后的计算中，一般作近似处理： = 和虽然定义不同，但两者数值较为接近。 (2)极间反向电流a.集-基极反向截止电流ICBOAICB

14、OICBO是集电结反偏由少子的漂移形成的反向电流，受温度的变化影响。模块一 常用电子元器件b.集-射极反向截止电流ICEOICEO= IBE+ICBO ICEO受温度影响很大，当温度上升时，ICEO增加很快，所以IC也相应增加。三极管的温度特性较差。 指基极开路,集电结反偏和发射结正偏时的集电极电流，习惯称穿透电流。 （4）极限参数a.集电极最大电流ICM集电极电流IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。b.集-射极反向击穿电压当集-射极之间的电压UCE超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是25 C、基极开路时的击穿电压U(BR)CE

15、O。c. 集电极最大允许功耗PCM模块一 常用电子元器件集电极电流IC 流过三极管， 所发出的功率为： PC =ICUCE ，必定导致结温 上升，所以PC有限制。PC PCM除了上述主要参数以外，还有其他参数，需要时可查阅有关手册。下图中标示出了三极管的安全工作区。ICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作区0模块一 常用电子元器件2. 温度对三极管参数的影响(1) 温度对的影响 三极管的值会随温度的变化而变化，温度每升高1，值增大0.5%1%。(2) 温度对ICBO的影响 实验证明，ICBO随温度按指数规律变化。温度每升高10，ICBO约增加一倍。(3) 温度对UBE的影响

16、UBE具有负的温度系数。一般说来，温度每升高1，UBE下降约22.5mv。1.3.5 应用实例(略) 晶体管作开关使用的电路如右图所示。试根据输入信号来验证晶体管是否工作在开关状态？想一想，做一做。模块一 常用电子元器件 场效应晶体管是利用电场效应来控制电流的一种半导体器件，即是电压控制元件电压控制元件。具有体积小、重量轻、耗电省、寿命长等特点，而且还具有输入阻抗高（可高达 以上）、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、便于大规模集成化的优点，被广泛应用于各种电子线路。结型场效应管结型场效应管按结构不同场效应管有两种:绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管 本节仅介绍绝缘栅型场效应管 1.4 MOS场效应管及其基本放大电路绝缘栅场效应管由称金属-氧化物-半导体制成故又称为MOS场效应管。 MOS管共有四种类型：N沟道增强型、N沟道耗尽型、P沟道增强型、P沟道耗尽型。 模块一 常用电子元器件1.4.1 N沟道增强型MOS管的结构GSD符号符号 由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入电阻很高，最高可达109 。漏极D金属电极栅极G源极SSiO2绝缘层P型硅衬底 高掺杂N区 由于金属栅极和半导体之间