電子元器件基礎(chǔ)知識(shí)課件

1、主要學(xué)習(xí)內(nèi)容：1電阻的特性、作用、分類及標(biāo)識(shí)。2電容的特性、作用、分類及標(biāo)識(shí)。3電感的特性、作用、分類及標(biāo)識(shí)。 4. 半導(dǎo)體的基本知識(shí)5二極管的特性、作用、分類及標(biāo)識(shí)。6三極管的特性、作用、分類及標(biāo)識(shí)。 7. 場效應(yīng)管簡介.第1頁，共45頁。1.電阻(器):( 一 ) 電阻的英文縮寫: ( Resistor )( 二 ) 電阻的國際標(biāo)準(zhǔn)單位: 歐姆 ( ) 電阻的常見單位: 千歐 ( K )、兆歐 ( M )( 三 ) 電阻的單位換算: 1M =103K =106第2頁，共45頁。( 四 ) 電阻的特性: 歐姆定律( U=RI ):線性電阻兩端的電壓與流過電阻的電流成正比。( 五 ) 電阻的作

2、用: 分壓和限流。 第3頁，共45頁。( 六 ) 電阻的分類: 電阻材料: 碳膜電阻，金屬膜電阻，線繞電阻，水泥電阻，厚膜晶片電阻等。 溫度特性: 一般電阻和熱敏電阻(又分為正溫度系數(shù)的PTC電阻和負(fù)溫度系數(shù)的NTC電阻)。第4頁，共45頁。1.電阻(器):( 七 ) 常見的幾種電阻:第5頁，共45頁。(八)電阻的標(biāo)識(shí):色碼電阻的標(biāo)識(shí)碼第6頁，共45頁。晶片電阻的標(biāo)識(shí):第7頁，共45頁。2.電容(器):( 一 ) 電容的英文縮寫: C ( Capacitor )( 二 ) 電容的國際標(biāo)準(zhǔn)單位: 法拉 ( F ) 電容的常見單位: 毫法( mF )、微法( uF )、納法( nF )、皮法( p

3、F )( 三 ) 電容的單位換算: 1F =103 mF=106uF=109nF=1012pF第8頁，共45頁。2.電容(器):( 四 ) 電容的特性: 通交、隔直，儲(chǔ)存電勢能。( 五 ) 電容的作用: 隔直流，旁路，耦合，瀘波，充放電。( 六) 電容的分類: 根據(jù)極性: 分為有極性和無極性電容。 根據(jù)材質(zhì): 分為電解電容，陶瓷電容等。 第9頁，共45頁。2.電容(器):第10頁，共45頁。( 七 ) 常見的幾種電容:第11頁，共45頁。( 八 ) 電容的標(biāo)識(shí):第12頁，共45頁。( 九) 電容的標(biāo)識(shí): 鋁電解電容: 鋁電解電容在經(jīng)過剪腳處理之前，較長的一腳為正極。剪腳后有標(biāo)識(shí)的一腳為負(fù)極。電

4、容值及耐壓值等參數(shù)會(huì)直接標(biāo)識(shí)在電容的塑膠封套上面。 鉭電解電容: 鉭電解電容有標(biāo)識(shí)的一腳為電容的正極。 積層電容: 積層電容一般沒有標(biāo)識(shí)和極性。 電容代碼法標(biāo)識(shí)時(shí)注意第三位是9時(shí)表示0.1。第13頁，共45頁。3.電感(器):( 一 ) 電感的英文縮寫: L ( Inductance )( 二 ) 電感的國際標(biāo)準(zhǔn)單位: 亨利 ( H ) 電感的常見單位: 毫亨( mH )、微亨( uH )、納亨( nH )( 三 ) 電感的單位換算: 1H =103 mH=106uH=109nH第14頁，共45頁。( 四 ) 電感的特性: 通直、阻交，儲(chǔ)存電場能。( 五 ) 電感的作用: 扼流，瀘波，陷波，振

5、蕩。( 六) 電感的分類: 根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為空心電感和磁芯電感(磁芯電感又可分為鐵芯電感，銅芯電感等。) 第15頁，共45頁。( 七 ) 電感的標(biāo)識(shí): 電感沒有極性的限制，對(duì)於一般空芯電感及鐵芯電感都沒有特定的標(biāo)識(shí)，對(duì)于色碼電感的標(biāo)識(shí)，可參見下頁。第16頁，共45頁。色碼電感的標(biāo)識(shí)碼第17頁，共45頁。一:從導(dǎo)電性能上看，物質(zhì)材料可分為三大類：導(dǎo)體： 電阻率 109 cm半導(dǎo)體：電阻率介于前兩者之間。 目前制造半導(dǎo)體器件的材料用得最多的有：硅和鍺兩種4.半導(dǎo)體的基本知識(shí)1、本征半導(dǎo)體沒有雜質(zhì)和缺陷的半導(dǎo)體單晶，叫做本征半導(dǎo)體。2、本征激發(fā)當(dāng)溫度升高時(shí)，電子吸收能量擺脫共價(jià)鍵而形成一對(duì)電子和空穴的

6、過程，稱為本征激發(fā)。 多數(shù)現(xiàn)代電子器件是由性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的半導(dǎo)體材料制成的。 第18頁，共45頁。二、雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)， 就會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著的變化。因摻入雜質(zhì)不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為空穴（P）型半導(dǎo)體和電子（N）型半導(dǎo)體兩大類。1、P型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入少量的三價(jià)元素雜質(zhì)就形成P型半導(dǎo)體，P型半導(dǎo)體的多數(shù)載流子是空穴，少數(shù)載流子是電子。2、N型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入少量的五價(jià)元素雜質(zhì)就形成N型半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體的多數(shù)載流子是電子，少數(shù)載流子是空穴。第19頁，共45頁。三、PN結(jié)及其形成過程在雜質(zhì)半導(dǎo)體中， 正負(fù)電荷數(shù)是相等的，它們的作用相互抵消

7、，因此保持電中性。1、載流子的濃度差產(chǎn)生的多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合后，在它們的交界處就出現(xiàn)了電子和空穴的濃度差，N型區(qū)內(nèi)的電子很多而空穴很少，P型區(qū)內(nèi)的空穴很多而電子很少，這樣電子和空穴都要從濃度高的地方向濃度低的地方擴(kuò)散，因此，有些電子要從N型區(qū)向P型區(qū)擴(kuò)散， 也有一些空穴要從P型區(qū)向N型區(qū)擴(kuò)散。2、電子和空穴的復(fù)合形成了空間電荷區(qū)電子和空穴帶有相反的電荷，它們在擴(kuò)散過程中要產(chǎn)生復(fù)合（中和），結(jié)果使P區(qū)和N區(qū)中原來的電中性被破壞。 P區(qū)失去空穴留下帶負(fù)電的離子，N區(qū)失去電子留下帶正電的離子， 這些離子因物質(zhì)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，它們不能移動(dòng)，因此稱為空間電荷，它們集中在P區(qū)和N區(qū)的交

8、界面附近，形成了一個(gè)很薄的空間電荷區(qū)，這就是所謂的PN結(jié)。第20頁，共45頁。3、空間電荷區(qū)產(chǎn)生的內(nèi)電場E又阻止多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)在空間電荷區(qū)后，由于正負(fù)電荷之間的相互作用，在空間電荷區(qū)中形成一個(gè)電場，其方向從帶正電的N區(qū)指向帶負(fù)電的P區(qū)，由于該電場是由載流子擴(kuò)散后在半導(dǎo)體內(nèi)部形成的，故稱為內(nèi)電場。因?yàn)閮?nèi)電場的方向與電子的擴(kuò)散方向相同，與空穴的擴(kuò)散方向相反，所以它是阻止載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的。 綜上所述，PN結(jié)中存在著兩種載流子的運(yùn)動(dòng)。一種是多子克服電場的阻力的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)；另一種是少子在內(nèi)電場的作用下產(chǎn)生的漂移運(yùn)動(dòng)。因此，只有當(dāng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，空間電荷區(qū)的寬度和 內(nèi)建電場才能相對(duì)穩(wěn)定。

9、 由于兩種運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流方向相反，因而在無外電場或其他因素激勵(lì)時(shí)，PN結(jié)中無宏觀電流。第21頁，共45頁。PN結(jié)在外加電壓的作用下，動(dòng)態(tài)平衡將被打破，并顯示出其單向?qū)щ姷奶匦浴?、外加正向電壓當(dāng)PN結(jié)外加正向電壓時(shí)，外電場與內(nèi)電場的方向相反，內(nèi)電場變?nèi)?，結(jié)果使空間電荷區(qū)（PN結(jié)）變窄。同時(shí)空間電荷區(qū)中載流子的濃度增加，電阻變小。這時(shí)的外加電壓稱為正向電壓或正向偏置電壓用VF表示。在VF作用下，通過PN結(jié)的電流稱為正向電流IF。外加正向電壓的電路如圖所示。 第22頁，共45頁。2、外加反向電壓當(dāng)PN結(jié)外加反向電壓時(shí)，外電場與內(nèi)電場的方向相同，內(nèi)電場變強(qiáng)，結(jié)果使空間電荷區(qū)（PN結(jié)）變寬, 同時(shí)空間

10、電荷區(qū)中載流子的濃度減小，電阻變大。這時(shí)的外加電壓稱為反向電壓或反向偏置電壓用VR表示。在VR作用下，通過PN結(jié)的電流稱為反向電流IR或稱為反向飽和電流IS。如下圖所示。 第23頁，共45頁。5.二極管:( 一 ) 二極管的英文縮寫: D ( Diode )( 二 ) 二極管的分類: 二極管按材質(zhì)分可分為硅二極管和鍺二極管。二極管按用途可分為整流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管、光電二極管和變?nèi)荻O管等等。第24頁，共45頁。( 三 ) 二極管的結(jié)構(gòu): 二極管是由一個(gè)PN結(jié)加上電極引線和管殼構(gòu)成的半導(dǎo)體器件。 第25頁，共45頁。( 四 ) 二極管的特性:二極管的主要特性是單向?qū)щ娦?/p>

11、，也就是在正向電壓的作用下，導(dǎo)通電阻很?。欢诜聪螂妷鹤饔孟聦?dǎo)通電阻極大或無窮大。 不同材質(zhì)及不同用途的二極管又有它各自的特殊性: 硅二極管:硅二極管在兩極加上正電壓(即P區(qū)為正電壓)，且電壓大於0.6V時(shí)才能導(dǎo)通，導(dǎo)通后電壓保持在0.6V0.8V。工程分析時(shí)常取用的電壓為0.7V。第26頁，共45頁。 鍺二極管: 鍺二極管在兩極加上正電壓(即P區(qū)為正電壓)，且電壓大於0.2V時(shí)才能導(dǎo)通，導(dǎo)通后電壓保持在0.2V0.3V。工程分析時(shí)常取用的電壓為0.2V。 變?nèi)荻O管: 變?nèi)荻O管的結(jié)電容可以隨外加反向電壓的 變化而變化。 發(fā)光二極管: 其導(dǎo)通時(shí)可發(fā)出可見光。 光電二極管: 其反向結(jié)電阻隨外界

12、光線強(qiáng)度的變化而變化。第27頁，共45頁。( 五 ) 二極管的作用: 整流: 將交流電(信號(hào))轉(zhuǎn)換成直流電(信號(hào)) 檢波: 用於高頻信號(hào)的解調(diào)(信號(hào)轉(zhuǎn)換) 發(fā)光: 用於裝飾或各種信號(hào)指示 變?nèi)? 用於各種自動(dòng)調(diào)諧電路 限壓: 用於限制信號(hào)的幅度第28頁，共45頁。穩(wěn)壓二極管 穩(wěn)壓二極管在電路中常用“ZD”加數(shù)字表示，如：ZD5表示編號(hào)為5的穩(wěn)壓管。 1、穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理：穩(wěn)壓二極管的特點(diǎn)就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。這樣，當(dāng)把穩(wěn)壓管接入電路以后，若由于電源電壓發(fā)生波動(dòng)，或其它原因造成電路中各點(diǎn)電壓變動(dòng)時(shí)，負(fù)載兩端的電壓將基本保持不變。 2、故障特點(diǎn)：穩(wěn)壓二極管的故障主要表現(xiàn)在開路、

13、短路和穩(wěn)壓值不穩(wěn)定。在這3種故障中，前一種故障表現(xiàn)出電源電壓升高；后2種故障表現(xiàn)為電源電壓變低到零伏或輸出不穩(wěn)定。 第29頁，共45頁。( 六 ) 常見二極管的形狀與標(biāo)識(shí):第30頁，共45頁。極性的識(shí)別方法：二極管的識(shí)別很簡單，小功率二極管的N極（負(fù)極），在二極管外表大多采用一種色圈標(biāo)出來，有些二極管也用二極管專用符號(hào)來表示P極（正極）或N極（負(fù)極），也有采用符號(hào)標(biāo)志為“P”、“N”來確定二極管極性的。發(fā)光二極管的正負(fù)極可從引腳長短來識(shí) 別，長腳為正,短腳為負(fù). 測試注意事項(xiàng)：用數(shù)字式萬用表去測二極管時(shí)，紅表筆接二極管的正極，黑表筆接二極管的負(fù)極，此時(shí)測得的阻值才是二極管的正向?qū)ㄗ柚?，指針?/p>

14、萬用表的表筆接法剛好相反.第31頁，共45頁。6.三極管:( 一 ) 三極管的英文縮寫: T，BG，Q( 二 ) 三極管的分類:按照頻率分，有高頻管、低頻管； 按照功率分，有小、中、大功率管；按照半導(dǎo)體材料分，有硅管、鍺管；根據(jù)結(jié)構(gòu)不同， 又可分成NPN型和PNP型等等。(三)三極管主要的電路作用:信號(hào)放大電子開關(guān)第32頁，共45頁。它是由兩個(gè) PN結(jié)的三層半導(dǎo)體制成的。中間是一塊很薄的P型半導(dǎo)體(幾微米幾十微米)，兩邊各為一塊N型半導(dǎo)體。從三塊半導(dǎo)體上各自接出的一根引線就是BJT的三個(gè)電極，它們分別叫做發(fā)射極e、基極b和集電極c，對(duì)應(yīng)的每塊半導(dǎo)體稱為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)。雖然發(fā)射區(qū)和集電區(qū)都

15、是N型半導(dǎo)體，但是發(fā)射區(qū)比集電區(qū)摻的雜質(zhì)多。在幾何尺寸上， 集電區(qū)的面積比發(fā)射區(qū)的大，這從圖3.1也可看到，因此它們并不是對(duì)稱的。BJT工作于放大狀態(tài)的基本條件：發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。三極管的內(nèi)部載流子的傳輸過程第33頁，共45頁。由于發(fā)射結(jié)外加正向電壓VEE，因此發(fā)射結(jié)的空間電荷區(qū)變窄，這時(shí)發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子電子不斷通過發(fā)射結(jié)擴(kuò)散到基區(qū)， 形成發(fā)射極電流IE，其方向與電子流動(dòng)方向相反，如圖3.2所示。集電結(jié)外加反向電壓，其集電結(jié)的內(nèi)電場非常強(qiáng)，且電場方向從C區(qū)指向B區(qū)。使集電區(qū)的電子和基區(qū)的空穴很難通過集電結(jié)，但對(duì)基區(qū)擴(kuò)散到集電結(jié)邊緣的電子卻有很強(qiáng)的吸引力， 使電子很快地漂移過集電結(jié)為集電

16、區(qū)所收集，形成集電極電流IC。 與此同時(shí)，集電區(qū)的空穴也會(huì)在該電場的作用下，漂移到基區(qū)， 形成很小的反向飽和電流ICB0 。 第34頁，共45頁。值得指出的是， 放大作用是利用BJT的基極對(duì)集電極的控制作用來實(shí)現(xiàn)的， 即在輸入端加一個(gè)能量較小的信號(hào)，通過BJT的基極電流去控制流過集電極電路的電流， 從而將直流電源VCC的能量轉(zhuǎn)化為所需要的形式供給負(fù)載。 因此， 放大作用實(shí)質(zhì)上是放大器件的控制作用；放大器是一種能量控制部件。同時(shí)還要注意放大作用是針對(duì)變化量而言的。 三極管的放大電路待放大的輸人電壓vi從電路的A、O兩點(diǎn)(稱為放大電路的輸入端)輸入，放大電路的輸出電壓Vo由B、O兩點(diǎn)(稱為放大電路

17、的輸出端)輸出。輸入端的交流電壓vi 通過電容Cb，加到BJT的發(fā)射結(jié)，從而引起基極電流iB相應(yīng)的變化。iB的變化使集電極電流iC隨之變化。iC的變 化量在集電極電阻RC上產(chǎn)生壓降。集電極電壓vCE =VCC 一iCRC，當(dāng)iC的瞬時(shí)值增加時(shí)，vCE 就要減小，所以vCE 的變化恰與iC 相反。vCE 中的變化量經(jīng)過電容Cb ，傳送到輸出端成為輸出電壓Vo 。如果電路參數(shù)選擇適當(dāng)，v0 的幅度將比vi 大得多，從而達(dá)到放大的目的，對(duì)應(yīng)的電流、電壓波形示于圖3.8中。第35頁，共45頁。實(shí)際電路中電子開關(guān)的應(yīng)用(franklin)第36頁，共45頁。7.場 效 應(yīng) 管場 效 應(yīng) 管 的 分 類2

18、.1 結(jié)型場效管(Junction Field Effect Transistor )-N溝通和P溝通2.2 絕緣場效應(yīng)管(Insulated-Gate Field Effect Transistor or MOSFET Metal Oxide Semiconductor)-增強(qiáng)型和耗盡型2.3 功率型場效應(yīng)管-V型絕緣場效應(yīng)管(V-MOS)-垂直D絕緣場效應(yīng)管(D-MOS)-垂直耗盡型結(jié)場效應(yīng)管(V-FET)第37頁，共45頁。場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)如圖所示，它是在一塊N型半導(dǎo)體的兩邊利用雜質(zhì)擴(kuò)散出高濃度的P型區(qū)域，用P+表示，形成兩個(gè)P+N結(jié)。N型半導(dǎo)體的兩端引出兩個(gè)電極，分別稱為漏極D和源極S。 把兩邊的P區(qū)引出電極并連在一起稱為柵極G。如果在漏、源極間加上正向電壓，N區(qū)中的多子（也就是電子）可以導(dǎo)電。它們從源極S出發(fā)， 流向漏極D。電流方向由D指向S，稱為漏極電流ID.。由于導(dǎo)電溝道是N型的，故稱為N溝道結(jié)型場效應(yīng)管。 第38頁，共45頁。N溝道結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)第39頁