第五节电子技术基础知识

《电工基础》

第五节电子技术基础知识

培训要点：本节应重点掌握半导体PN结的单向导电性、普通二极管的伏安特性、正负极性的判断方法。理解三极管的结构、工作原理（包括伏安特性曲线）及主要参数。理解并掌握晶闸管的基本结构和工作原理及导通条件。1/11/20251培训难点：整流电路的工作原理。三极管的工作原理。1/11/20252半导体基础知识

1、半导体：指导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。常用半导体材料：硅和锗2、半导体的导电性能：①、具有热敏性和光敏性；即半导体的导电性能随外界温度升高或光照强度增加而明显地增加。②、在纯半导体中渗入微量杂质，半导体的导电能力将成百万倍地加强。3、半导体中的载流子：电子导电和空穴导电。

1/11/202534、杂质半导体及PN结（1）、掺杂后的半导体称为杂质半导体。分二类：①、N型半导体（电子型半导体）：在半导体中渗入少量五价元素。（磷、锑等）②、P型半导体（空穴型半导体）：在半导体中渗入少量三价元素。（硼、铟等）（2）、PN结—半导体器件的构成基础：①、用特殊工艺将P型和N型半导体结合在一起，在交界面上形成一个空间电荷区，称为PN结。②、PN结的特性：单向导电性。（即电流只能从P区流向N区。1/11/20254

一、半导体二极管

PN结加上管壳和引线，就构成半导体二极管，P区引出线端为正极，N区引出线端为负极。（见右上图）

半导体二极管的符号：（右下图）D+—符号1/11/20255（1）正向特性外加正向电压较小，外电场不足以克服内电场对多子扩散的阻力，PN结仍处于截止状态。正向电压大于死区电压后，正向电流

随着正向电压增大迅速上升。通常死区电压硅管约为0.5V，锗管约为0.2V。外加反向电压时，PN结处于截止状态，反向电流

很小。

当反向电压大于击穿电压时，反向电流急剧增加。（2）反向特性二、半导体二极管的伏安特性1/11/202563、二极管的主要特性：单向导电性。当正极处于高电位，负极处于低电位时，二极管处于导通状态，当正极处于低电位，负极处于高电位时，二极管处于高阻状态（即反向截止状态）。在二极管两端加上正向电压时，当所加电压较小时，正向电流很小，二极管呈现的电阻较大，当所加电压较大时，正向电流较大，二极管呈现的电阻很小。正向导通时，硅管电压降约为0.7V，锗管电压降约为0.3V1/11/20257VRVR—+—+正向反向1/11/202584、二极管的主要参数：①、最大整流电流：指长期运行时，允许通过二极管的最大正向电流。提高最大整流电流的方法：安装散热片来降低工作温度。②、最高反向工作电压：指二极管所能承受的最大反向峰值电压。通常为反向击穿电压的一半。③、反向击穿电压：达到这个电压后，二极管将被击穿而损坏。④、反向电流：二极管两端加最高反向工作电压时的电流。1/11/202595、二极管极性的判别方法（正反测）：一般情况，二极管均有极性表示，没有标识的或标识模糊不清的，可根据二极管的单向导电性用万用表检测判断。用万用表R×1K或R×100Ω档，若二极管是好的，当测得的数值很小时，说明二极管正向导通，万用表正极（红笔）所接的管脚为二极管的负极，当测量数值很大时，说明二极管反向截止，万用表正极所接的管脚为二极管的正极。1/11/202510二极管的正向电阻一般为几十到几百欧姆，反向电阻为几十千欧到几百千欧，正反向电阻越大越好。若测得的正反向电阻都为无穷大，表明二极管内部断路；若测得的正反向电阻均为零，表明二极管内部已短路；若测得正反电阻相差不多，表明二极管已损坏。1/11/2025116、晶体二极管的主要用途：整流作用。（安装时必须注意二极管的极性）整流：将交流电转化为直流电的过程。整流器：将交流电转化为直流电的设备。整流器的组成：整流变压器、整流电路、滤波器。各组成作用见教材，应该注意的是在整流过程中滤波器是使输出的脉冲直流电转变为较平稳的直流电。1/11/2025127、整流电路（了解）①、单相半波整流电路；②、单相全波整流电路；③单相桥式整流电路；④三相全波整流电路；1/11/202513二、半导体三极管（晶体三极管）

1、三极管是三端元件，有三个极，分别为基极b、发射极e和集电极c。在模拟电路中主要起放大电流作用。结构：晶体三极管由两个半导体PN结（发射结和集电结）反向串联组成，它分发射区，基区，集电区（下图）；集电极基极发射极集电结发射结集电区基区发射区三极管的结构外形集电极C基极B发射极ENPN型集电极C基极B发射极EPNP型1/11/202514NPN型PNP型箭头方向表示发射结加正向电压时的电流方向分类：1/11/202515晶体三极管的主要功能：电流放大作用（1）产生放大作用的条件内部：a）发射区杂质浓度>>基区>>集电区

b）基区很薄外部：发射结正偏，集电结反偏（2）三极管内部载流子的传输过程a）发射区向基区注入电子，形成发射极电流ieb）电子在基区中的扩散与复合，形成基极电流ibc）集电区收集扩散过来的电子，形成集电极电流ic（3）电流分配关系：

ie=ic+ib

以NPN晶体三极管为例1/11/202516实验表明IC比IB大数十至数百倍，因而有放大作用。IB虽然很小，但对IC有控制作用，IC随IB的改变而改变，（满足关系式：Ic=βIb)表明基极电流对集电极具有小量控制大量的作用，这就是三极管的电流放大作用。1/11/2025172、三极管的特性曲线①、输入特性曲线：P46:图2—631/11/202518②．输出特性曲线（1）放大区：发射结正向偏置，集电结反向偏置（2）截止区：发射结反向偏置，集电结反向偏置

（3）饱和区：发射结正向偏置，集电结正向偏置此时

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3、从三极管的输出特性曲线上可区分工作状态为截止、放大、饱和。可根据三极管各电极的电位来判断其工作状态（见右表）当基极电流有微小变化时集电极电流相应有一较大的变化。晶体三极管处于放大状态的条件：发射结处于正向偏置，集电结处于反向偏置．即对NPN型管而言，应使UBE＞0，UBC＜O；对PNP型管而言，应使UBE＜0，UBC＞O；三极管的工作状态NPN型PNP型放大（发射极正偏，集电极反偏）Uc＞Ub＞UeUc＜Ub＜Ue截止（发射极反偏或零偏，集电极反偏）Uc＞Ub，Ub≤UeUc＜UbUb＞Ue饱和（发射极和集电极都是正偏）Uc＜UbUb＞UeUc＞UbUb＜Ue1/11/2025203、晶体三极管的主要参数：①、电流放大倍数β：通常在20~200之间，β值太小，三极管的电流放大作用太差，但β值太大又使三极管的稳定性能变差。②、穿透电流ICEO：指基极开路，UCE为规定值时，集电极与发射极之间的反向电流。穿透电流随温度的升高而增大。③、集电极与发射极间的反向击穿电压④、集电极最大允许电流⑤、集电极最大消耗功率

1/11/202521三、晶闸管

1、结构：由PNPN四层半导体材料构成，中间形成三个PN结，外接三个极：阳极、阴极和门极（控制极）2、晶闸管的特性：具有单向可控特性。使用时在晶闸管阳极上加上正向电压后不会导通，还必须同时在门极流入足够的门极电流才会正向导通。阳极阴极门极（符号）