技能培训专题 电工课件 第五章 电子基础知识

第五章电子技术基础知识主要学习内容1、半导体的导电机制2、P型半导体和N型半导体的形成3、PN结的形成及其单方向导电性4、晶体二极管的结构及其特性5、晶体三极管的结构及电流放大作用6、二极管整流电路一、P型半导体和N型半导体1、半导体的导电机制半导体------根据材料的导电能力，可以将自然界中的物质划分为导体、绝缘体和半导体。典型的半导体材料是硅Si和锗Ge。

第一节半导体和PN结纯净半导体本征半导体也称为物质的组成物质分子原子

原子核核外电子带负电带正电一个原子带的正电数目=带负电数目电子按照一定的层次排列在原子核外每个原子都希望最外层电子为8个半导体晶格图电子载流子空穴在外界能量的刺激下出现电子空穴对如果在本征半导体的两端加以电压，则会有两种运载电荷的粒子产生电流，一是自由电子向正极流动形成电子电流，另一种是空穴向负极移动形成空穴电流，但数目很少，所以本征半导体的导电能力很差。形成：在本征半导体中掺入微量三价元素硼。导电性能大加强。1）P型半导体硅原子空穴硼原子+4+4+4+4+4+4+4+4+3硼2、P型半导体和N型半导体-------杂质半导体多数载流子——空穴

少数载流子——电子空穴导电型

N型半导体共价键结构硅原子磷原子形成：在本征半导体中掺入微量五价元素磷。导电性能大加强。多数载流子——电子

少数载流子——空穴电子导电型2）N型半导体P型半导体N型半导体硅原子空穴硼原子+4+4+4+4+4+4+4+4+3硅原子多余电子磷原子+4+4+4+4+4+4+4+4+5空穴型电子型1、

PN结的形成

在一块本征半导体在两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。此时将在N型半导体和P型半导体的结合面上形成空间电荷区:二、ＰＮ结注入三价硼注入五价磷

空穴数目多电子数目多一+结果，在P型半导体和N型半导体结合面上，离子薄层形成一个空间电荷区，这个空间电荷区，称为PN结。，

PN结的形成过程2、PN结的单向导电性定义：加正向电压，简称正偏加反向电压，简称反偏PN结正向导通正向导通电流大

PN结呈低电阻

PN结反向截止反向截止电流极小

PN结呈高阻正向电流一、二极管的结构和类型晶体二极管是由一个PN结，两条电极引线和管壳构成。结构类型按材料分类按结构分类按用途分类硅管，锗管点接触型普通二极管，整流二极管开关二极管，稳压二极管面接触型第二节晶体二极管常用二极管的符号阳极阴极+-面接触型二极管特点：结面积大、结电容大，允许通过较大的电流，适用于低频整流。点接触型二极管特点：结面积小，因此结电容小，允许通过的电流也小，适用于高频电路的检波或小电流的整流。特点第二节mAVRWVRDmAVRWVRD测正向特性测反向特性二、二极管的伏安特性第二节二极管理论伏安特性曲线OD段称为正向特性。OC段，正向电压较小，正向电流非常小，只有当正向电压超过某一数值时，才有明显的正向电流，这个电压称为死区电压，锗管0.2-0.3V,硅管0.6-0.8V。CD段，当正向电压大于死区电压后，正向电流近似以指数规律迅速增长，二极管呈现充分导通状态。1

正向特性第二节ADCBiDuDOUBRADCBiDuDoUBROB段称为反向特性。这时二极管加反向电压，反向电流很小当温度升高时，半导体中本征激发增加，是少数载流子增多，故反向电流增大，特性曲线向下降3反向击穿特性BA段称为反向击穿特性当二极管外加反向电压大于一定数值时，反向电流突然剧增，称为二极管反向击穿。2反向特性二极管理论伏安特性曲线第二节三、二极管的主要参数参数对器件性能的定量描述器件使用的极限条件半导体二极管的主要参数最大整流电流IF最大反向工作电压UR反向电流IR第二节二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。管子使用时允许加的最大反向电压。二极管未发生击穿时的反向电流值。二极管的型号命名及含义：2AP92CW56N型锗材料普通二极管N型硅材料稳压二极管2CZ52A

规格号序号整流管N型硅材料二极管三、二极管的简单测试

将红、黑表笔分别接二极管两端。所测电阻小时，黑表笔接触处为正极，红表笔接触处为负极。1.判别正负极性万用表测试条件：R×100Ω或R×1kΩ；万用表测试条件：R×1kΩ。2.判别好坏(3)若正向电阻约几千欧姆，反向电阻非常大，二极管正常。(2)若正反向电阻非常大，二极管开路。(1)若正反向电阻均为零，二极管短路；5-4整流电路及滤波电路学习内容1、单相半波整流电路2、单相全波整流电路3、单相全波桥式整流电路4、滤波电路5、三相全波整流电路1.整流电路的技术指标⑴整流电路工作性能参数⑵整流二极管的性能参数

学习整流电路的时候，关键是把握以上四个参数一、单相半波整流电路①流过管子的正向平均电流②二极管所承受的最大反向电压

IV

UDM

①输出电压的平均值它反映整流电路将交流电压转换成直流电压的大小②脉动系数S反映整流电路输出电压的平滑程度Uz2.单相半波整流电路工作原理tO23u2tO23

uztO23ivtO23

uDＶRL~220V+UZ–u2iD+uD–RL~220Vu2D1D2R二、单相全波整流电路D1D2Rtotototo2323Im2233uzu2uD

izD1导通D2截止D2导通D1截止D1导通D2截止单相半波整流单相全波整流V3RLV4V2V1u1u2ioRLV4V3V2V1+uou2u1三、单相桥式整流输入正半周1.工作原理输入负半周+uo当u<0时，二极管D2、D4导通，D1、D3截止。当交流电源u>0时，二极管D1、D3导通，相当于开关闭合；D2、D4截止；相当于开关断开。totototo2323Im2233uzu2uD

izD1、D3导通D2、D4导通D1、D3导通单相桥式全波整流简化画法+uoRLio~+u2整流桥堆把四只二极管封装在一起称为整流桥~~~+~-

+–现实生活当中，需要直流电源的地方很多。电子设备中

需要直流电源供电（小功率）直流电源的来源？？？干电池由交流市电变为直流电的各种半导体电源（直流稳压电源）直流稳压电源的框图：交流电源变压器整流滤波稳压负载HOME直流电动机需要直流电源供电（大功率）OtuOtuOtuOtuOtu220V单向脉动电压合适的交流电压滤波稳压整流变压器io

+

uo=ucRLV1V4V3V2+u四、滤波电路一、电容滤波1.电路和工作原理C返回电容充电电容放电io

+

uZ=ucRLV1V4V3V2+uV导通时给C充电，V截止时C向RL

放电；滤波后

uZ

的波形变得平缓，平均值提高。电容充电电容放电C2.波形及输出电压当RL=时：OtuZ2当RL

为有限值时：通常取RLC越大UZ

越大RL=为获得良好滤波效果，一般取：(T

为输入交流电压的周期)UZ=1.2U2二、其他形式滤波1.电感滤波RLL~+u2整流后的输出电压：直流分量被电感L短路交流分量主要降在L上电感越大，滤波效果越好2.型滤波L

C1RL~+u2

C2C1、C2

对交流容抗小L对交流感抗很大负载电流小时Um

ωt0第三节晶体三极管1.晶体三极管的结构2.三极管中的电流分配关系和电流放大作用3.三极管的特性曲线及主要参数4.三极管的简易测试一、基本结构NNP基极发射极集电极NPN型BECBECPNP型PPN基极发射极集电极符号：BECIBIEICBECIBIEICNPN型三极管PNP型三极管三极管结构NPNebcebc集电区N发射区N基区Pebc集电结发射结集电极发射极基极基区：最薄，掺杂浓度最低发射区：掺杂浓度最高发射结集电结BECNNP基极发射极集电极结构特点：集电区：面积最大CollegeofPhysicsScience&TechnologyYANGZHOUUNIVERSITYCHINA若使三极管起到放大作用三极管等效PN结电路集电结发射结二、电流分配关系和电流放大作用以基极的小电流来达到控制集电极的大电流放大作用三、1.

输入特性死区电压：硅管0.7V锗管0.3VIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1VO2.输出特性IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O放大区输出特性曲线通常分三个工作区：(1)放大区在放大区有IC=IB

发射结处于正向偏置集电结处于反向偏置晶体管工作于放大状态IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O（2）截止区IB<0以下区域为截止区，有IC0

。发射结处于反向偏置集电结处于反向偏置晶体管工作于截止状态饱和区截止区（3）饱和区当Ube>Uce时发射结处于正向偏置集电结处于正向偏置

晶体管工作于饱和状态此时Uce很小，集电极电流Ic随Uce的增加而很快增大，Ic不受Ib控制而受Uce控制。管子相当于一个开关接通状态。

测量三极管三个电极对地电位，试判断三极管的工作状态。

放大截止饱和例1：（二）主要参数①共发射极直流电流放大倍数表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。1、直流参数②集电极-基极反向截止电流ICbO

Ie=0时，基极和集电极间加规定的反向电压时的集电极电流。ICbO越小，说明晶体管的集电结质量越好。ICbOA+–EC③集电极-射极反向截止电流(穿透电流)ICeOAICEOIB=0+–

Ib=0时，集电极和发射极间加规定的反向电压时的集电极电流。要求ICeO越小越好。注意：和

的含义不同，但在特性曲线近于平行等距并且ICE0较小的情况下，两者数值接近。常用晶体管的

值在20~200之间。2、交流参数①共发射极交流电流放大倍数晶体管的

值在20~100之间为好。②共基极交流电流放大倍数①集电极最大允许电流Icm②集电极-发射极反向击穿电压BUCEO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。指基极开路时，集电极和发射极之间的击穿电压。3.极限参数：使用时不允许超过这些极限参数IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O③集电极最大允许耗散功耗PCM

晶体管工作时由于集电结处于反向连接，所以，电阻很大。当电流流过集电结时集电结就会产生热量，为了集电结的温度不超过规定值，集电结的耗散功率将受到限制，一般应使PC不得超过管子的耗散功率PCM.

PC

PCM=ICUCE

硅管允许结温度约为150C，锗管约为7090C。使用时不允许超过这些极限参数等损耗线

半导体三极管的型号国家标准对半导体三极管的命名如下:3

D

G

110B

第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、

C硅PNP管、D硅NPN管

第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、

G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管用字母表示材料用字母表示器件的种类用数字表示同种器件型号的序号用字母表示同一型号中的不同规格三极管1/12/2023将万用表设置在或挡。用两个表笔交替测试两个管脚阻值都很大，说明另一个管脚是基极。四、三极管的简易测试图2.1.14基极b的判断1、找基极操作方法在下页集电结发射结用两个表笔交替（对调）测试两个管脚，当阻值都很大，说明另一个管脚是基极。1、找基极退出放映，演示操作方法将万用表设置在或挡，用黑表笔放在基极上，红表笔分别和另外两个管脚相接，如果测得两个阻值都很小，说明是NPN型的管子。如果按上述方法测得的结果均为高阻值，则黑表笔所连接的是PNP管的基极。2、判断NPN管型和PNP管型图2.1.14基极b的判断首先确定了三极管的基极和管型。先假定一个待定电极为集电极c（另一个假定为发射极e）接入电路，记下欧姆表的摆动幅度