模擬電子技術 教學 作者 葛中海 1 常用半導體器件課件

第一章

二極管、晶體管、晶閘管1導體：自然界中很容易導電的物質稱為導體，金屬一般都是導體。絕緣體：有的物質幾乎不導電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半導體：導電特性處于導體和絕緣體之間，稱為半導體，如鍺、硅、等。1.1二極管2本征半導體：不含雜質且無晶格缺陷半導體（純凈和具有晶體結構的半導體）。1.1.1半導體基礎知識雜質半導體：向本本征半導體摻如特定的雜質，能該原本征半導體的導電特性；雜質半導體有N型（電子型）和P型（空穴型）。3在同一片半導體基片上，分別制造P

型半導體和N型半導體，經(jīng)過特定工藝擴散技術，在它們的交界面處就形成了PN

結。在PN結的兩極上，分別引出兩個電極，就成了二極管。所謂二極管的單相導電性，可以簡單等效于PN結的導電特性。1.1.2二極管的單相導電性5

加正向電壓（正偏）——電源正極接P區(qū)，負極接N區(qū)

1、正向偏置時加在二極管兩端的正向電壓較小時，二極管不能導通，流過二極管的正向電流十分微弱。2、當正向電壓達到某一數(shù)值后（死區(qū)電壓）二極管才能真正導通。3、導通后二極管兩端的電壓基本上保持不變，這個數(shù)值稱為二極管的“正向壓降”。

6加反向電壓——電源正極接N區(qū)，負極接P區(qū)

1、反向偏置時二極管會流過微弱的反向電流，這個電流稱為漏電流。2、漏電流與環(huán)境溫度緊密關聯(lián)，溫度越高漏電流越大，反之亦反。同等溫度下，鍺管漏電流比硅管顯著。

7伏安特性UI死區(qū)電壓硅管0.5V,鍺管0.1V。導通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓UBR91.1.3二極管的名稱1、國產(chǎn)命名參考<附錄1>2、國外命名日本以“1S”開頭，美國以“1N”開頭。101.1.4二極管的分類劃分方法及種類說明按功能劃分整流二極管專門用于整流的二極管開關二極管作為電子開關使用穩(wěn)壓二極管專門用于直流穩(wěn)壓的二極管（小電流輸出）發(fā)光二極管專門用于指示的二極管，能發(fā)出可見光光敏二極管對光（紅外光、激光）有敏感作用的二極管變容二極管高頻電路中作為可調電容器使用按PN結大小劃分點接觸型專門用于檢波等小電流信號處理的二極管面接觸型專門用于整流等大電流信號處理的二極管按封裝劃分塑料封裝小功率二極管常采用的封裝形式玻璃封裝一般為點接觸型，工作電流小但工作頻率高，如小信號檢波電路的應用金屬封裝一般為面接觸型二極管，電流大，頻率低，如大功率整流電路的應用按材料劃分硅二極管硅材料二極管鍺二極管鍺材料二極管111.2.1晶體管基礎知識BECNNP基極發(fā)射極集電極NPN型PNP集電極基極發(fā)射極BCEPNP型1.2晶體管1.晶體管的結構13BECNNP基極發(fā)射極集電極基區(qū)：較薄，摻雜濃度低集電區(qū)：面積較大發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高14BECNNP基極發(fā)射極集電極發(fā)射結集電結152.晶體管的名稱1、國產(chǎn)命名參考<附錄1>2、國外命名日本以“2S”開頭，美國以“2N”開頭。173.晶體管的的分類劃分方法及種類說明按結構劃分PNP-NPN-按材料劃分硅管用半導體硅材料制造的管子鍺管用半導體鍺材料制造的管子按工作頻率劃分低頻管共射特征頻率低于3MHz（如8050、8550）高頻管共射特征頻率高于3MHz（如9018）按功率劃分小功率管耗散功率小于1瓦（如8050、8550）中功率管耗散功率幾瓦（如TIP41、TIP42）大功率管耗散功率為幾瓦～幾十瓦按用途劃分普通放大三極管模擬放大電路使用的管子開關三極管開關控制電路使用的管子184.晶體管的封裝外形

195.晶體管類型的判斷（2）NPN型三極管PNP型三極管21ICmAAVVUCEUBERBIBECEB1.2.1電流分配和放大原理22結論:1.IE=IC+IB3.IB=0,IC=ICEO4.要使晶體管放大,發(fā)射結必須正偏,集電結必須反偏。23二、輸出特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域滿足IC=IB稱為線性區(qū)（放大區(qū)）。當UCE大于一定的數(shù)值時，IC只與IB有關，IC=IB。1、放大區(qū)25IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中UCEUBE,集電結正偏，IB>IC，UCE0.3V稱為飽和區(qū)。2、飽和區(qū)26IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中:IB=0,IC=ICEO,UBE<死區(qū)電壓，稱為截止區(qū)。3、截止區(qū)27三、主要參數(shù)前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點，稱為共射接法，相應地還有共基、共集接法。共射直流電流放大倍數(shù)：工作于動態(tài)的三極管，真正的信號是疊加在直流上的交流信號。基極電流的變化量為IB，相應的集電極電流變化為IC，則交流電流放大倍數(shù)為：1.電流放大倍數(shù)和

292.集電極最大電流ICM集電極電流IC上升會導致三極管的值的下降，當值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為ICM。3.集-射極反向擊穿電壓當集-射極之間的電壓UCE超過一定的數(shù)值時，三極管就會被擊穿。手冊上給出的數(shù)值是25C、基極開路時的擊穿電壓U(BR)CEO。30

一種大功率半導體器件，出現(xiàn)于70年代。它的出現(xiàn)使半導體器件由弱電領域擴展到強電領域。體積小、重量輕、無噪聲、壽命長、容量大（正向平均電流達千安、正向耐壓達數(shù)千伏）。

特點1.3晶閘管311.3.1基本結構A（陽極）四層半導

體K（陰極）G（控制極）P1P2N1三個

PN結N232符號AKG1.3.2工作原理GKP1P2N1N2APPNNNPAGK示意圖33APPNNNPGKi

g?i

g??ig工作原理分析KAGT1T234工作原理說明ib1

=i

giC1=ig=ib2ic2=?ib2=

ig=ib1UAK

>0

、UGK>0時T1導通T2導通形成正反饋晶閘管迅速導通；T1進一步導通35（1）晶閘管開始工作時，UAK加反向電壓，或不加觸發(fā)信號（即UGK=0）；1、晶閘管導通后，去掉UGK，依靠正反饋，晶閘管仍維持導通狀態(tài)；2、晶閘管截止的條件：（2）晶閘管正向導通后，令其截止，必須減小UAK，或加大回路電阻，使晶閘管中電流的正反饋效應不能維持。361.3.6

可控整流電路(1)電路及工作原理設u1為正弦波

u2>0時，加上觸發(fā)電壓uG，晶閘