电工电子技术与技能课件：常用半导体器件

常用半导体器件

模块一半导体及半导体二极管模块二晶体管的基本原理分析与检测1.掌握半导体导电机理2.了解二极管结构、特性及命名方法3.掌握二极管特性和主要参数。模块一半导体及半导体二极管

【学习目标】

【能力目标】

1.能分析导体导电与半导体导电的差异性原理2.能目测二极管极性3.能用万用表电阻挡检测二极管。【知识探究】

1）半导体：物质根据导电能力强弱可分为导体、半导体和绝缘体三大类。由于半导体的特殊原子结构使得其导电能力介于导体和绝缘体之间，它有很多特点，而其最突出的特点就是其导电能力随外界条件的变化而变化，有时像导体，有时像绝缘体。半导体导电与导体导电不仅导电能力不一样，而且导电方式也有区别，最大区别就是半导体有两种载流子参与导电，而导体只有一种载流子参与导电。目前，制造半导体器件用得最多的是硅和锗两种材料。由于硅和锗的原子排列为单晶体结构，因此用半导体材料制成的半导体管通常也称为晶体管。1.半导体的基本概念

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半导体的导电特性特性应用热敏特性大多数半导体对温度比较敏感，且随温度的升高导电能力增强，电阻减小利用半导体的热敏特性可以制成各种半导体器件，如热敏电阻器光敏特性许多半导体多在受光照射后。导电能力增强，电阻减小利用光敏特性可以制成各种半导体器件，如光敏电阻、光电二极管等掺杂特性在纯净的半导体中掺入微量的某种杂质元素，导电能力会增强很多，电阻急剧减小二极管、三极管都是利用掺杂特性制成的半导体的导电特性模块一半导体及半导体二极管

PN结具有特殊的导电性能，它是构成各种半导体器件的基础。

PN结N型半导体P型半导体2.PN结及其单向导电性

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1）PN结模块一半导体及半导体二极管

2）PN结的单向导电性1.PN结加正向电压—正向导通2.PN结加反向电压——反向截止3.二极管的结构、符号和分类

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二极管的结构图、符号模块一半导体及半导体二极管

种类说明按材料不同分硅二极管硅材料二极管，常用二极管锗二极管锗材料二极管按用途不同分普通二极管常用二极管整流二极管主要用于整流稳压二极管常用于直流电源开关二极管专门用于开关的二极管，常用于数字电路发光二极管能发出可见光，常用于指示信号光电二极管对光有敏感作用的二极管变容二极管常用于高频电路按外壳封装的不同材料分玻璃封装二极管检波二极管一般采用这种封装材料塑料封装二极管大量二极管都采用这种封装材料金属封装二极管大功率整流二极管一般采用这种封装材料二极管的种类二极管伏安特性曲线4.二极管的伏安特性

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二极管加正向电压时导通，电路有电流通过；加反向电压时截止，几乎没有电流通过。即：二极管具有单向导电性，这是二极管最重要的特性，它是由PN结的特性所决定的。二极管正向电阻小，反向电阻大。5.二极管的主要参数

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参数名称符号说明最大整流电流IFM允许通过二极管平均电流的最大值。正常工作时通过二极管电流应小于IFM，否则二极管可能会因过热而损坏最高反向工作电压URM允许加在二极管两端的反向电压的最大值（一般情况下URM=1/2URR）。正常工作时二极管两端所加电压最大值应小于URM，否则二极管将会反向击穿而损坏反向电流IR在规定的反向电压﹙＜URM﹚和环境温度下的反向电流。此值越小，二极管的单向导电性能越好，工作越稳定。对温度很敏感，使用时应注意环境温度不宜过高5.二极管的主要参数

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例题：二极管电路如图所示，判断各电路中二极管V的工作状态，求二极管为硅管时的UAB。5.二极管的主要参数

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解：二极管为硅管，死区电压0.5V,导通电压0.7V。图a：设B点为参考点，假设断开二极管V，因UE=6V，UF=0V，二极管正极的电位大于负极的电位，且UEF=6V>0．5V，所以，二极管正偏导通，二极管两端的电压Uv为0.7V，UAB=6-0.7=5.3V；图b：设B点为参考点，假设断开二极管V，因UE=6V，Uv=0V，二极管负极的电位大于正极的电位，二极管反偏截止，通过二极管的电流为零，所以UAB=UR=0V；图c：设B点为参考点，假设断开二极管V，因UE=6V，UF=12V，二极管正极的电位大于负极的电位，且UFE=12—6V>0.5V，所以，二极管正偏导通，二极管两端的电压Uv为0.7V，UAB=0.7+6=6.7V。【技能训练】

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二极管的识别用万用表检测二极管的极性与好坏

检测方法：将万用表转换开关拨到电阻挡，一般用R×100挡或R×1k挡(R×l挡电流较大，R×10k挡电压较高，都容易损坏管子)。对调红、黑表笔，分别测出二极管的正、反向电阻。模块一半导体及半导体二极管

二极管好坏的判别方法：上述检测中，如果两次测量的阻值相差很大，说明该二极管性能良好；如果两次测量的阻值都很小，说明二极管已被击穿；如果两次测量的阻值都很大，说明二极管内部已经断路；如果两次测量的阻值相差不大，说明二极管性能欠佳。二极管正、负极的判别方法：上述检测中，如果二极管性能良好，那么根据测量阻值小的那一次的表笔接法(称为正向连接)，判断出与黑表笔连接的一端是二极管的正极，与红表笔连接的一端是二极管的负极。模块一半导体及半导体二极管

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【知识拓展】

稳压二极管是一种特殊的二极管，它正常工作在PN结的反向击穿区，其特点是反向电流在一定范围内变化时稳压管两端的电压几乎不变。稳压管型号有2CW、2DW等系列，它的文字符号为V,其外形和符号如图所示。模块一半导体及半导体二极管

发光二极管通常有砷化镓、磷化镓等半导体材料制成，它在通过正向电流时会发光。发光二极管根据所用的发光材料不同，可以发出红、绿、黄、蓝、橙等不同颜色的光。由于其具有亮度高、电压低、体积小、可靠性高、使用寿命长、响应速度快、颜色鲜艳等特点，常被用来作为电路通、断及工作指示。发光二极管广泛应用于数码显示、电气设备的指示灯等，红外发光二极管主要用于光电传感技术。发光二极管的型号有2EF31、2EF201等。发光二级管通常用透明的塑料封装，管脚长的为正极，管脚短的为负极。其符号和外形如图所示模块一半导体及半导体二极管

【知识拓展】

光电二极管又称光敏二极管，它能将光信号转化为电信号。其工作时需加反向电压，在光照时能产生电流，且电流随着光照强度的增强而上升。它的管壳上开设一个玻璃窗口，以便接受光线的照射。若二极管加上反向电压，无光照时，二极管不导通；受到光线照射时，光电二极管导通。面积较大的光电二极管可制成光电池。光电二极管常用于可见光接收、红外光接收及光电转换的自动控制、报警、计数等。模块一半导体及半导体二极管

【知识拓展】

变容二极管具有显著的变容效应，当其加上反向电压时，其PN结的结电容会随着反向电压的变化而变化。当电压增高时，结电容减小，反之增加；此外还与它本身的工艺有关。变容二极管常用于高频振荡电路中，例如：用在电视机电调谐高频头的调谐电路中，通过改变反向偏置电压来选择电视频道。变容二极管的型号有2AC、2CC、2CE等系列。其符号和外形如图所示模块一半导体及半导体二极管

【知识拓展】

开关二极管和前述普通二极管的导电特性相同，即正偏导通，反偏截止。二极管的这一特性可以起到接通或关断的作用。开关二极管和普通二极管的不同之处在于通过特殊的工艺使开关二极管的开关时间非常短（硅管仅几个纳秒），即它的开关速度非常高，因而被广泛应用于脉冲电路和自动控制电路中。开关二极管的型号有2CK、2AK等系列，其符号和外形如图所示。【课堂小结】1.半导体2.PN结及单向导电性3.二极管的结构4.伏安特性5.主要参数6.识别与检测模块一半导体及半导体二极管

常用半导体器件

模块一半导体及半导体二极管模块二晶体管的基本原理分析与检测1.掌握晶体管工作导电特性2.了解晶体管结构、特性、命名方法3.掌握晶体管基本作用和主要参数模块二晶体管的基本原理分析与检测

【学习目标】

【能力目标】

1.能够分析和判断晶体管工作状态2.能目测晶体管管脚极性3.能用万用表电阻挡检测晶体管【知识探究】

1.晶体管的结构、符号和类型

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按照两个PN结的组合方式不同，晶体管分为NPN型和PNP型两大类，其结构和图形符号如图所示模块二晶体管的基本原理分析与检测

常见的三极管外形模块二晶体管的基本原理分析与检测

类型：

（1）依据制造材料的不同，分为锗管和硅管。硅管受温度影响小，性能稳定，用得较为广泛。（2）依据晶体管内部结构的不同，分为NPN型和PNP型两类。硅管多数是NPN型，且采用平面工艺制造；锗管多数PNP型,且采用合金工艺制造。（3）依据工作频率不同，分为高频管（工作频率≥3MHZ）和低频管（工作频率﹤3MHZ）。（4)依据功率不同，分为小功率管（耗散功率和﹤1W）大功率管(耗散功率和≥1W)。（5）依据用途的不同，分为普通管和开关管。2.晶体管的电流放大作用

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要使晶体管具有正常的电流放大作用，必须在其发射结上加正向电压

，在集电结上加反向电压。由于NPN型PNP型晶体管极性不同，所以外加电压的极性也不同，如图所示。a)NPN型三极管b)PNP型三极管电流放大作用根据基尔霍夫定律，将晶体管用以假想的封闭曲面包围起来，则流进封闭曲面的电流应等于流出封闭曲面的电流。在NPN型晶体管中IB、IC是流进，在PNP型晶体管中IB、IC是流出。无论是NPN型还是PNP型，都是3．晶体管的伏安特性(a)输入特性曲线（b）输出特性曲线模块二晶体管的基本原理分析与检测

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1．截止区：IC≈0，称它为穿透电流ICEO,集电极与发射极之间相当于断路。2．放大区为平直部分的线性区域，几乎与横轴平行。需要的条件是发射结正偏，集电结反偏。这个区域的特点是一IB定时，IC的大小与基本无关，具有恒流特性；IB改变时，IC也随着改变，IC受IB控制，具有电流放大作用，ΔIC=ßΔIB。c极与e极之间的等效电阻线性可变，相当于一可变电阻。电阻的大小受基极电流控制。基极电流增大，c极与e极之间的等效电阻变小，反之则大。3．饱和区输出特曲线的左侧阴影部分，包括曲线的上升和弯曲部分。条件是发射结和集电结都处于正偏状态，此区特点是UCE很低，IC不受IB控制，三极管失去放大作用，集电极和发射极相当于一个接通的开关。4．晶体管的主要参数（1）电流放大系数共发射极交流电流放大系数共发射极直流电流放大系数hFE

（2）极间反向电流集电极—基极反向饱和电流ICBO集电极—发射极反向饱和电流ICEO

（3）极限参数集电极最大允许电流ICM反向击穿电压U(BR)CEO

集电极最大耗散功率PCM

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【技能训练】

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识别：一般晶体管管脚的排列是有一定规律的，根据这一规律，可以很方便地识别管脚极性。下表为常见晶体管的管脚排布规律模块二晶体管的基本原理分析与检测

万用表判别晶体管极性万用表测试小功率管时，一般选用R×100挡或R×1k挡；测大功率管时可选用R×10挡。