电子技术基础半导体器件

1、v本章提要：半导体二极管和晶体管是常用的半导体器件。它们本章提要：半导体二极管和晶体管是常用的半导体器件。它们的基本结构、工作原理、特性曲线和主要参数是学习电子技术的基本结构、工作原理、特性曲线和主要参数是学习电子技术和分析电子电路的基础。和分析电子电路的基础。PNPN结是构成各种半导体器件的基础。结是构成各种半导体器件的基础。v本章重点讨论以下几个问题：本章重点讨论以下几个问题：1 1）半导体的导电特性；）半导体的导电特性；2 2）PNPN结的形成及其导电特性；结的形成及其导电特性；3 3）半导体二极管的工作原理及其特性曲线、主要参数及应用；）半导体二极管的工作原理及其特性曲线、主要参数及应

2、用；4 4）特殊二极管；）特殊二极管；5 5）晶体管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。）晶体管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。v作为了解的内容：作为了解的内容：1 1）场效应晶体管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数；）场效应晶体管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数；2 2）晶闸管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数及应用。）晶闸管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数及应用。1 1、什么是半导体？什么是本征半导体？、什么是半导体？什么是本征半导体？v导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。v导体导体铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最

3、外层电子铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。v绝缘体绝缘体惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导电。核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导电。v半导体半导体硅硅(Si)(Si)、锗、锗( (GeGe) )，均为四价元素，它们原子的最外，均为四价元素，它们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。v本征半导体本征半导体是是纯净纯净的晶体的晶

4、体结构结构的半导体。的半导体。没有杂质没有杂质稳定的结构稳定的结构一、半导体的导电特性一、半导体的导电特性（一）半导体的特点（一）半导体的特点 1. 1.半导体的电导率可以因半导体的电导率可以因加入杂质加入杂质而发生显著的变化。例如而发生显著的变化。例如在室温在室温 时，纯硅中掺入一亿分之一的杂质时，纯硅中掺入一亿分之一的杂质( (称掺杂称掺杂) )，其电，其电导率会增加几百倍。导率会增加几百倍。2. 2. 温度温度的变化，也会使半导体的电导率发生显著的变化，利的变化，也会使半导体的电导率发生显著的变化，利用这种热敏效应人们制作出了热敏元件。但另一方面，热敏用这种热敏效应人们制作出了热敏元件。

5、但另一方面，热敏效应会使半导体元、器件的热稳定性下降。效应会使半导体元、器件的热稳定性下降。3. 3. 光照光照不仅可以改变半导体的电导率，而且可以产生电动势，不仅可以改变半导体的电导率，而且可以产生电动势，这就是半导体的光电效应。利用光电效应可以制成光电晶体这就是半导体的光电效应。利用光电效应可以制成光电晶体管、光电耦合器和光电池等。管、光电耦合器和光电池等。C30（二）本征半导体的结构（二）本征半导体的结构共价键共价键价电子价电子硅原子硅原子自由电子自由电子空穴空穴由于热运动，具有足够能量的价由于热运动，具有足够能量的价电子挣脱共价键的束缚而成为自电子挣脱共价键的束缚而成为自由电子由电子自

6、由电子的产生使共价键中自由电子的产生使共价键中留有一个空位置，称为空穴留有一个空位置，称为空穴自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。一定温度下一定温度下,自由电子与空穴对的自由电子与空穴对的浓度一定浓度一定；温度升高；温度升高,热运动加热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓度加大。剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓度加大。动态平衡动态平衡 在本征半导体中，两种载流子成对出现，成对消失，形成动态在本征半导体中，两种载流子成对出现，成对消失，形成动态平衡。因此整个原子是电中性的。温度对载流子的影响很大，平衡。因此整个原子是电中性的。

7、温度对载流子的影响很大，温度升高时，载流子的数量增加温度升高时，载流子的数量增加。半导体中的两种载流子半导体中的两种载流子自由电子和空穴自由电子和空穴 运载电荷的粒子称为载流子。运载电荷的粒子称为载流子。外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电，外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电， 且运动方向相反。由于载流子数目很少，故导电性很差。且运动方向相反。由于载流子数目很少，故导电性很差。v（三）杂质半导体（三）杂质半导体v在本征半导体中，人为地掺入少量其他元素在本征半导体中，人为地掺入少量其他元素( (称杂质称杂质) )，可以使，可以使半导体的导电性能发生显著的改变。掺

8、入杂质的半导体称作半导体的导电性能发生显著的改变。掺入杂质的半导体称作杂质半导体。根据掺入杂质性质的不同。可分为两种：杂质半导体。根据掺入杂质性质的不同。可分为两种： N N型半导体（电子型）：掺杂五价元素型半导体（电子型）：掺杂五价元素P P型半导体（空穴型）：掺杂三价元素型半导体（空穴型）：掺杂三价元素v在本征半导体中掺入少量的五价磷元素，使每一个五价元素在本征半导体中掺入少量的五价磷元素，使每一个五价元素取代一个四价元素在晶体中的位置，可以形成取代一个四价元素在晶体中的位置，可以形成N N型型半导体。半导体。多余电子多余电子五价磷五价磷电子空穴对电子空穴对自由电子数多自由电子数多于空穴数

9、于空穴数2 2P P型半导体型半导体v在本征半导体中掺入少量三价元素，可以形成在本征半导体中掺入少量三价元素，可以形成P P型型半导体，常半导体，常用于掺杂的三价元素有硼、铝和铟。用于掺杂的三价元素有硼、铝和铟。空穴空穴三价硼三价硼电子空穴对电子空穴对空穴数多于自空穴数多于自由电子数由电子数v在在N N型半导体中，自由电子数大于空穴数，型半导体中，自由电子数大于空穴数， 自由电子自由电子-多数载流子多数载流子( (多子多子) )。 空穴空穴-少数载流子少数载流子( (少子少子) )。v在在P P型半导体中，空穴数大于自由电子数，型半导体中，空穴数大于自由电子数， 空穴空穴-多子。多子。 自由电

10、子自由电子-少子。少子。v不论不论N N型半导体还是型半导体还是P P型半导体，虽然都有一种载流型半导体，虽然都有一种载流子占多数，但是整个晶体仍然是不带电的。子占多数，但是整个晶体仍然是不带电的。 物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气体、液体、物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气体、液体、固体均有之。固体均有之。二、二、P NP N结结 1 1、PNPN结的形成结的形成空穴负离子正离子自由电子扩散运动扩散运动P P区空穴浓度远高于N N区N N区自由电子浓度远高于P P区扩散运动使靠近接触面扩散运动使靠近接触面P P区的空穴浓度降低、靠近接触区的空穴浓度降低、靠近接触面面N N区的自

11、由电子浓度降低，产生内电场。区的自由电子浓度降低，产生内电场。1 1、PNPN结的形成结的形成 由于扩散运动使由于扩散运动使P P区与区与N N区的交界面缺少多数载流子，形成内电场，从区的交界面缺少多数载流子，形成内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N N区向区向P P区、自由电子从区、自由电子从P P区区向向N N区运动。区运动。内建电场多子扩散多子扩散少子漂移少子漂移(1)(1)内建电场对内建电场对多数多数载流子的扩散运动起到载流子的扩散运动起到阻碍作用；阻碍作用；(2)(2)内建电场可推动内建电场可推动少数少数载流子越过空间电荷区向对方载流子

12、越过空间电荷区向对方漂移漂移。参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态平衡，参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态平衡，就形成了就形成了PNPN结。结。2 2PNPN结单向导电特性结单向导电特性v外加反向电压外加反向电压PNPN结反向截止结反向截止外加电场外加电场内电场内电场I I00少子漂移v外加正向电压外加正向电压PNPN结正向导通结正向导通外加电场内电场I I多子扩散 PNPN结结的的单单向向导导电电性性结论结论 利用利用PNPN结的单向导电性，可以制成半导体二极管及结的单向导电性，可以制成半导体二极管及各种半导体元件各种半导体元件(1)PN(1)PN结正偏：结正偏：P

13、NPN结导通结导通空间电荷区变窄电阻有利于多子扩散电流(2)PN(2)PN结反偏：结反偏：PNPN结截止结截止电阻有利于少子漂移电流空间电荷区变宽三、半导体二极管三、半导体二极管将将PNPN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。结封装，引出两个电极，就构成了二极管。小功率二极管大功率二极管发光二极管稳压二极管三、半导体二极管三、半导体二极管 v二极管通常有点接触型和面接触型两种二极管通常有点接触型和面接触型两种阳极阳极A A阴极阴极K KVDVDP PN NA AK K点接触型面接触型 二极管的管压降与其电流的关系二极管的管压降与其电流的关系 曲线，称为二曲线，称为二极管的伏安特性曲线极管的伏

14、安特性曲线1 1二极管的伏安特性二极管的伏安特性)(UfI 硅管锗管a a点点U Uononb b点点I I= =I ISRSRexp(exp(U U/ /U UT T)-1)-1c c点点线性区线性区d d点点反向击穿区反向击穿区二极管管压降二极管管压降U UBRBR SRII 死区电压 硅管约0.5V锗管约0.1V非线性区 硅管为0.60.8V；锗管为0.20.3V.截止区截止区反向击穿电压反向饱和电流1 1二极管的伏安特性二极管的伏安特性2 2二极管的主要参数二极管的主要参数v1) 1) 最大整流电流最大整流电流 IFM指二极管长期工作时，允许通过的最大正向平均电流。当电流超过允许值时，

15、指二极管长期工作时，允许通过的最大正向平均电流。当电流超过允许值时，将由于将由于PNPN结的过热，而使二极管损坏。结的过热，而使二极管损坏。v2) 2) 反向饱和电流反向饱和电流ISR 指在一定环境温度条件下，二极管承受反向工作电压、又没有反向击指在一定环境温度条件下，二极管承受反向工作电压、又没有反向击穿时，其反向电流的值。它的值愈小，表明二极管的单向导电特性愈穿时，其反向电流的值。它的值愈小，表明二极管的单向导电特性愈好。温度对反向电流影响较大，经验值是，温度每升高好。温度对反向电流影响较大，经验值是，温度每升高1010，反向电，反向电流约增大一倍。使用时应加注意。流约增大一倍。使用时应加

16、注意。v3) 3) 反向工作峰值电压反向工作峰值电压U URMRM指管子运行时允许承受的最大反向电压。通常取反向击穿电压的二分之一至指管子运行时允许承受的最大反向电压。通常取反向击穿电压的二分之一至三分之二。三分之二。由二极管的伏安特性曲线可见，由于二极管正向导通时电压变化很小，由二极管的伏安特性曲线可见，由于二极管正向导通时电压变化很小，而反向截止时，电流很小。对于所分析的电路来说，将它们忽略时，而反向截止时，电流很小。对于所分析的电路来说，将它们忽略时，产生的误差很小。故通常可用理想二极管的特性代替二极管的伏安特产生的误差很小。故通常可用理想二极管的特性代替二极管的伏安特性。性。0IU理想

17、特性理想特性近似特性近似特性0IUUD当电源电压与二极管导通当电源电压与二极管导通时正向电压降相差不多时时正向电压降相差不多时 二极管的电压小于导通正向电压二极管的电压小于导通正向电压时，二极管截止，电流为时，二极管截止，电流为0； 二极管导通后，正向电压降恒为二极管导通后，正向电压降恒为UD当电源电压远大于正向电压降时当电源电压远大于正向电压降时 加正向电压时，二极管导通，正向电压加正向电压时，二极管导通，正向电压降和正向电阻为降和正向电阻为0，（，（二极管相当于短路二极管相当于短路） 加反向电压时，二极管截止，反向电流加反向电压时，二极管截止，反向电流为为0，反向电阻无穷大。（，反向电阻无

18、穷大。（二极管相当于开二极管相当于开路路）Eui0 0t tou0 0t tE EE Et t1 1t t2 2iu时时, ,二极管截止二极管截止, ,iouu （0 0t t1 1与与t t2 2以后）以后）Eui时时, ,二极管导通二极管导通, ,Euo（t t1 1t t2 2）2 22 2限幅电路限幅电路v 例例2-2 2-2 图图2-12a2-12a中的中的R R和和C C构成构成一微分电路。当输入电压一微分电路。当输入电压u ui i如如图图1-12b1-12b中所示时，试画出输出中所示时，试画出输出电压电压u uo o的波形。设的波形。设u uC C(0)=0(0)=0。 2 2

19、2 2二极管正向压降是二极管正向压降是0.3V 硅管为0.60.8V；锗管为0.20.3V.IZminIZmaxv稳压二极管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管。由稳压二极管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管。由于它在电路中与适当数值的电阻配合后能起稳定电压的于它在电路中与适当数值的电阻配合后能起稳定电压的作用，故称为稳压管。作用，故称为稳压管。 锗稳压管特性曲线锗稳压管特性曲线硅稳压管特性曲线硅稳压管特性曲线VSKA 1. 1. 稳压二极管（又称齐纳二极管）稳压二极管（又称齐纳二极管）稳压二极管的伏安特性稳压二极管的伏安特性v由一个由一个PNPN结组成，反向击穿后在一定的电流范围内端电压结组成

20、，反向击穿后在一定的电流范围内端电压基本不变，为稳定电压。基本不变，为稳定电压。v若稳压管的电流太小则不稳压，若稳压管的电流太小则不稳压，若稳压管的电流太大则会因功若稳压管的电流太大则会因功耗过大而损坏，因而稳压管电耗过大而损坏，因而稳压管电路中必需有限制稳压管电流的路中必需有限制稳压管电流的限流电阻！限流电阻！限流电阻限流电阻v稳压管的主要参数有下面几个：稳压管的主要参数有下面几个：v1 1）稳定电压）稳定电压U UZ Z 稳压管在正常工作下两端的电压。稳压管在正常工作下两端的电压。v2 2）电压温度系数）电压温度系数 说明稳压管受温度变化影响的参数。说明稳压管受温度变化影响的参数。 例如电

21、压温度系数为例如电压温度系数为0.095%/0.095%/，则表示温度每升高，则表示温度每升高11，它的稳压值将比额定温度时升高它的稳压值将比额定温度时升高0.095%0.095%。 一般来说一般来说: :低于低于4 V4 V的稳压管，电压温度系数是负的的稳压管，电压温度系数是负的; ; 高于高于7V7V的稳压管，电压温度系数是正的；的稳压管，电压温度系数是正的； 6V 6V左右的稳压管，稳压值受温度的影响较小。左右的稳压管，稳压值受温度的影响较小。 因此，选用因此，选用6V6V左右的稳压管，可得到较好的温度稳定性。左右的稳压管，可得到较好的温度稳定性。 v3 3）动态电阻）动态电阻r rZ

22、Z 稳压管端电压的变化量与相应的电流变化量的比值。稳压管端电压的变化量与相应的电流变化量的比值。v4 4）稳定电流）稳定电流I IZ Z 稳压管正常工作时的参考电流。稳压管正常工作时的参考电流。v5 5）最大允许耗散功率）最大允许耗散功率P PZMZM 稳压管不致发生热击穿的最大功率损耗稳压管不致发生热击穿的最大功率损耗P PZMZM= =U UZ ZI IZMZM。即稳。即稳压管的压管的额定功耗额定功耗。ZZZIUrmaxminZZZIII当当U Ui i=+20V=+20V时，时，VSVS1 1反向击穿反向击穿，其稳压值，其稳压值U UZ1Z1=6.3V=6.3V，VSVS2 2正正向导通

23、，向导通，U UD2D2=0.7V=0.7V，则，则U Uo o=+7V=+7V；同理；同理U Ui i= =- -20V20V时时, ,U Uo o= =- -7V7VVS1VS2v2、光电二极管（又称光敏二极管）、光电二极管（又称光敏二极管） 是一种将光信号转换为电信号的特殊二极管。它与是一种将光信号转换为电信号的特殊二极管。它与PN结二极管类结二极管类似，不同之处在于：在它的似，不同之处在于：在它的PN结处通过管壳上的一个玻璃窗口能接收结处通过管壳上的一个玻璃窗口能接收外部的光照。它工作于外部的光照。它工作于反向偏置反向偏置状态。状态。主要特点主要特点是它的反向电流与是它的反向电流与照度

24、照度成正比：成正比：有光照时，电流会急剧增加，称为光电流；有光照时，电流会急剧增加，称为光电流；无光照时，反向电流很小，称为暗电流。无光照时，反向电流很小，称为暗电流。光电二极管的符号光电二极管的符号 3 3、发光二极管、发光二极管当有电流流过时就发光，这是由于电子与空穴直接复合而当有电流流过时就发光，这是由于电子与空穴直接复合而放出能量的结果。放出能量的结果。用途用途: : (1)(1)作为显示器件，除单个使用外，也常做作为显示器件，除单个使用外，也常做 成七段式或矩阵式器件，工作电流一般成七段式或矩阵式器件，工作电流一般 为几毫安至十几毫安。为几毫安至十几毫安。(2)(2)将电信号变为光信

25、号，通过光缆传输，将电信号变为光信号，通过光缆传输， 然后再用光敏二极管接收，再现电信号。然后再用光敏二极管接收，再现电信号。 发光二极管的符号发光二极管的符号下图为发光二极管发射电路通过光缆驱动下图为发光二极管发射电路通过光缆驱动光电二极管电路。光电二极管电路。v一、基本结构一、基本结构双极型半导体器件双极型半导体器件v晶体三极管的结构，目前最常见的有晶体三极管的结构，目前最常见的有平面型平面型和和合金型合金型两类。两类。硅管主要是平面型，锗管都是合金型。硅管主要是平面型，锗管都是合金型。v不论是平面型还是合金型，都是由不论是平面型还是合金型，都是由3 3层层不同型半导体构成。不同型半导体构

26、成。平面型平面型合金型合金型v晶体三极管分为晶体三极管分为NPNNPN型和型和PNPPNP型两类型两类v二、电流放大原理二、电流放大原理v晶体管必须满足一定的晶体管必须满足一定的偏置条件偏置条件，才能有电流，才能有电流放大作用。放大作用。v右图电路是以右图电路是以NPNNPN型硅型硅三极管接成共射形式三极管接成共射形式（基极回路和集电极回（基极回路和集电极回路以发射极作为公共端）路以发射极作为公共端）的示意图。的示意图。 由图可见，晶体管的由图可见，晶体管的外部偏置条件外部偏置条件是：电压源是：电压源U UBBBB通过电阻通过电阻R RB B提供给发射结正向偏置；而电压源提供给发射结正向偏置；

27、而电压源U UCCCC通过电阻通过电阻R RC C加到集电极，使集电结处于反向偏置。加到集电极，使集电结处于反向偏置。 因发射区多子浓度因发射区多子浓度高使大量电子从发高使大量电子从发射区扩散到基区射区扩散到基区因基区薄且多子浓度因基区薄且多子浓度低，使极少数扩散到低，使极少数扩散到基区的电子与空穴复基区的电子与空穴复合合因集电区面积大，在因集电区面积大，在外电场作用下大部分外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂扩散到基区的电子漂移到集电区移到集电区扩散运动形成发扩散运动形成发射极电流射极电流I IE E复合运动形成基复合运动形成基极电流极电流I IB B漂移运动形成集漂移运动形成集电极电流电极

28、电流I IC CCBEIIINPN三极管电流方向及各电流的关系三极管电流方向及各电流的关系ICICEICBOIBIBEIEBCCBOBCBOCBECEIIIIIIII共射电流放大系数共射电流放大系数 表示晶体管的电流放表示晶体管的电流放大作用。（共射形式）大作用。（共射形式）结论结论 晶体管有电流放大作用。晶体管有电流放大作用。晶体管的发射结正偏，集电结反偏时，晶体管的发射结正偏，集电结反偏时， 晶体管为电流控制器件（基极电流控制集电极电流）晶体管为电流控制器件（基极电流控制集电极电流） 参加导电的有自由电子和空穴，故又叫双极型晶体三极管参加导电的有自由电子和空穴，故又叫双极型晶体三极管BCI

29、INPNNPNPNPPNPNPNNPN型与型与PNPPNP型晶体管电流电压的参考方向型晶体管电流电压的参考方向三、晶体管的伏安特性曲线三、晶体管的伏安特性曲线CEUBEBufi| )(1 1输入伏安特性曲线（输入伏安特性曲线（NPNNPN）定义定义V7 . 06 . 0BEUV3 . 02 . 0BEU 硅管硅管 晶体管输入特性与二极管的正向特晶体管输入特性与二极管的正向特性一样，也有一段死区。只有在发射结性一样，也有一段死区。只有在发射结外加电压大于死区电压时，晶体管才会外加电压大于死区电压时，晶体管才会出现出现 。Bi硅管的死区电压约为硅管的死区电压约为V5 . 0锗管的死区电压约为锗管的

30、死区电压约为V1 . 0 晶体管导通后，其发射结晶体管导通后，其发射结电压变化范围很小电压变化范围很小 锗管锗管2 2输出特性曲线输出特性曲线BICECufi| )(定义定义(1) (1) 截止区截止区外部特征：外部特征：, 0Bi, 0CEOCIiCCCEVu三极管相当于开路。三极管相当于开路。外部（偏置）条件：外部（偏置）条件：发射结反向偏置，集电结反向偏置。发射结反向偏置，集电结反向偏置。(2) (2) 饱和区饱和区饱和区饱和区截止区截止区外部特征：外部特征：,CBii 0CESCEUu三极管相当于短路三极管相当于短路,CCCCRUi 外部（偏置）条件：外部（偏置）条件：发射结正向偏置，

31、集电结正向偏置。发射结正向偏置，集电结正向偏置。 （3 3）放大区）放大区饱和区饱和区 放大区放大区 截止区截止区 恒流特性恒流特性 外部（偏置）条件：外部（偏置）条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。发射结正向偏置，集电结反向偏置。外部特征：外部特征： 电流恒定电流恒定 电流放大电流放大 电流控制电流控制BCiiCiBi50A40mA2BCii246i iB B大大i iC C也大，也大，i iB B等于等于0 0，i iC C也等于也等于0 0i iB B控制控制i iC C电压在很大范围内变化，电流几乎不变电压在很大范围内变化，电流几乎不变四、主要参数四、主要参数1 1电流放大系数电流放

32、大系数衡量晶体管电流放大能力的重要指标衡量晶体管电流放大能力的重要指标直流直流 ：BCII 交流交流 ： BCii在数值上在数值上2 2反向电流反向电流 晶体管的极间反向电流是少数载流子反向漂移形成的，因此，受温度影响晶体管的极间反向电流是少数载流子反向漂移形成的，因此，受温度影响比较严重，是反映管子质量的指标，极间反向电流越小，管子质量越高。比较严重，是反映管子质量的指标，极间反向电流越小，管子质量越高。CBOI(1) (1) 集电极集电极基极间反向饱和电流基极间反向饱和电流 (2) (2) 集电极集电极- -发射极间穿透电流发射极间穿透电流CEOICBOCEOII)1 (3极限参数极限参数

33、 CEOBRCEBUU)(CECCMUIP(3)集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率PCM (1)集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM(2)集电极发射极反向击穿电压集电极发射极反向击穿电压BU(BR)CEO过损耗区过损耗区 就是晶体管正常工作时，其工作电压、工作电流和耗散功率的最大就是晶体管正常工作时，其工作电压、工作电流和耗散功率的最大允许值。允许值。PNPNPN1数字式万用表量程置于欧姆档时数字式万用表量程置于欧姆档时,“+”端端红表笔输出电压的极性为正极红表笔输出电压的极性为正极,而而“-”端端黑表笔输出电压的极性为负极。黑表笔输出电压的极性为负极。 2基极可以视为发射结和

34、集电结两个基极可以视为发射结和集电结两个PN结的公共电极。以基极固定于某一测结的公共电极。以基极固定于某一测试表笔，而将另一表笔分别和另两个电极相连。当测得电阻阻值很低时，表试表笔，而将另一表笔分别和另两个电极相连。当测得电阻阻值很低时，表示两个结均被加上正向电压，反之，被加上反向电压。示两个结均被加上正向电压，反之，被加上反向电压。 3三极管处于放大状态的三极管处于放大状态的值，远比处于倒置（值，远比处于倒置（C、E极互换）状态的极互换）状态的值大。值大。测量要点测量要点(以下对数字式万用表而言，以下对数字式万用表而言，指针式万用表的电压极性与之相反指针式万用表的电压极性与之相反) 1. 确

35、定基极：确定基极：将红表笔和黑表笔先后固定到三极管的某条引腿。若将红表笔和黑表笔先后固定到三极管的某条引腿。若(指指针式表用针式表用1k档，数字式表用测二极管挡档，数字式表用测二极管挡)测得该腿和另两条腿之间有低欧测得该腿和另两条腿之间有低欧姆电阻，则该引腿即为基极，如果连基极的表笔为黑色，则该管为姆电阻，则该引腿即为基极，如果连基极的表笔为黑色，则该管为PNP管，管，若为红色，则该管为若为红色，则该管为NPN管。管。 测量步骤测量步骤 2. 确定集电极和发射极：确定集电极和发射极：对对NPN管，将红、黑表笔分别和待判别的两管，将红、黑表笔分别和待判别的两个电极相连接，在红表笔所连电极和已判明

36、的基极之间接个电极相连接，在红表笔所连电极和已判明的基极之间接个个10k左右的左右的电阻，意味着加一偏流，观察电表指示欧姆值的大小，在调换表笔的两次电阻，意味着加一偏流，观察电表指示欧姆值的大小，在调换表笔的两次测量中，加偏流后电表指示欧姆值小，则意味着此种连接情况下的测量中，加偏流后电表指示欧姆值小，则意味着此种连接情况下的值大，值大，红表笔所接电极为集电极。红表笔所接电极为集电极。对对PNP管，方法与上述相似，只是偏流电阻接于黑表笔所接电极和已判管，方法与上述相似，只是偏流电阻接于黑表笔所接电极和已判明的基极引腿之间。明的基极引腿之间。一、基本结构一、基本结构阳极阳极A阴极阴极K门极门极（

37、控制极）（控制极）G结构示意图结构示意图符号符号二、工作原理二、工作原理(1)A、K之间之间 加反向电压，门极开路加反向电压，门极开路J2正偏，正偏， J1、 J3反偏，反偏，V1不导通，晶闸管处于截止状态不导通，晶闸管处于截止状态(2)A、K之间之间 加正向电压，门极开路加正向电压，门极开路UAKUAKJ1、 J3正偏，正偏， J2反偏，反偏，V1不导通，晶闸管处于截止状态不导通，晶闸管处于截止状态IG21IG1IGIB1J1、 J2 、J3均正偏，均正偏， V1 、V2导通导通 如此循环，形成正反馈，使如此循环，形成正反馈，使V1、 V2很快达到饱和导通，此过程时间很短，只有几微很快达到饱

38、和导通，此过程时间很短，只有几微秒，晶闸管迅速导通。秒，晶闸管迅速导通。导通后，导通后，A、K间压降很小，电压全部加在负载上。晶闸管中间压降很小，电压全部加在负载上。晶闸管中流过的电流与负载电流相同。流过的电流与负载电流相同。UGKIG=IB1V1放大放大IC1=1IB1=1IG= IB2V2放大放大IC2=2IB2=21IG=IB1（3）A、K之间之间 加正向电压，加正向电压， G、K之间加正向电压之间加正向电压UAK（5）晶闸管的关断）晶闸管的关断2. 使阳极电流使阳极电流iA小于维持电流小于维持电流IH，即，即iA IH ，晶闸管将截止。，晶闸管将截止。称之为称之为正向阻断正向阻断；3.

39、 A、K极之间加反向电压，令极之间加反向电压，令uAK 0，晶闸管则处于截止，晶闸管则处于截止状态，称之为状态，称之为反向阻断反向阻断。（4）控制极的作用）控制极的作用 晶闸管导通后，由于前面正反馈的作用，即使晶闸管导通后，由于前面正反馈的作用，即使UGK0仍能仍能保持继续导通，因此，保持继续导通，因此，门极仅仅是触发晶闸管使其导通，门极仅仅是触发晶闸管使其导通，导通之后，门极就失去控制作用。导通之后，门极就失去控制作用。一般门极采用脉冲信一般门极采用脉冲信号号触发信号。触发信号。1. 将阳极电源断开；将阳极电源断开；晶闸管导通条件：晶闸管导通条件：1. 阳极阳极A和阴极和阴极K之间加正向电压

40、之间加正向电压2. 控制极控制极G和阴极和阴极K之间加正向电压之间加正向电压3. 阳极电流大于阳极电流大于擎住擎住电流电流可见可见晶闸管是一个可控的导电开关；晶闸管是一个可控的导电开关；它与二极管相比，不同之处是其它与二极管相比，不同之处是其正向导通受控制极电流控正向导通受控制极电流控制。制。晶闸管关断条件：晶闸管关断条件：1. A、K极之间加反向电压；极之间加反向电压；2. iA 0特性特性ABCD正向转折电压正向转折电压维持电流维持电流擎住电流擎住电流反向击穿电压反向击穿电压v四、主要参数四、主要参数 mmFItdtII0)(sin21在控制极开路、元件额定结温、晶闸管正向阻断的条件下，可

41、以重复加在控制极开路、元件额定结温、晶闸管正向阻断的条件下，可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压在晶闸管两端的正向峰值电压(允许每秒重复允许每秒重复50次，每次持续时间不大于次，每次持续时间不大于10ms)，此电压为正向转折电压的，此电压为正向转折电压的80%。1正向断态重复峰值电压正向断态重复峰值电压UFRM在控制极开路、元件额定结温条件下，阳极和阴极间允许重复加的反向在控制极开路、元件额定结温条件下，阳极和阴极间允许重复加的反向峰值电压，此电压为反向转折电压的峰值电压，此电压为反向转折电压的80% 。2反向重复峰值电压反向重复峰值电压URRM3正向平均电流正向平均电流IF在规定的环境温度，

42、标准散热及全导通的条件下，晶闸管允许连续通过的在规定的环境温度，标准散热及全导通的条件下，晶闸管允许连续通过的工频正弦半波电流在一个周期内的平均值，称正向平均电流（又称额定通态工频正弦半波电流在一个周期内的平均值，称正向平均电流（又称额定通态平均电流）。平均电流）。2)()sin(2102mmtItdtII57. 12FtII57. 1/)25 . 1 (tFII电流有效值电流有效值选择晶闸管的依据选择晶闸管的依据4通态平均电压通态平均电压UF 在规定的环境温度和控制极开路时，维持晶闸管继续导通的最小电流。当晶在规定的环境温度和控制极开路时，维持晶闸管继续导通的最小电流。当晶闸管的正向电流小于

43、这个电流时，将自动关断。闸管的正向电流小于这个电流时，将自动关断。 在规定条件下当通过正弦半波额定通态平均电流时，元件阳极和阴极间在规定条件下当通过正弦半波额定通态平均电流时，元件阳极和阴极间电压降的平均值。其数值一般为电压降的平均值。其数值一般为0.61V。5维持电流维持电流IH6擎住电流擎住电流IL 使晶闸管刚从断态转入通态并在去掉触发信号之后，能维持导通所需要的最使晶闸管刚从断态转入通态并在去掉触发信号之后，能维持导通所需要的最小电流。一般小电流。一般IL=(24IH)。7控制极触发电压控制极触发电压UG和触发电流和触发电流IG。 在规定的环境温度，晶闸管阳极与阴极之间加在规定的环境温度，晶闸管阳极与阴极之间加6V正向直流电压的条件正向直流电压的条件下，使晶闸管由阻断状态转变为导通状态的控制极最小直流电压和电流，称下，使晶闸管由阻断状态转变为导通状态的控制极最小直流电压和电流，称触发电压和触发电流。触发电压和触发电流。 v目前我国生产的晶闸管的型号及其含义如下：目前我国生产的晶闸管的型号及其含义如下：KP通态平均电压组别（小于通态平均电压组别（小于100V不标），不标），共九级，用共九级，用AI表示表示0.41.2V