电子技术基础与应用_认识常用的半导体器件

1、跳转到第一页电子技术基础与应用电子技术基础与应用跳转到第一页认识常用的半导体器件认识常用的半导体器件知识目标知识目标: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跳转到第一页n任务一任务一 半半导体的基本知识导体的基本知识n任务二任务二 PN结及其单向导电性结及其单向导电性n任务三任务三 半半导体二极管导体二极管n任务四任务四 晶晶体三极管体三极管项目一认识常用的半导体器件项目一认识常用的半导体器件跳转到第一页任务目标任务目标:了解导体、半导体、绝缘体导电性

2、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跳转到第一页n知识一知识一 导体、半导体、绝缘体导体、半导体、绝缘体n知识二知识二 本征半导体本征半导体n知识知识三三 杂质半导体杂质半导体跳转到第一页m610m710m761010知识一知识一 导体、半导体、绝缘体导体、半导体、绝缘体 导体导体：导电性能良好 如：金、银、铜、铁、铝等绝缘体绝缘体：不导电 如：陶瓷、玻璃、橡胶、塑料等半导体半导体：导电性能介于导体和绝缘体 之间。如：硅、锗、氧化物、硫化物等跳转到第一页半导体：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

3、杂质，导电能力 显著增强。半导体分为：本征半导体本征半导体 杂质半导体杂质半导体跳转到第一页n知识二知识二 本征半导体本征半导体纯净的、结构完整的半导体称本纯净的、结构完整的半导体称本征半导体。如：征半导体。如：硅硅、锗锗单晶体。单晶体。跳转到第一页n 硅和锗原子结构示意图na)原子结构示意图 b) 简化模型硅（si）原子锗（Ge）原子硅（si）原子锗（Ge）原子+14+32+14+32惯性核价电子惯性核价电子b)a)跳转到第一页n硅单晶体共价键结构示意图硅单晶体共价键结构示意图跳转到第一页n本征激发产生空穴本征激发产生空穴电子对电子对+4+4+热（或光）=自由电子共价键空穴价电子跳转到第一页

4、n电子和空穴的移动电子和空穴的移动跳转到第一页 1、自由电子自由电子 + 2、空穴空穴 n本征半导体中有两种载流子本征半导体中有两种载流子（由本征激发产生）（由本征激发产生）自由电子数自由电子数=空穴数空穴数跳转到第一页n本征半导体导电能力很差！跳转到第一页知识三 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型半导体跳转到第一页nN型 、P型半导体中的共价键结构硅+4+4+4+3硅硅硅硼空穴+4+4+4+5硅硅硅硅磷多余电子硅 N型硅半导体中的共价键结构P型硅半导体中的共价

5、键结构跳转到第一页N型半导体中两种载流子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型半导体中两种载流子跳转到第一页nN型半导体简化结构示意图nP型半导体简化结构示意图少子电子杂质离子杂质离子少子空穴多子电子多子空穴a)b)跳转到第一页n通过以上讨论可知：在本征半导体中，掺入微量杂质元素，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

6、，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。跳转到第一页n任务二任务二 PN结及其单向导电性结及其单向导电性任务目标任务目标:了解PN结的形成掌握PN结的单向导电性。跳转到第一页n任务二任务二 PN结及其单向导电性结及其单向导电性知识一知识一 PN结的形成结的形成知识二知识二 PN结的单向导电性结的单向导电性跳转到第一页电子空穴对（本征激发）电子空穴对空穴扩散方向电子扩散方向P型N型n知识一知识一PN结的形成结的形成载流子的扩散运动跳转到第一页n扩散运动：物质总是从浓度高的地方向浓度低

7、的地方运动，这种由于浓度差而产生的运动称为扩散运动。n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。跳转到第一页跳转到第一页nPN结示意图耗尽层空间电荷区内电场P型区N型区跳转到第一页n知识二知识二 PN结的单向导电性结的单向导电性RVb)IL+-EIRL+-EL+-EIVL+-Ea)图1.10 PN结单向导电性实验电路跳转到第一页外加正向电压外加正向电压PN结导通结导通外加反向电压外加反向电压PN结截止结截止nPN结的单向导电性结的单向导电性跳转到第一页任务三任务三 半导体二

8、极管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。任务目标任务目标:跳转到第一页n知识一知识一 二极管的结构和类型二极管的结构和类型知识二知识二 二极管的伏安特性二极管的伏安特性 知识三知识三 二极管的型号和主要参数二极管的型号和主要参数 知识四知识四 小功率二极管的检测方法小功率二极管的检测方法 知识五知识五 认识常用二极管认识常用二极管任务三任务三 半导体二极管半导体二极管跳转到第一页Va)结构a)b)正极负极管壳PN正极电流方向a)b)负极PN结b)符号1.

9、结构和符号结构和符号n知识一知识一 二极管的结构和类型二极管的结构和类型跳转到第一页 半导体二极管外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 跳转到第一页n2.二极管分类二极管分类3)按用途不同分为普通二极管、整流二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、光极管、稳压二极管、发光二极管、光电二极管、肖特基二极管等。电二极管、肖特基二极管等。1）二极管按所用的半导体材料）二极管按所用的半导体材料不同分为硅管和锗管不同分为硅管和锗管2）二极管按结构分有点接触型、）二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大类。面接触型和平面型三大类。跳转到第一页a)点

10、接触型 b)面接触型 c)平面型跳转到第一页知识二知识二 二极管的伏安特性二极管的伏安特性分为：分为： 正向特性正向特性 反向特性（分为反向截止和反向击穿）反向特性（分为反向截止和反向击穿）跳转到第一页图1.16二极管的伏安特性a) 伏安特性示意图 b)硅二极管的伏安特性 c）锗二极管的伏安特性a)b)c)跳转到第一页n死区电压最大值叫门限电压，用表示。一般硅死区电压最大值叫门限电压，用表示。一般硅二极管的约二极管的约0.5伏伏，锗二极管的约，锗二极管的约0.1伏伏。n硅二极管的正向导通压降为硅二极管的正向导通压降为0.7伏伏左右，左右，锗管为锗管为0.3伏伏左右。左右。跳转到第一页0iD(m

11、A)900C200C200C900CuD(V)n温度对二极管特性的影响温度对二极管特性的影响当温度升高时，正向特性曲线左当温度升高时，正向特性曲线左移，反向特性曲线向下移。移，反向特性曲线向下移。跳转到第一页第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用数字表示器件的电极数目用拼音字母表示器件的材料和极性用汉语拼音字母表示器件的类型用数字表示序号用拼音字母表示规格号符号意义符号意义符号意义符号意义反映二极管参数的差异反映二极管承受反向击穿电压的高低，如A、B、C、D其中A承受的反向击穿电压最低，B稍高2二极管ABCDEN型锗材料P型锗材料N型硅材料P型硅材料化合物PZWKL普通管整流管稳压管开关管

12、整流堆CUNBT参量管光电器件阻尼管半导体特殊器件知识三知识三 二极管的型号和主要参数二极管的型号和主要参数1.型号型号按照国家标准按照国家标准GB249-74的规定，国的规定，国产二极管的型号由五部分组成产二极管的型号由五部分组成跳转到第一页2 CZ54D规格号序号整流管N型硅材料二极管国家标准对二极管型号的命名举例如下：国家标准对二极管型号的命名举例如下：跳转到第一页FIFBRURMURIDUAn2.主要参数主要参数(1) 最大整流电流最大整流电流 指二极管长期连续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工作时，允许通过二极管的最大正向平均电流。电流。 (2) 反向击穿电压反向

13、击穿电压 和最大反向工作电压和最大反向工作电压(3) 反向电流反向电流硅二极管的反向电流一般在纳安硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗级；锗二极管在微安二极管在微安( )级。级。(4) 正向压降正向压降硅二极管的正向压降约硅二极管的正向压降约0.60.8 V；锗；锗二极管约二极管约0.20.3 V。跳转到第一页+ 观察外壳上的符号标记n知识四知识四 小功率二极管的检测方法小功率二极管的检测方法跳转到第一页n小功率二极管的检测方法小功率二极管的检测方法+-+观察外壳上的色点跳转到第一页n观察玻璃壳内触丝。对于点接触二极管，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

14、的黑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，有金属触丝的一观察二极管的内部结构，有金属触丝的一端就是正极。端就是正极。n小功率二极管的检测方法小功率二极管的检测方法跳转到第一页n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。n小功率二极管的检测方法小功率二极管的检测方法n用万用表测量判用万用表测量判别别跳转到第一页黑表笔接二极管

15、正极红表笔接二极管负极红表笔接二极管正极黑表笔接二极管负极小电阻大电阻n小功率二极管的检测方法小功率二极管的检测方法 用万用表判别用万用表判别跳转到第一页n知识五知识五 认识常用二极管认识常用二极管用在检波、限幅和其他小电流整用在检波、限幅和其他小电流整流电路中。如流电路中。如2AP12AP9，2CP12CP20等。等。普通二极管普通二极管：跳转到第一页整流二极管整流二极管：用在电源设备的整流电路中，将交流电用在电源设备的整流电路中，将交流电变成脉动直流电。如变成脉动直流电。如2CZ112CZ27等。等。跳转到第一页稳压二极管：稳压二极管：n又称齐纳二极管。用在电源供给又称齐纳二极管。用在电源

16、供给电路中，稳定电压值。如电路中，稳定电压值。如2CW12CW10等。等。 跳转到第一页VZa)b)图1.22 稳压二极管a)图形符号 b)外形 c)伏安特性曲线0IzmanUAUzUziz(mA)Izminuz(v)c)UBABIz跳转到第一页n稳压二极管是一个特殊的面接稳压二极管是一个特殊的面接触型的半导体触型的半导体硅硅二极管，其二极管，其V-A特性曲线与普通二极管相似，特性曲线与普通二极管相似，但但反向击穿曲线比较陡反向击穿曲线比较陡，稳压，稳压二极管工作于二极管工作于反向击穿区反向击穿区。跳转到第一页发光二极管发光二极管发光二极管简称为发光二极管简称为LED。由镓。由镓（Ga）与砷（

17、）与砷（AS）、磷（）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电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光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。二极管发黄光。跳转到第一页发光二极管发光二极管a)外形 b)符号 c)发光二极管应用跳转到第一页n发光二极管发光二极管跳转到第一页发光二极管发光二极管跳转到第一页七段显示译码器的接法七段显示

18、译码器的接法跳转到第一页跳转到第一页跳转到第一页n光电二极管光电二极管n光电二极管是将光信号变光电二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。成电信号的半导体器件。它的核心部分也是一个它的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比，结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了在结构上不同的是，为了便于接受入射光照，便于接受入射光照，PN结结面积尽量做的大一些，电面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于结的结深很浅，一般小于1微米。微米。跳转到第一页光电二极管是在反向电光电二极管是在反向电压作用下工作的。没有压作用下工作的。没有光照时，反向电流很小光照时

19、，反向电流很小（一般小于（一般小于0.1微安），微安），称为暗电流。当有光照称为暗电流。当有光照时，携带能量的光子进时，携带能量的光子进入入PN结后，把能量传给结后，把能量传给共价键上的束缚电子，共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键使部分电子挣脱共价键，从而产生电子，从而产生电子-空穴空穴对，称为光生载流子。对，称为光生载流子。跳转到第一页n光电（敏）二极管光电（敏）二极管跳转到第一页n光敏二极管光敏二极管跳转到第一页n肖特基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。所谓金属半导体结，是在金属和低掺杂杂N型半导

20、体的交界处所形成的类似于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，点：一是肖特基二极管的导通电压低，约为约为0.4V；二是肖特基二极管只利用一；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，适用于极管的少子，因此工作速度快，适用于高频高速电路。高频高速电路。跳转到第一页n开关二极管开关二极管跳转到第一页

21、任务四任务四 晶体三极管晶体三极管任务目标任务目标: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。跳转到第一页任务四任务四 晶体三极管晶体三极管知识知识1 三极管的结构和分类三极管的结构和分类 知识知识2 三极管的电流放大作用三极管的电流放大作用 知识知识3 三极管的型号和主要参数三极管的型号和主要参数 知识知识4 三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线 知识知识5 晶体三极管的工作状态晶体三极管的工作状态 知识知识6 常用晶体三极管的外形识别常用晶体三极管的外形识别 知识知识

22、7 用指针式万用表判断晶体三极用指针式万用表判断晶体三极 管好坏及管好坏及辨别三极管的辨别三极管的c、b 、e电极电极跳转到第一页n知识知识1 三极管的结构和类型三极管的结构和类型n一、结构和分类一、结构和分类1.结构结构n通过一定的制作工艺，在一块极薄的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硅或锗基片上制作两个PN结就构成三结就构成三层半导体，从三层半导体上引出三个层半导体，从三层半导体上引出三个电极，经过封装就成为三极管。电极，经过封装就成为三极管。 跳转到第一页a)大功率三极管 b)金属封装 c)塑料封装n三极管的外形跳转到第一页c集电极N集电区P基区N发射区发射极e集电结

23、发射结b基极a)cbeb)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)cbed) 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)符号跳转到第一页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。n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。跳转到第一页n三极管分类三极管分类按按内部结构内部结构分为：分为：NPN型和型和PNP型型按按设计结构设计结构分为分为 : 点接触型、面接触点接触型、面接触按按工作频率工作频率分为分为 : 高频管、低频管、开关管。

24、高频管、低频管、开关管。按按功率大小功率大小分为分为 : 大功率、中功率、小功率。大功率、中功率、小功率。按按封装形式封装形式分为分为 : 金属封装、塑料封装。金属封装、塑料封装。跳转到第一页n三极管的电流放大作用三极管的电流放大作用跳转到第一页n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）发射区向基区注入电子（2）电子在基区的扩散与复合）电子在基区的扩散与复合（3）集电区收集扩散过来的电子）集电区收集扩散过来的电子跳转到第一页n三极管内部载流子分配规律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。发射极电流等于基极电流与集电极电流之和。即即 Ie=Ib+Ic集电极电流与基极电流之比为一个常数，集电极电流与基极电流之比为一个常数，用用 表示表示 （手册中常用表示）（手册中常用表示） 即即 集电极电流的变化量与基极电流的变化量集电