电子技术基础及应用

1、电子技术基础及应用学习目得 :通过这节课得学习 ,使我们大家在日常工作中 ,在电路图上遇到 这种元器件 ,我们应该知道什么就是二极管与三极管。内 容 : 各位战友们大家好今天由我给大家一起学习半导体二极管与三 极管得相关基础知识 ,今天主要从以下三个方面来介绍。知识重点一、什么就是半导体？半导体得基本特性有哪些？二、二极管与三极管得分类、特点与电路符号。三、二极管与三极管得简易测试。 第一节半导体基础与二极管半导体器件近代电子学就是在半导体器件得基础上发展起来得。 由于半导体 器件具有体积小、重量轻、使用寿命长、功率转换效率高等特点,因而在电子技术领域得到了广泛得应用。一、半导体基础知识(一)

2、 半导体得特性 自然界物质按其导电能力不同可以分为导体、绝缘体与半导体。 导体得导电能力很强 ,而绝缘体几乎不能导电。半导体就是导电能力 介于导体与绝缘体之间得一类物质 ,常见得半导体材料有硅、锗等。 半导体具有一些独特得性质 :(1) 在半导体材料中加入少量其它元素 (称“杂质)”,导电能力显著增强 ;(2) 给半导体材料加温或用光照射时 ,导 电能力也会显著增强 ,表现出“热敏”与“光敏”特性。为什么半导体会具有上述特性呢？我们可以从半导体材料得内 部结构来说明这个问题。我们知道 ,金属导体就是靠自由电子传导电流得 ,这种传导电流得 自由电子叫载流子。在半导体中 ,不仅有电子这样得载流子

3、,而且还存 在另一种带正电得载流子 空穴。正就是由于半导体中存在自由电 子与空穴两种载流子 ,所以其导电就具有特殊性。（二） 杂质半导体 纯净半导体得导电能力相对来说就是较弱得。 如果在纯净半导体 中有选择得加入某种微量元素 ,会使半导体得导电能力显著提高 ,这种 半导体称为杂质半导体。1. P 型半导体在纯净半导体中掺入微量得三价元素 （如硼元素 ）,就得到 P 型半 导体。在这种掺杂后得半导体中 ,空穴得数目远大于自由电子得数目 , 称为多数载流子 , 而电子称为少数载流子 ,所以又称它为空穴型半导 体。2. N 型半导体在纯净半导体中加入微量得五价元素 （如磷元素 ）,就得到 N 型半

4、导体。这种半导体中得自由电子为多数载流子 ,空穴为少数载流子 ,所 以又称为电子型半导体。二、PN 结PN结就是指 P型与 N型半导体接触时在交界面上形成得具有特殊性能得电荷薄层 ,它就是制造各种半导体器件与各类集成电路得基础。PN 结得主要特性就是单向导电性。 PN 结加正向电压时 ,P 区接 电源正极 ,N 区接电源负极 ,电路中有很大得正向导通电流 ,PN 结呈低 阻状态 ,通常称为导通状态。 PN 结加反向电压时 ,N 区接电源正极 ,P 区接电源负极 ,此时 PN 结外呈现高阻状态 ,通常称为截止状态。由上述分析可知 ,PN 结加正向电压时 ,呈低阻导通状态 ,电流大 ; 加反向电压

5、时呈高阻截止状态 ,电流近似为零 ,这就就是 PN 结得单向 导电性。三、晶体二极管（一）二极管得单向导电性二极管得伏安特性就是指二极管两端电压与电流之间得关系。 通 过伏安特性曲线能形象得表示出二极管得单向导电性 ,它就是分析与 应用二极管得重要依据。1 正向特性当二极管得两端加上正向电压时 ,就会产生正向电流。但正向电 压很小时 ,正向电流很小 ,只有当正向电压超过某一数值时 ,才有明显 得正向电流 ,这个电压称为死区电压 ,锗管约为 0、20、3V, 硅管约为 0、 50、8V。2 反向特性当二极管得两端加上反向电压时 ,就会产生反向电流。小功率二极管得反向电流很小 ,硅管一般小于 0、

6、1UA, 锗管小于几十微安当二极管两端得反向电压超过某一数值时 ,反向电流突然增大 ,这种现象称二极管反向击穿。(二) 半导体二极管得分类半导体二极管得分类如图所示划分方法种类按功能划分发光二极管整流二极管变容二极管稳压二极管光电二极管按材料划分锗二极管硅二极管划分方法种类按照封装形式划分塑料封装二极管金属封装二极管玻璃封装二极管按结构类型划分半导体结构二极管金属半导体接触二极管按制作工艺划分面接触式二极管点接触式二极管1) 整流二极管就是常用得普通二极管 ,它得作用就是把交流 电变换成脉动得直流电。普通二极管一般工作在 3KHZ 一 下。但用于高频、脉冲整流电路得二极管 ,其频率特性与开 关

7、特性等参数还有另外要求。2) 稳压二极管同普通二极管一样都具有单向导电性,而且两者得伏安特性也根相似。两者得主要区别就是 :普通二极管 一般在正向电压下工作 , 而稳压二极管则在反向穿状态下 工作 ;普通二极管得反向特性曲线不陡 ,动态电阻较大 ,而稳 压二极管对应得伏安特性反向曲线很陡 ,即动态电阻很小 , 电流虽然在很大范围内变化 , 但就是稳压二极管两端得电 压变化很小 , 稳压二极管正就是利用这个特性起到稳压作 用得。当然 ,对稳压区得反向电流也就是有限制得 ,如果反向 电流超过规定得允许值 ,稳压二极管也会由于击穿而损坏。3) 光电二极管也叫光敏二极管。与发光二极管一样 ,就是一个

8、PN 结构成 ,PN 结受光照射后产生光电流 ,因此可用它接收 入射光。光敏二极管得封装有金属封装与塑料封装两种。当 PN 结在反向电压下工作时 , 在一定频率得光得照射下 , 反向电阻会随光照强度得增加而变小 ,反向电流增大。光电 二极管总就是工作在反向偏置状态。4) 变容二极管也叫晶体二极管电容器。它也就是一个 PN 结 结构 ,它工作在反偏置状态 ,通过改变在二极管上得反向偏 压得大小 ,可使结电容发生变化。变容二极管得优点就是体 积小、工作可靠、调谐速度快 ,而且易于实现遥控。它主要 用于自动频率微调、电调谐以及振荡回路得调谐等。5) 发光二极管就是一种把电能转换成光能得固体发光器件。

9、 当给 PN 结加上正向偏压时 ,就会发出光来 ,PN 结就变成了 光源。不同得半导体材料制造得发光二极管将发出不同颜 色得光。发光二极管得响应速度快 ,使用寿命长达几万小时 , 稳定性好,抗震性强。用七段发光二极管 ,还可以组成 09 任何一个数字 ,用于 LED 数码显示。目前使用较多得就是用 透明环氧树脂封装得管子 ,引脚较长得电极就是正极 ,较短 得就是负极。1 、就是普通二极管电路符号2、稳压二极管电路符号3、光电二极管电路符号4 、变容二极管电路符号5、发光二极管电路符号 常见二极管得实物外形如图 :举例 3、半导体二极管在电路中得符号如图所示就是二极管电路符号示意图。掌握这些识图

10、信息 ,对分 析二极管电路十分重要 ,主要说明下列三点 : 二极管只有两根引脚 , 电路符号中表示出了这两根引脚。 电路符号中表示出二极管得正、负极性 , 三角形底边这段就是 正极 ,另一端为负极 ,如图所示。 电路符号形象地表示了二极管工作电流流动得方向 , 通过二极 管得电流只能从其正极流向负极。电路符号中三角形得指向 就是电流流动得方向。（三）半导体二极管得特点无论何种二极管都有下列四个共性 ,掌握这些共性对识别与分析 各类二极管电路有着举足轻重得作用 : 二极管两根引脚有正负之分 , 使用中两根引脚不能相互反 接。否则损坏二极管或不能起到正常得电路功能 。 二极管就是 半导体器件 ,

11、不就是半导体。所谓半导体就是导电能力介于导体与绝缘体之间得一种材料。二级干由半导 体材料制成 ,具有单向导电特征。 即导通过如同导体 ,截止时如同绝缘体。 初学者对二极管得单向导电特性理解存在误区, 认为二极管只能个方向传输信号 ,这就是错误得理解。 二极管导通状态 下如同一个导体 ,可以双向传输信号 ,条件就是二极管必须处 于导通状态。 二极管除单向导电特性之外 , 还有需要重要得疼醒。掌握这些特性,灵活运用这些特性就是分析二极管电路得根本保证。二极管得简易测试晶体二极管就是由一个 PN 结组成得 ,具有单向导电特性。用万 用表得电阻档测量二极管得正、反向电阻 ,可以判断出二极管管脚得 极性

12、,还可以粗略地判断二极管得好坏。PA mARzGB黑表笔被测二极管用万用表电阻档测量二极管得正、反向电阻得原理电路如图112 所示。图中虚线框内就是万用表电阻档得等效电路。 黑表笔接 表内电池得正极 , 红表笔接表内电池得负极。因此在测量未知极性得 二极管时 ,若万用表电阻档测试指示为低电阻 ,则黑表笔所接得电极为 被测管得正极 ,红表笔所接得电极为被测管得负极 ,所测得电阻为二极 管得正向电阻。将黑表笔接被测管得负极 ,红表笔接被测管得正极 ,则 测得电阻为反向电阻。如果测得得正、反向阻值都很小 , 则表明二极 管内部击穿 ;如果测得得正、反向电阻值均接近无穷大 ,则表明二极管 内部断路 ;

13、测得得正、反向电阻值差别越大 ,则表明二极管特性越好。 测量正、反向电阻时应当注意 ,由于二极管就是非线性元件其直流电 阻值与通过管子得电流有关 ,所以用不同型号得万用表或不同倍率得 电阻档所测得得直流电阻值就是不同得。通常测量二极管得正反向电阻时用 R*100 欧或 R*1K 得电阻档。 第二节 半导体三极管基础知识一、晶体三极管晶体三极管又称晶体管 ,它在电子线路中得应用比二极管广泛 ,就 是最重要得一种半导体器件 ,三极管具有放大作用 ,可以组成各式各样 得放大器。(1)半导体三极管得分类半导体三极管得分类如图所示划分方法及名称现象说明按极性划分NPN 型三极管这就是目前常用得三极管 ,

14、电流从集 电极流向发射极PNP 型三极管电流从发射极流向集电极 ,这两种三极管通过电路符号可以分清 ,不同之处就是发射极得箭头方向不同按材料划分硅三极管简称为硅管 ,这就是目前常用得三极管,工作稳定性好锗三极管简称为锗管 ,反向电流大 ,受温度影响较大按极性与材料组合性划分PNP 型硅管最常用得就是 PNP 型硅管NPN 型硅管PNP 型锗管NPN 型锗管按工作频率划分低频三极管工作频率比较低 ,用于直流放大器、音频放大器电路高频三极管工作频率比较高 ,用于高频放大器电路按功率划分小功率三极管输出功率很小 ,用于前级放大器电路按功率划分中功率三极管输出功率较大 ,用于功率放大器输出级或未极电路

15、大功率三极管输出功率很大 ,用于功率放大器输出级按封装材料划分金属封装三极管一部分大功率三极管与高频三极管采用这种封装塑料封装三极管小功率三极管常用这种封装按安装形式划分普通方式三极管大量得三极管采用这种形式 ,三根引脚通过电路板上得引脚孔伸至背面铜箔线路上 ,用焊锡焊接贴片三极管三极管引脚非常短。三极管直接装在电路板铜箔线路一面 ,用焊锡焊接按用途划分放大、开关管、振荡管等用来构成各种功能电路常见三极管得实物外形如图 :举例（2）半导体三极管电路符号如下图所示为三极管得内部等效电路图形符号。 图 1、2 所示为三极管内部结构 ,由两个 PN 结构成 ,其三个电极分别为集电极 （用字母 C 或

16、 c 表示）、基极 （用字母 B 或 b 表示 ）与发射极 （用字母 E 或 e 表示）。 在电路图形符号上两种类型晶体管得发射极箭头 （代表集电极电流得 方向）不同。 PNP 型晶体管得发射极箭头朝内 ,NPN 型晶体管得发射所示。极箭头朝基区基极 B（a）PNP型三极管内部结构（b）NPN 型三极管内部结构EBE(d)NPN型三极管图形符号根据结构 ,三极管有三个区 ,三个电极 ,两个 PN 结 ,分为 PNP 型与 NPN 型两种。夹在中间得区成为基区 ,其外接电极 B称为基极,另外两个区 , 一个就是发射区 ,其外接电极 E 称为发射极 ,另一个就是集电区 ,其外 接电极 C 称为集电

17、极 ,发射区与基区之间形成得 PN 结称为发射结 ,基 区与集电区之间形成得 PN 结称为集电结。(二) 三极管得特性三极管有三种工作状态 :放大状态、截止状态与饱与状态。在 不同作用得电路中 ,三极管工作状态也不尽相同。下面分别加以介 绍。放大状态。当三极管得发射结正偏、集电结反偏时 ,三极管对 输入信号进行线性放大。如输入信号为正弦交流信号 ,那么输出信 号为幅度放大了得正弦交流信号。需要注意得就是 ,这里说得放大 不就是三极管本身完成得 ,而就是用基极电流去控制直流电源为集 电极与发射极提供电源。截止状态。当三极管得发射结合集电极都处于反偏 （对于 NPN 型三极管而言就就是基极电位低于

18、发射极电位 ）时,流过三个电极 得电流都很小 ,接近于零 ,此时三极管没有放大作用。 集电极与发射 极之间内阻很大 ,相当于开路。饱与状态。当三极管得发射结、集电结均正偏时 ,这时三极管 进入饱与状态 ,此时三极管没有放大作用 ,集电极与发射极之间内 阻很小 ,相当于短路状态。在实际应用中经常利用三极管得截止与饱与状态起到电子开 关得作用。二、三极管内得电流方向在三极管电路符号中 ,发射极箭头得方向表示三极管各 电极电流流向得方向。 利用这一点可以分析电路中个电极电流得 流动方向。如图所示就是三极管电路符号指示电流流向示意图 根据发射极箭头方向可以知道不同极性三极管得集电极、 发射极 电流流动

19、方向。NPN型三极管表示电流从管内流出电流从集 电极流向 发射极PNP型三极管表示电流流入管内电流从发 射极流向 集电极三、如何用万用表测三极管？（一） 三颠倒 ,找基极 三极管就是含有两个 PN 结得半导体器件。根据两个 PN 结连接 方式不同,可以分为 NPN 型与 PNP 型两种不同导电类型得三极 管 ,测试三极管要使用万用电表得欧姆挡 ,并选择 R×100 或 R×1k 挡位。 假定我们并不知道被测三极管就是 NPN 型还就是 PNP 型,也分不清各管脚就是什么电极。测试得第一步就是判断哪个 管脚就是基极。这时 ,我们任取两个电极 （如这两个电极为 1、2）, 用万

20、用电表两支表笔颠倒测量它得正、反向电阻 ,观察表针得偏 转角度;接着,再取 1、3两个电极与 2、3两个电极,分别颠倒测量 它们得正、反向电阻 , 观察表针得偏转角度。在这三次颠倒测量 中 ,必然有两次测量结果相近 :即颠倒测量中表针一次偏转大 ,一 次偏转小 ;剩下一次必然就是颠倒测量前后指针偏转角度都很小 , 这一次未测得那只管脚就就是我们要寻找得基极。（二） PN 结,定管型 找出三极管得基极后 , 我们就可以根据基极与另外两个电极之间 PN 结得方向来确定管子得导电类型。将万用表得黑表笔接触基 极 ,红表笔接触另外两个电极中得任一电极 ,若表头指针偏转角度 很大 ,则说明被测三极管为 NPN 型管;若表头指针偏转角度很小 , 则被测管即为 PNP 型。（ 三） 顺箭头 , 偏转大找出了基极 b,另外两个电极哪个就是集电极 c,哪个就是发射极 e 呢 ?这时我们可以用测穿透电流 ICEO 得方法确定集电极 c 与发 射极 e。 （1