2.4.6半导体分立器件1

2.4.6半导体分立器件常用半导体及其分类常用半导体及其分类分立半导体器件从20世纪50年代问世，发挥了重大的作用。但是集成电路的广泛使用，在不少场合取代了分立元件。可是分立元件仍有它的用武之地。常用半导体及其分类类别半导体二极管双极性三极管晶闸管场效应管二极管的种类：按照材料分：锗二极管硅二极管砷化镓二极管二极管的种类：按照结构分：点接触二极管面接触二极管

二极管的种类：按用途分 稳压二极管 变容二极管 发光二极管 光电二极管硅二极管（低漏电）锗二极管点接触锗二极管

变容二极管稳压二极管发光二极管发光二极管光电二极管贴片二极管激光二极管二极管的一般符号

发光二极管

稳压二极管

光电二极管

变容二极管

隧道二极管

温度效应二极管

tº

双向击穿二极管

磁敏二极管

体效应二极管

双向二极管

交流开关二极管二极管的符号二极管的命名方式第一部分数字字母字母(汉拼)数字字母(汉拼)

电极数材料和极性器件类型序号规格号2—二极管第二部分第三部分A—锗材料N型B—锗材料P型C—硅材料N型D—硅材料P型P—普通管W—稳压管Z—整流管K—开关管U—光电管第四部分第五部分例：

2CP2AP2CZ2CW

普通硅二极管普通锗二极管硅整流二极管硅稳压二极管三、半导体二极管的几个主要参数简介

1.最大整流电流IF

2.反向击穿电压VBR

3.反向电流IR

半导体二极管的几个主要参数简介

1.最大整流电流IFM管子长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。

2.反向击穿电压VBR指管子反向击穿时的电压值

3.反向电流IR(sat)管子未击穿时的反向直流电流

IR(sat)的数值愈小，管子的单向导电性能愈好。过度

2.反向击穿电压VBR

1.最大整流电流IFM

3.反向电流IR(sat)

半导体二极管的几个主要参数简介4.极间电容

2.反向击穿电压VBR

3.反向电流IR(sat)

4.最高工作频率fM二极管具有单向导电性的最高工作频率。

1.最大整流电流IFM

fM的数值主要由管子的极间电容的大小决定。二极管极间电容的形成可参考康华光编《电子技术基础》模拟部分(第四版)有关章节。

半导体二极管的几个主要参数简介考虑极间电容的等效电路考虑了极间电容后,二极管的等效电路如右图所示。rC

PN结电阻,正向偏置时为正向电阻,反向偏置时为反向电阻。

PN结的极间电容很显然,若C较大而电路的工作频率又较高,由电容器的特性知二极管将失去单向导电性的功能。

2.反向击穿电压VBR

1.最大整流电流IFM

3.反向电流IR(sat)

4.最高工作频率fM

半导体二极管的几个主要参数简介二极管的管脚判断1、目测法2、测量法1.目测判别极性触丝半导体片三、二极管的测量

1、测量原理二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，然后判别“+”、“－”极引脚，在接入电路时二极管引脚的极性是不能接反的。二极管的测量

1、测量原理所谓正向连接，即电源的“+”极通过限流电阻与二极管的“+”极连接，电源的“－”极与二极管的“－”连接；反向连接刚好和正向连接相反.二极管是一种工作在正向导通(即正向电阻小)反向截止(反向电阻大)的元器件，这两个电阻数值相差越大，表明二极管的质量越好。测量二极管即应用此原理。2、测量方法

表笔的连接二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，然后判别“+”、“－”极引脚，在接入电路时二极管引脚的极性是不能接反的。二极管的测量

2、测量方法

(2)把红表笔和黑表笔分别与二极管的两引脚连接，观察其阻值并记下；然后把两表笔对调再与二极管两引脚连接，再次观察并记录下阻值.

(1)把万用表打至电阻档(

档)并调到1k的量程上；数字式万用表1k红表笔黑表笔11100.001100.00表笔的连接二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，然后判别“+”、“－”极引脚，在接入电路时二极管引脚的极性是不能接反的。二极管的测量

2、测量方法

(1)把万用表打至电阻档(

档)并调到1k的量程上；数字式万用表1k11100.000050.00

(2)把红表笔和黑表笔分别与二极管的两引脚连接，观察其阻值并记下；然后把两表笔对调再与二极管两引脚连接，再次观察并记录下阻值.表笔的连接二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，然后判别“+”、“－”极引脚，在接入电路时二极管引脚的极性是不能接反的。二极管的测量

2、测量方法数字式万用表1k0000.001100.000050.00

(3)质量判别:测得阻值大的越大，阻值小的越小，表示管子质量好;若两值相差不大(都很小或都很大),则表示管子有问题，不能使用;

(4)极性判别：测得阻值小时，黑笔所接二极管的那端引脚是二极管的“+”极，红笔所接二极管的那端引脚是二极管的“－”极.+－注意:万用表的黑笔其实是接表内电池的“+”极，而红笔是接表内电池的“－”极,这一点很多同学会搞错的。+－注意:用指针式万用表测量方法完全相同。注意：测量时不要用手指捏着管脚和笔，这样人体的电阻就相当于与二极管并联，会影响测量的准确度。二极管测量结束页二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，然后判别“+”、“－”极引脚，在接入电路时二极管引脚的极性是不能接反的。二极管的测量

2、测量方法数字式万用表1k0000.001100.000050.00

(3)质量判别:测得阻值大的越大，阻值小的越小，表示管子质量好;若两值相差不大(都很小或都很大),则表示管子有问题，不能使用;

(4)极性判别：测得阻值小时，黑笔所接二极管的那端引脚是二极管的“+”极，红笔所接二极管的那端引脚是二极管的“－”极.+－注意:万用表的黑笔其实是接表内电池的“+”极，而红笔是接表内电池的“－”极,这一点很多同学会搞错的。+－注意:用指针式万用表测量方法完全相同。注意：测量时不要用手指捏着管脚和笔，这样人体的电阻就相当于与二极管并联，会影响测量的准确度。三极管三极管的常用主要参数三

极

管三极管的特性三极管的检测半导体器件的命名方式三极管的外型

半导体三极管

一、三极管基本结构BECNNP基极发射极集电极NPN型PNP集电极基极发射极BCEPNP型BECNNP基极发射极集电极基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面积较大发射区：掺杂浓度较高半导体器件的命名方式第一部分数字字母字母(汉拼)数字字母(汉拼)电极数材料和极性器件类型序号规格号2—二极管3—

三极管第二部分第三部分A—锗材料N型B—锗材料P型C—硅材料N型D—硅材料P型A—锗材料PNPB—锗材料NPNC—硅材料PNPD—硅材料NPNP—普通管W—稳压管K—开关管Z—整流管U—光电管X—低频小功率管G—高频小功率管D—低频大功率管A—高频大功率管第四部分第五部分例：

3AX313DG12B3DD6PNP低频小功率锗三极管NPN高频小功率硅三极管NPN低频大功率硅三极管

3CG

3AD3DK

PNP高频小功率硅三极管PNP低频大功率锗三极管NPN硅开关三极管三极管的识别和检测1.三极管极性的判别2.三极管性能的检测(2)用指针式万用表判别极性(1)

用万用表的hFE挡检测

值(2)用晶体管图示仪或直流参数测试表检测

(略)(1)目测判别极性(3)用指针式万用表检测穿透电流的检测反向击穿电压的检测放大能力的检测目测判别三极管极性EBCECBEBCBECEBC

用指针式万用表判断三极管极性红表笔是(表内电源)负极黑表笔是(表内电源)正极基极B的判断：当黑（红）表笔接触某一极，红（黑）表笔分别接触另两个极时，万用表指示为低阻，则该极为基极，该管为NPN（PNP）。在R100或

R1k

挡测量测量时手不要接触引脚C、E极的判断：基极确定后，比较B与另外两个极间的正向电阻，较大者为发射极E，较小者为集电极C。用万用表的

hFE挡检测

值1.若有ADJ挡，先置于ADJ挡进行调零。拨到hFE挡。将被测晶体管的C、B、E三个引脚分别插入相应的插孔中（TO-3封装的大功率管，可将其3个电极接出3根引线，再插入插孔）。从表头或显示屏读出该管的电流放大系数

。三极管放大能力的检测1k硅管：100k

锗管：20k

01k硅管：100k

锗管：20k

0PNPNPN指针偏转角度越大，则放大能力越强用万用表检测穿透电流ICEO通过测量C、E间的电阻来估计穿透电流

ICEO的大小。一般情况下，中、小功率锗管C、E间的电阻>10k

；大功率锗管C、E间的电阻>1.5k

；硅管C、E间的电阻>100k

（在R

10k

挡测量）。1k

01k

0检测反向击穿电压U(BR)CEO反向击穿电压低于50V的晶体管,可按图示电路检测。39k

5.1k

LED10~50VAB2SA1015增大电源电压，当发光二极管LED亮时，A、B之间的电压即为晶体管的反向击穿电压。39k

5.1k

LED10~50VAB2SA1015三极管的特性iC

/mAuCE

/V50µA40µA30µA20µA10µAIB=0O24684321uBE/ViB/

AO输入特性输出特性三极管的参数1.常用国产高频小功率晶体管的主要参数部分进口高频小功率晶体管的主要参数2.部分国产高频中、大功率晶体管的主要参数部分进口高频中、大功率晶体管的主要参数3.部分国产低频小功率晶体管的主要参数部分进口中、低频小功率晶体管的主要参数5.常用国产低频大功率晶体管的主要参数6.常用国产小功率开关晶体管的主要参数7.部分高反压大功率开关晶体管的主要参数及封装形式部分进口中、低频大功率晶体管的主要参数8.常用大功率互补对管的主要参数常用中、小功率互补对管及其主要参数网上查询http://http://http://http://http：//部分三极管的外型场效应管概述场效应管是另一种具有正向受控作用的半导体器件。它体积小、工艺简单，器件特性便于控制，是目前制造大规模集成电路的主要有源器件。场效应管与三极管主要区别：场效应管输入电阻远大于三极管输入电阻。场效应管是单极型器件（三极管是双极型器件）。场效应管分类：MOS场效应管结型场效应管3.1MOS场效应管P沟道（PMOS）

N沟道（NMOS）

P沟道（PMOS）

N沟道（NMOS）

MOSFET增强型（EMOS）

耗尽型（DMOS）

N沟道MOS管与P沟道MOS管工作原理相似，不同之处仅在于它们形成电流的载流子性质不同，因此导致加在各极上的电压极性相反。N+N+P+P+PUSGD3.1.1增强型MOS场效应管

N沟道EMOSFET结构示意图源极漏极衬底极

SiO2绝缘层金属栅极P型硅衬底SGUD电路符号l沟道长度W沟道宽度场效应管晶闸管半控器件—晶闸管1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管。1957年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品。1958年商业化。开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代。20世纪80年代以来，开始被全控型器件取代。能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位。晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流器（SiliconControlledRectifier——SCR）晶闸管（Thyristor）别名：可控硅（SCR)

（Silicon

ControlledRectifier）

它是一种大功率半导体器件，它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。

体积小、重量轻、无噪声、寿命长、容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）。

特点晶闸管是在晶体管基础上发展起来的大功率器件它有四层，三个结，三个引出极阳极(A)，阴极(K),控制极(G)阳极阴极控制极晶闸管可看成有PNP和NPN型两个晶体管联接而成晶闸管工作原理原理1)晶闸管阳极A与阴极K之间加正向电压，控制极断开，两个三极管均无基极电流，晶闸管不导通。2)在控制极G与阴极K之间加正向电压，当IG到达一定数值，T2首先导通：IB2=IG，IC2=IB2=IG又：IB2=IC1,随后T2导通，IC1与IG一起进入T2的基极后再次放大。该过程在极短时间内连锁循环进行，晶闸管瞬间全部饱和导通。等效电路一、工作原理1、结构A（阳极）P1P2N1三个

PN结N2四层半导

体K（阴极）G（控制极）符号AKGGKP1P2N1N2APPNNNPAGK2、工作原理示意图APPNNNPGKi

gßi

gßßig工作原理分析KAGT1T2应用领域：逆变整流（交流直流）斩波（直流交流）变频（交流交流）（直流直流）此外还可作无触点开关等结论晶闸管具有单向导电性（正晶闸管一旦导通，控制极失去作用。若使其关断，必须降低UAK或加大回路电阻，把阳极电流减小到维持电流以下。向导通条件：A、K间加正向电压，G、K间加触发信号）；图1-6晶闸管的外形、结构和电气图形符号a)外形b)结构c)电气图形符号外形有螺栓型和平板型两种封装。有三个联接端。螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便。平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。晶闸管外型常用晶闸管的结构螺栓型晶闸管晶闸管模块平板型晶闸管外形及结构部分晶闸管的型号与参数型号通态平均电流IT(AV)(A)断态重复峰值电压UDRM(V)反向重复峰值电压URRM(V)额定结温TJM(℃

)门极触发电流IGT(mA)门极触发电压VGT(V)断态电压临界上升率通态电流临界上升率浪涌电流ITSM(A)门极不触发电流IGD(mA)门极不触发电压VGD(V)门极正向峰值电流IGFM(A)KP5050100~30001008~150<3.5305094010.15/KP10010011510~250<410080188010.15/KP50050011520~300<510080942010.154集成电路引言半导体器件物理基础：包括PN结的物理机制、双极管、MOS管的工作原理等器件小规模电路大规模电路超大规模电路甚大规模电路电路的制备工艺：光刻、刻蚀、氧化、离子注入、扩散、化学气相淀积、金属蒸发或溅射、封装等工序引言

什么是集成电路？(相对分立器件组成的电路而言)

把组成电路的元件、器件以及相互间的连线放在单个芯片上，整个电路就在这个芯片上，把这个芯片放到管壳中进行封装，电路与外部的连接靠引脚完成。集成电路的基本分类数字集成电路：逻辑电路、微处理器、存储器模拟集成电路：借口电路、光电器件、音频/视频电路、线形电路。根据集成电路规模的大小分(1)小规模集成电路（SmallScaleIntegration，SSI）

小规模集成电路通常指含逻辑门个数小于10门(或含元件数小于100个)的电路。(2)中规模集成电路（MediumScaleIntegration，MSI）

中规模集成电路通常指含逻辑门数为10门～99门(或含元件数100个～999个)的电路。(3)大规模集成电路（LargeScaleIntegration，LSI）

大规模集成电路通常指含逻辑门数为1000门～9999门(或含元件数1000个～99999个)的电路。(4)超大规模集成电路（VeryLargeScaleIntegration，VLSI）

超大规模集成电路通常指含逻辑门数大于10000门(或含元