半導(dǎo)體器件1 (2)課件

一、半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識導(dǎo)體：自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，金屬一般都是導(dǎo)體。如銅、鋁等絕緣體：有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半導(dǎo)體：導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，它不像導(dǎo)體一樣能夠完全導(dǎo)電，又不像絕緣體那樣不能導(dǎo)電，它介于兩者之間，所以稱為半導(dǎo)體，如硅(讀“guī”)和鍺(讀“zhě”)等。二極管1溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一大特點。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。本征半導(dǎo)體中電流由兩部分組成：

1.自由電子移動產(chǎn)生的電流。2.空穴移動產(chǎn)生的電流。23、N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。P型半導(dǎo)體：空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱為（空穴半導(dǎo)體），帶正電。N型半導(dǎo)體：自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱為（電子半導(dǎo)體），帶負(fù)電。3二極管的封裝及常見的外觀常見的幾種二極管中有玻璃封裝的、塑料封裝的和金屬封裝的等等。大功率二極管多采用金屬封裝，并且有個螺帽以便固定在散熱器上。

二極管常見的外觀有：發(fā)光二極管發(fā)光二極管56常見的發(fā)光二極管7普通二極管整流管開關(guān)管9阻尼二極管高頻二極管金屬封裝整流二極管10按使用的半導(dǎo)體材料分:硅二極管和鍺二極管；

按用途分:普通二極管、整流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、變?nèi)荻O管、光電二極管等。

113、伏安特性UI死區(qū)電壓硅管0.6V,鍺管0.2V。導(dǎo)通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓UBR134、主要參數(shù)1）最大整流電流

IF二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。2）反向擊穿電壓URM二極管反向擊穿時的電壓值。擊穿時反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過熱而燒壞。143)反向電流

IR指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆?，因此反向電流越小越好。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百倍。以上均是二極管的直流參數(shù)，二極管的應(yīng)用是主要利用它的單向?qū)щ娦?，主要?yīng)用于整流、限幅、保護(hù)等等。下面介紹兩個交流參數(shù)。15(1)半導(dǎo)體二極管的極性判別一般情況下，二極管有色點的一端為正極，如2AP1～2AP7，2AP11～2AP17等。如果是透明玻璃殼二極管，可直接看出極性，即內(nèi)部連觸絲的一頭是正極，連半導(dǎo)體片的一頭是負(fù)極。塑封二極管有圓環(huán)標(biāo)志的是負(fù)極，如IN4000系列。

無標(biāo)記的二極管，則可用萬用表歐姆檔來判別正、負(fù)極。極性判別及測試17

根據(jù)二極管正向電阻小，反向電阻大的特點，將萬用表撥到電阻檔（一般用R×100或R×1K檔），用表筆分別與二極管的兩極相接，測出兩個阻值。在所測得阻值較小的一次，與黑表筆相接得一端為二極管的正極。同理，在所測得較大阻值的一次，與黑表筆相接的一端為二極管的負(fù)極。小結(jié)18（2）判斷二極管質(zhì)量的好壞二次測得的正、反向電阻值很小或接近于0如正、反向電阻值很大或接近于∞如正、反向電阻值相差不大反向電阻值比正向電阻值大幾百倍以上——管子已擊穿——管子內(nèi)部已斷路——性能變壞或已失效——性能良好19晶體三極管晶體三極管是一種利用輸入電流控制輸出電流的電流控制型器件，它由兩個背靠背的PN結(jié)構(gòu)成，在電路中主要作為放大和開關(guān)元件使用。

一、結(jié)構(gòu)與分類

1．外形

近年來生產(chǎn)的小、中功率管多采用硅酮塑料封裝；大功率三極管多采用金屬封裝，通常做成扁平形狀并有螺釘安裝孔，有的大功率管制成螺栓形狀。

塑料封裝小功率管塑料封裝中功率管金屬封裝小功率管金屬封裝大功率管21

2.結(jié)構(gòu)

三極管的核心是兩個互相聯(lián)系的PN結(jié)，按兩個PN結(jié)的組合方式不同，可分為NPN型和PNP型兩類。

PNP型三極管NPN型三極管三極管內(nèi)部有發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，引出電極分別為發(fā)射極e、基極b、集電極c。發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，集電區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為集電結(jié)。222、結(jié)構(gòu)BECNNP基極發(fā)射極集電極NPN型PNP集電極基極發(fā)射極BCEPNP型第二節(jié)晶體管（VT)23這兩種管子在電路的符號為：（要求牢記）25

二、三極管的電流放大作用

1．三極管放大條件要使三極管能夠正常放大信號，發(fā)射結(jié)應(yīng)加正向電壓，集電結(jié)應(yīng)加反向電壓。

NPN管偏置電路PNP管偏置電路

電源VCC通過偏置電阻Rb為發(fā)射結(jié)提供正向偏置，RC阻值小于Rb阻值，所以集電結(jié)處于反向偏置。26

三、三極管的特性曲線1．輸人特性曲線輸人特性曲線是反映三極管輸人回路電壓和電流關(guān)系的曲線，它是在輸出電壓VCE為定值時，iB與vBE對應(yīng)關(guān)系的曲線。

當(dāng)輸入電壓vBE較小時，基極電流iB很小，通常近似為零。當(dāng)vBE大于三極管的死區(qū)電壓vth后，iB開始上升。三極管正常導(dǎo)通時，硅管VBE約為0.7V，鍺管約為0.3V，此時的VBE值稱為三極管工作時的發(fā)射結(jié)正向壓降。

輸人特性曲線271.4.3特性曲線ICmAAVVUCEUBERBIBECEB

實驗線路29一、輸入特性UCE1VIB(A)UBE(V)204060800.40.8工作壓降：硅管UBE0.6~0.7V,鍺管UBE0.2~0.3V。UCE=0VUCE=0.5V死區(qū)電壓，硅管0.5V，鍺管0.2V。30二、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(dāng)UCE大于一定的數(shù)值時，IC只與IB有關(guān)，IC=IB。31IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中UCEUBE,集電結(jié)正偏，IB>IC，UCE0.3V稱為飽和區(qū)。32IC(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)。33輸出特性三個區(qū)域的特點:放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。即：IC=IB,且

IC

=

IB(2)飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。即：UCEUBE

，

IB>IC，UCE0.3V

(3)截止區(qū)：

UBE<死區(qū)電壓，IB=0，IC=ICEO

0

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四、三極管器件手冊的使用

三極管的類型非常多，從晶體管手冊可以查找到三極管的型號，主要用途、主要參數(shù)和器件外形等，這些技術(shù)資料是正確使用三極管的依據(jù)。

1．三極管型號

國產(chǎn)三極管的型號由五部分組成。

第一部分是數(shù)字“3”，表示三極管。

第二部分是用拼音字母表示管子的材料和極性。

A——PNP鍺材料，B——NPN鍺材料，

C——PNP硅材料，D——NPN硅材料。

第三部分是用拼音字母表示管子的類型。

X——低頻小功率管，G——高頻小功率管，D——低頻大功率管，A——高頻大功率管。第四部分用數(shù)字表示器件的序號。

第五部分用拼音字母表示規(guī)格號。三極管型號的讀識3AG54A三極管NP鍺材料高頻小功率序號規(guī)格號35總結(jié)三極管的結(jié)構(gòu)：兩個背靠背的PN結(jié)兩種類型：NPN和PNP電流放大的實質(zhì)：用小電流iB大電流ic三種不同的工作狀態(tài)：

截止區(qū)：IB=0，發(fā)射結(jié)反偏集電結(jié)反偏

放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏，IC受IB控制，具有電流放大作用。

飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)都正偏，IC不受IB控制36目測判別三極管極性EBCECBEBCBECEBC37用指針式萬用表判斷三極管極性紅表筆是(表內(nèi)電源)負(fù)極黑表筆是(表內(nèi)電源)正極基極B的判斷：當(dāng)黑（紅）表筆接觸某一極，紅（黑）表筆分別接觸另兩個極時，萬用表