第1单元半导体器件.

1、中等职业教育课程改革国家规划新教材PPT电子技术基础与技能电子技术基础与技能（通信类）（通信类）人民邮电出版社人民邮电出版社第第1 1单元单元 半导体器件半导体器件v 熟识二极管的外形和符号。v 掌握二极管的单向导电性和主要参数，了解伏安特性。v 了解稳压二极管的功能及使用常识。v 了解其他特殊二极管及应用。v 了解三极管的结构，掌握三极管符号、电流分配关系及放大作用。v 了解三极管的输入、输出特性和主要参数，掌握三极管的3 种工作状态。v 了解场效晶体管的分类、主要参数和工作特点。v 了解晶闸管的结构、导电特性、引脚排列及在可控整流、交流调压方面的应用。v会使用万用表检测二极管好坏和判别极性

2、。v会测量三极管的引脚及检测质量好坏。v会查阅半导体器件手册，能按要求选用二极管、三极管。v学会使用信号发生器、万用表、示波器。二极管二极管1三极管三极管2其他半导体器件其他半导体器件3第第1 1节节二极管二极管 一、二极管的结构及符号 二、二极管的单向导电性 三、二极管的伏安特性、主要参数 四、稳压二极管 五、其他特殊二极管一、二极管的结构及符号一、二极管的结构及符号1二极管的外形结构二极管的外形结构如图1.2 所示为用于家用电器、稳压电源等电子产品中的各种不同外形的二极管。2二极管的内部结构简介二极管的内部结构简介 半导体材料掺入不同的杂质可以做成N 型和P 型两种不同的半导体材料。当把一

3、块P 型半导体和一块N 型半导体用特殊工艺紧密结合时，在二者的交界面上会形成一个具有特殊现象的薄层，称为PN 结。PN 结具有单向导电的特性，二极管正是以一个PN 结为核心构成的，从P 区引出的电极为正极，从N 区引出的电极为负极。3图形符号图形符号4二极管分类二极管分类（1）按材料分，有硅材料二极管、锗材料二极管等。（2）按功能分，首先可以分成普通二极管和特殊二极管两大类。二、二极管的单向导电性归纳：归纳： 二极管具有外加正向电压导通，外加反向电压截止的导电特性，即单向导电性。三、二极管的伏安特性、主要参数1二极管的伏安特性二极管的伏安特性 加在二极管两端的电压与通过二极管的电流之间的关系称

4、为伏安特性，由此得到的曲线称为伏安特性曲线。（1）正向特性）正向特性 当二极管两端所加的正向电压由零开始增大时，在正向电压比较小的范围内，正向电流很小，二极管呈现很大的电阻，如图中OA 段，通常把这个范围称为死区，相应的电压叫死区电压。硅二极管的死区电压为0.5V 左右，锗二极管的死区电压约为0.1 0.2V。 外加电压超过死区电压以后，二极管呈现很小的电阻，正向电流ID 迅速增加，这时二极管处于正向导通状态，如图中AB 段为导通区，此时二极管两端电压降变化不大，该电压值称为正向压降（或管压降），常温下硅二极管约为0.6 0. V，锗二极管约为0.2 0.3V。（2）反向特性）反向特性 当给二

5、极管加反向电压时，所形成的反向电流是很小的，而且在很大范围内基本不随反向电压的变化而变化，即保持恒定，如曲线OC 段，称其为反向截止区，此区的电流IR 称为反向饱和电流。 当反向电压大到一定数值（UBR）时，反向电流会急剧增大，如图中CD 段，这种现象称为反向击穿，相应的电压叫反向击穿电压。2二极管的主要参数二极管的主要参数（1）最大整流电流（IFM）。IFM 是指二极管长期工作时，允许通过二极管的最大正向平均电流，通常称作额定工作电流。（2）最高反向工作电压（URM）。二极管在使用时允许加上的URM，通常称作额定工作电压。3二极管的开关特性与理想二极管二极管的开关特性与理想二极管相当于开关断

6、开。四、稳压二极管1稳压二极管结构稳压二极管结构 稳压二极管是一种用特殊工艺制造的硅材料二极管，由于它具有稳定电压的功能，因此把这种类型的二极管称为稳压二极管。2稳压二极管的作用及其伏安特性稳压二极管的作用及其伏安特性归纳：归纳：稳压二极管工作在特性曲线的反向击穿区，表明稳压二极管在击穿状态下，流过稳压二极管的电流在较大范围内变化（IZ）时，而稳压二极管两端电压变化（UZ）很小，理想情况下认为几乎不变，这就是稳压二极管的稳压作用。3稳压二极管的主要参数稳压二极管的主要参数（1）稳定电压）稳定电压UZ。该参数是指稳压二极管正常工作时其两端具有的电压值。（2）稳定电流）稳定电流IZ。该参数是指稳压

7、二极管正常工作时稳定电流的参考值。（3）最大稳定电流）最大稳定电流IZM。该参数是指稳压二极管允许长期通过的最大工作电流。（4）额定功耗。）额定功耗。该参数是由稳压二极管允许温升决定的。4简单的稳压电路简单的稳压电路过程可用符号表达为Uo IZ IR UR Uo 五、其他特殊二极管1发光二极管发光二极管 发光二极管（LED）是将电信号变成光信号的一种半导体器件，发光二极管的PN 结工作在正向偏置状态。 发光二极管在日常生活中无处不在，不仅家用电器、仪器仪表上的指示灯及广告显视屏等用发光二极管，而且手电筒、钥匙扣、装饰灯等也在使用发光二极管，如图1.13 所示。图1.13发光二极管应用实例2光电

8、二极管光电二极管 光电二极管又称光敏二极管，是将光信号转换成电信号的一种半导体器件，其PN 结一般工作在反向偏置状态。3变容二极管变容二极管 变容二极管用半导体材料硅或锗制成，利用PN 结结电容随反向电压的增加而减小的原理工作。第2节 三极管 一、三极管的结构及分类 二、三极管电流放大作用 三、三极管的特性曲线及主要参数一、三极管的结构及分类一、三极管的结构及分类1三极管的结构三极管的结构 如图1.23（a）所示为三极管实物图，如图1.23（b）所示为常见的三极管封装外形。三极管常采用金属、塑料或玻璃封装。 三极管是由两个PN 结构成的，两个PN 结将整个半导体基片分为3 个区发射区、基区和集

9、电区。由3 个区各引出一个电极，分别为发射极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。三极管按结构可分为NPN 型和PNP 型两类，它们的结构及图形符号如图1.24 所示，三极管文字符号为VT。2三极管的分类三极管的分类 三极管的种类很多，通常按以下方法进行分类。（1）按半导体材料分，可分为硅管和锗管。硅三极管工作稳定性优于锗三极管，因此当前生产和使用的多为硅三极管。（2）按内部基本结构分，可分为NPN 型和PNP 型两类。目前，我国制造的硅管多为NPN型（也有少量PNP 型），锗管多为PNP 型。（3）按功率大小分，可分为小功率管、中

10、功率管和大功率管。（4）按工作频率分，可分为超高频管、高频管、低频管。二、三极管电流放大作用1三极管的电流放大作用三极管的电流放大作用（1）三极管电流分配关系。）三极管电流分配关系。IE = IB + IC（2）三极管电流放大作用。）三极管电流放大作用。 IB 变化时IC 也跟着变化，IC 受IB 控制。 IC 与IB 之间的比值几乎是一个常数，用 表示， 称为共发射极直流电流放大系数。 IC 与IB 的比值几乎是一个常数，用 表示， 称为共发射极交流电流放大系数。归纳：归纳：三极管在一定的外界电压条件下所具有的IC 受IB 控制且二者成线性关系的特性，称为三极管的直流电流放大作用。而IC 受

11、IB 控制且二者成线性关系的特性，称为三极管的交流电流放大作用。2具有电流放大作用的条件具有电流放大作用的条件 三极管具有电流放大作用的外部条件是：发射结正偏，集电结反偏。即对NPN型，3 个电极上的电位分布是UC UB UE。 对于PNP 型，UC UB UE。3三极管的连接方式（组态）三极管的连接方式（组态）三、三极管的特性曲线及主要参数1三极管伏安特性曲线（以共发射极组态为例）三极管伏安特性曲线（以共发射极组态为例）（1）三极管输入特性曲线。）三极管输入特性曲线。反映输入电流IB 与输入电压UBE 之间的关系曲线称为输入特性曲线，它以输出电压UCE 一定值作参考量。当UCE 1V之后，输

12、入特性曲线基本重合。 通常，把三极管电流开始明显增长的发射结电压称为导通电压。在室温下，硅管的导通电压约为0.6 0.7 V，锗管的导通电压约为0.2 0.3V。（2）三极管输出特性曲线。）三极管输出特性曲线。反映输出电流IC 与输出电压UCE 之间关系的曲线叫输出特性曲线，它以输入电流IB 一定值作参考量。 截止区：截止区：IB = 0 的输出特性曲线以下的区域。这时各电极电流几乎全为零，三极管内部各极开路，即相当于开关断开。此时管压降UCE 近似等于电源电压。 饱和区：饱和区：每条曲线拐点连线左侧的区域。此时IC 已不再受IB 控制，三极管没有电流放大作用。三极管饱和时的UCE 值称为饱和

13、压降，记作UCES，小功率硅管的UCES 约为0.3V，锗管约为0.1V，此时三极管的集电极、发射极间呈现低电阻，相当于开关闭合。 放大区：放大区：每条曲线的平直部分所构成的区域。在该区域三极管具有电流放大作用。在放大区的三极管IC 只受IB 控制，与UCE 几乎无关。（3）温度对三极管伏安特性曲线的影响。）温度对三极管伏安特性曲线的影响。温度对半导体材料的导电性能影响很大，所以温度对三极管的性能也会产生影响。2三极管主要参数三极管主要参数（1）电流放大系数。）电流放大系数。 共发直流电流放大系数共发直流电流放大系数。它是反映三极管直流电流放大能力强弱的参数，它的定义是当UCE 为常数时 共发

14、交流电流放大系数共发交流电流放大系数。它是反映三极管交流电流放大能力强弱的参数，它的定义是当UCE 为常数时（2）反向饱和电流。）反向饱和电流。 集集基反向饱和电流基反向饱和电流ICBO。它是指三极管发射极开路时，流过集电结的反向漏电电流。 集集射反向饱和电流射反向饱和电流ICEO。它是指三极管基极开路时，集电极与发射极之间加上一定的电压时集电极的电流。ICEO 与ICBO 的关系为ICEO = (1 + ) ICBO除以上参数外，还有一些三极管正常工作时所不能超越的极限参数。* 第3节 其他半导体器件 一、场效晶体管 二、晶体闸流管简介一、场效晶体管一、场效晶体管 场效晶体管简称场效应管，它

15、也是一种具有PN结的半导体器件。如图1.35 所示为几种场效晶体管的实物图。 场效晶体管有3 个电极，即栅极G、源极S 和漏极D，场效晶体管则是利用输入电压产生电场效应来控制输出电流的器件，称为电压控制器件。1场效晶体管的类型、结构及符号场效晶体管的类型、结构及符号（1）场效晶体管的类型。）场效晶体管的类型。场效晶体管按其结构的不同分为结型场效晶体管和绝缘栅型场效晶体管。每种类型的场效晶体管又分为N 沟道、P 沟道。其中N 沟道、P 沟道绝缘栅型场效晶体管又按工作方式的不同再分为增强型和耗尽型，而N 沟道、P 沟道结型场效晶体管均为耗尽型场效晶体管。（2）场效晶体管的结构及图形符号。）场效晶体

16、管的结构及图形符号。2绝缘栅型场效晶体管主要参数绝缘栅型场效晶体管主要参数 场效晶体管的技术参数从不同侧面反映了它的一些特性，是选用器件的依据。（1）开启电压）开启电压UGS(th)。UGS(th) 是指UDS 为定值（测试条件）、增强型场效晶体管开始产生ID 电流时的栅源电压UGS。UGS(th) 是增强型场效晶体管的重要参数，对于N 沟道场效晶体管，UGS(th) 为正值，对P 沟道场效晶体管，UGS(th) 为负值。（2）夹断电压）夹断电压UGS(off)。UGS(off) 是指UDS 为定值（测试条件）、耗尽型场效晶体管处于刚开始夹断时的栅源电压UGS，属耗尽型场效晶体管的参数，N 沟道场效晶体管的UGS(off) 为负值。（3）饱和漏电流）饱和漏电流IDSS。IDSS 是指在UGS=0 条件下，且