電工電子技術(shù)電子元器件基礎(chǔ)

電工電子技術(shù)電子元器件基礎(chǔ)第1頁/共81頁7.1.1電阻器

用導(dǎo)電材料制成的具有一定電阻值的元件稱為電阻器（Resistor），簡(jiǎn)稱電阻。在電子電路中起限流、分流、降壓、分壓、負(fù)載及阻抗匹配等作用。

第2頁/共81頁1．電阻器的種類

電阻器按其結(jié)構(gòu)、用途與功能可分為固定電阻器、敏感電阻器、微調(diào)電阻器和電位器等：電阻的分類固定電阻器：碳膜、金屬膜、線繞敏感電阻器：光敏、壓敏、熱敏微調(diào)電阻器電位器第3頁/共81頁2．電阻器的主要參數(shù)

（1）標(biāo)稱值標(biāo)示在電阻器上的電阻值稱為標(biāo)稱值，它的基本單位是歐姆，用符號(hào)“Ω”表示，常用的還有KΩ（千歐），MΩ（兆歐）。（2）允許誤差電阻器的實(shí)際阻值對(duì)于標(biāo)稱值的最大允許偏差范圍稱為允許誤差，如2%、5%、10%等。（3）額定功率在規(guī)定的環(huán)境溫度下,在長(zhǎng)期連續(xù)工作而不損壞或基本不改變電阻器性能的情況下，電阻器上允許消耗的功率。常見的有1/16W、1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、5W、10W等。第4頁/共81頁3．電阻器型號(hào)的命名辦法

國產(chǎn)電阻器的型號(hào)由四部分組成：第一部分：主稱（用字母表示），表示產(chǎn)品的名稱。如R代表電阻器，W代表電位器等。第二部分：材料（用字母表示），表示電阻體用什么材料組成，如T表示碳膜，J表示金屬膜，Y表示氧化膜等。第三部分：分類（一般用數(shù)字表示，個(gè)別類型用字母表示），表示產(chǎn)品屬于什么類型。如1-普通、3-超高頻

、4-高阻、5-高溫、7-精密、G-高功率、T-可調(diào)。第四部分：序號(hào)（用數(shù)字表示），表示同類產(chǎn)品中不同品種，以區(qū)分產(chǎn)品的外型尺寸和性能指標(biāo)等。例如：型號(hào)RT11表示“普通碳膜電阻”，型號(hào)RJ71表示“精密金屬膜電阻”。第5頁/共81頁4．電阻器的阻值及誤差的表示方法①直標(biāo)法：將電阻器的主要參數(shù)用數(shù)字或字母直接標(biāo)注在電阻體表面。若電阻上未注偏差，則均為±20%。如5.1KΩ±5%。②文字符號(hào)法：用阿拉伯?dāng)?shù)字和文字符號(hào)兩者有規(guī)律的組合來表示標(biāo)稱阻值，其允許偏差也用文字符號(hào)表示。符號(hào)前面的數(shù)字表示整數(shù)阻值，后面的數(shù)字依次表示第一位小數(shù)阻值和第二位小數(shù)阻值。如3.3Ω=3Ω3=3R3，3K3=3.3KΩ。③數(shù)碼法：在電阻器上用三位數(shù)碼表示標(biāo)稱值的標(biāo)志方法。數(shù)碼從左到右，第一、二位為有效值，第三位為10的乘方指數(shù)，即零的個(gè)數(shù)，單位為歐姆。偏差通常采用文字符號(hào)表示。如102表示1000Ω，471表示470Ω等。第6頁/共81頁④色環(huán)法：用不同顏色的色環(huán)來表示電阻器的阻值及誤差等級(jí)。普通電阻一般由4環(huán)表示，精密電阻用5環(huán)描述。色環(huán)含義：棕-1、紅-2、橙-3、黃-4、綠-5、藍(lán)-6、紫-7、灰-8、白-9、黑-0、金-±5%、銀-±10%、無色-±20%。當(dāng)電阻為四環(huán)時(shí)，最后一環(huán)必為金色或銀色，前兩位為有效數(shù)字，第三位為乘方數(shù)，第四位為偏差。當(dāng)電阻為五環(huán)時(shí)，最后一環(huán)與前面四環(huán)距離較大。前三位為有效數(shù)字，第四位為乘方數(shù)，第五位為偏差。第7頁/共81頁7.1.2電容器

電容器（Capacitor）簡(jiǎn)稱電容，它是由兩個(gè)靠得很近的金屬極板，中間用絕緣材料（介質(zhì)）隔開而構(gòu)成的元件。常用于耦合、濾波、去耦、旁路及調(diào)諧等電路中。

第8頁/共81頁1．電容器的種類

電容器可按材料、結(jié)構(gòu)或是否有極性來分類。電容的分類按材料分：滌綸電容、瓷片電容、聚乙烯電容、云母電容、獨(dú)石電容、鋁電解電容、鉭電解電容等。按結(jié)構(gòu)分：固定電容、可變電容和微調(diào)電容。按是否有極性分：有極性電容和無極性電容。第9頁/共81頁2．電容器的主要參數(shù)（1）標(biāo)稱容量與誤差等級(jí)在電容器上標(biāo)注的電容量數(shù)值稱為標(biāo)稱值。電容的基本單位是法拉（F），此外還有微法（μF）、納法（nF）、皮法（pF）。實(shí)際電容量和標(biāo)稱電容量允許的最大偏差范圍，稱為誤差。一般分為3級(jí)：I級(jí)±5%，II級(jí)±10%，III級(jí)±20%。（2）額定工作電壓電容器在電路中能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠工作，所承受的最大直流電壓。（3）溫度系數(shù)在一定溫度范圍內(nèi)，溫度每變化1℃，電容量的相對(duì)變化值。第10頁/共81頁（4）絕緣電阻用來表明漏電大小的量。絕緣電阻越大越好。（5）損耗電容器在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)熱而消耗的能量。這些損耗主要來自介質(zhì)損耗和金屬損耗。（6）頻率特性電容器的電參數(shù)隨頻率變化而變化的性質(zhì)。在高頻條件下工作的電容器，由于介電常數(shù)在高頻時(shí)比低頻時(shí)小，電容量也相應(yīng)減小。損耗也隨頻率的升高而增加。另外，在高頻工作時(shí)，電容器的分布參數(shù)，如極片電阻、引線和極片間的電阻、極片的自身電感、引線電感等，都會(huì)影響電容器的性能。所有這些，使得電容器的使用頻率受到限制。第11頁/共81頁3．電容器的型號(hào)命名國產(chǎn)電容器的命名由四部分組成：第一部分：用字母表示名稱，C代表電容器。第二部分：用字母表示介質(zhì)材料。如C-瓷介，Y-云母，Z-紙介，J-金屬化紙，B-聚苯乙烯，L-滌綸，D-鋁，A-鉭，N-鈮等。第三部分：用數(shù)字表示分類。如1-圓片，2-管形，3-迭片，4-獨(dú)石，5-穿心，6-支柱等。第四部分：用數(shù)字表示序號(hào)。第12頁/共81頁4．電容器容量的標(biāo)注方法①直標(biāo)法：用字母和數(shù)字把型號(hào)、規(guī)格直接標(biāo)在外殼上。如0.1μF/100V等。②文字符號(hào)法和數(shù)字標(biāo)注法：用數(shù)字、文字符號(hào)有規(guī)律的組合來表示容量。文字符號(hào)表示其電容量的單位：p、n、μ、m、F等。與電阻的表示方法相似。如102表示1000pF，1n=1000pF等。③色標(biāo)法：和電阻的表示方法相同，單位一般為pF。小型電解電容器的耐壓也有用色標(biāo)法的，標(biāo)志的位置一般是靠近正極引出線的部位，所表示的意義是：黑-4V，棕-6.3V，紅-10V，橙-16V，黃-25V，綠-32V，藍(lán)-40V，紫-50V，灰-63V。第13頁/共81頁7.1.3電感器和變壓器電感器（Inductor）是將導(dǎo)體繞成線圈的形狀而制成的電磁感應(yīng)元件，因此又稱為電感線圈，通常簡(jiǎn)稱電感。由電磁感應(yīng)理論可知，當(dāng)電感線圈中有電流通過時(shí)，線圈的周圍就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。當(dāng)線圈中電流發(fā)生變化時(shí)，其周圍的磁場(chǎng)也產(chǎn)生相應(yīng)的變化，此變化的磁場(chǎng)可使線圈自身產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這就是自感。反映自感大小的量就是電感。當(dāng)兩個(gè)電感線圈相互靠近時(shí)，一個(gè)電感線圈的磁場(chǎng)變化將影響另一個(gè)電感線圈，這種影響就是互感。變壓器正是利用線圈的互感特性組成的電路元件。

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電感器的作用主要是扼流濾波和儲(chǔ)能，此外，在電路中常常與電容器一起組成各種諧振電路。與電容器不同，電感不能靜態(tài)貯能。第15頁/共81頁1．電感器的分類

電感器都是線繞的，一般可按結(jié)構(gòu)來分類。電感的分類按結(jié)構(gòu)分：空芯電感、磁芯電感。按是否可調(diào)分：固定電感和可調(diào)電感。第16頁/共81頁2．電感器的主要參數(shù)（1）電感量與電阻、電容類似，電感器上的電感量數(shù)值也是標(biāo)稱值。電感在電路中的符號(hào)為“L”。其基本單位是亨利（H），實(shí)際應(yīng)用中常用的單位是毫亨（mH）和微亨（μH）。（2）直流電阻電感線圈在直流電流下表現(xiàn)出的電阻。直流電阻愈小愈好。（3）品質(zhì)因數(shù)Q電感器在某一頻率的交流電壓下工作時(shí)，所呈現(xiàn)的感抗與其等效損耗電阻之比稱為品質(zhì)因數(shù)。電感器的Q值越高，其損耗越小，效率越高。第17頁/共81頁3．電感器的標(biāo)識(shí)和電阻、電容相類似，電感的標(biāo)志一般也采用直標(biāo)法和色標(biāo)法，具體表示方法和規(guī)則也與電阻類似。色標(biāo)法標(biāo)注的電感值單位通常是微亨（μH）。第18頁/共81頁7.1.4開關(guān)和接插件1．開關(guān)開關(guān)是一種在電路中起控制、選擇和連接等作用的器件。

第19頁/共81頁1）開關(guān)的分類（1）按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為按鈕開關(guān)、撥動(dòng)開關(guān)、薄膜開關(guān)、水銀開關(guān)、杠桿式開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)、行程開關(guān)等。（2）按極數(shù)、位數(shù)分類按極數(shù)和位數(shù)可分為單極單位開關(guān)、雙極雙位開關(guān)、單極多位開關(guān)、多極單位開關(guān)和多極多位開關(guān)等。（3）按用途分類按用途可分為電源開關(guān)、錄放開關(guān)、波段開關(guān)、預(yù)選開關(guān)、限位開關(guān)、腳踏開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、控制開關(guān)等。開關(guān)可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、極數(shù)、位數(shù)、用途等進(jìn)行分類。

第20頁/共81頁2）開關(guān)的主要參數(shù)（1）額定電壓、額定電流開關(guān)在正常工作狀態(tài)下允許的最高電壓、電流。不同規(guī)格的開關(guān)，其額定電壓和額定電流的值也不同。（2）接觸電阻開關(guān)接通時(shí)，連接觸頭導(dǎo)體間呈現(xiàn)的電阻。接觸電阻越小越好。一般要求接觸電阻在0.01~0.02Ω以下。（3）絕緣電阻斷開的開關(guān)觸頭之間的電阻或開關(guān)導(dǎo)體與金屬外殼之間的電阻值，通常要求大于100~10000MΩ。第21頁/共81頁（4）動(dòng)作力矩使開關(guān)完成轉(zhuǎn)換所需的最小力矩。一般的要求是500~1500gcm，

較輕的要求在50~400gcm。（5）壽命開關(guān)在正常工作條件下能有效工作的最低次數(shù)。一般要求在5000～35000次，通常要求是10000次，

較高的要求是5萬到50萬次。（6）其他包括沖擊力、震動(dòng)、碰撞、以及惡劣氣候的要求，要求較高的甚至要有抗鹽霧，霉菌以及硫化等。對(duì)開關(guān)的機(jī)械強(qiáng)度，以及可焊性，耐焊接熱等方面也有明確的規(guī)定。第22頁/共81頁3）開關(guān)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）撥動(dòng)開關(guān)撥動(dòng)開關(guān)是通過撥動(dòng)開關(guān)手柄來帶動(dòng)滑塊或滑片的滑動(dòng)，從而控制開關(guān)觸點(diǎn)的接通與斷開。撥動(dòng)開關(guān)分為單極雙位和雙極雙位兩種結(jié)構(gòu)形式。（2）旋轉(zhuǎn)開關(guān)旋轉(zhuǎn)開關(guān)是靠旋轉(zhuǎn)開關(guān)手柄來控制開關(guān)觸點(diǎn)的接通與斷開，它分為單極單位和多極多位兩種結(jié)構(gòu)形式。（3）按鍵開關(guān)按鍵開關(guān)一般由鍵帽、滑板、活動(dòng)觸片、固定端子、壓簧、外殼等構(gòu)成，通過按動(dòng)開關(guān)鍵帽控制活動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)的接通與關(guān)斷。按鍵開關(guān)有單鍵式和多鍵組合式兩種類型。第23頁/共81頁2.接插件

接插件是一種簡(jiǎn)便的連接電子線路的定位接頭，由接件和插件兩部分構(gòu)成，一般狀態(tài)下是可以完全分離的，接觸對(duì)存在固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。接插件也叫做連接器。

第24頁/共81頁7.2半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)7.2.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性及分類7.2.2PN結(jié)退出第25頁/共81頁

導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料，我們稱為半導(dǎo)體。半導(dǎo)體材料在環(huán)境光和熱變化時(shí)，其導(dǎo)電能力會(huì)顯著變化。在純凈半導(dǎo)體中，加入微量的雜質(zhì)，其導(dǎo)電能力會(huì)顯著增強(qiáng)。在電子器件中，常用的半導(dǎo)體材料有：元素半導(dǎo)體，如硅（Si）、鍺（Ge）等；化合物半導(dǎo)體，如砷化鎵（GaAs）等；以及摻雜或制成其它化合物半導(dǎo)體材料，如硼（B）、磷（P）、錮（In）和銻（Sb）等。其中硅是最常用的半導(dǎo)體材料。7.2.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性及分類第26頁/共81頁化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。（1）本征半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)晶體中原子以共價(jià)鍵結(jié)合，共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子，稱為價(jià)電子。共價(jià)鍵中的價(jià)電子為這些原子所共有，并為它們所束縛，在空間形成排列有序的晶體。1.本征半導(dǎo)體第27頁/共81頁（2）電子空穴對(duì)當(dāng)半導(dǎo)體的溫度處于絕對(duì)零度時(shí)，其中沒有自由電子。當(dāng)溫度升高或受到光的照射時(shí)，價(jià)電子能量增高，有的價(jià)電子可以掙脫原子核的束縛，成為自由電子參與導(dǎo)電。這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)（也稱熱激發(fā)）。自由電子產(chǎn)生后，在其原來的共價(jià)鍵中就出現(xiàn)了一個(gè)空位，原子的電中性被破壞，呈現(xiàn)出正電性，其正電量與自由電子的負(fù)電量相等，通常將這個(gè)呈現(xiàn)正電性的空位稱為空穴?？梢娨驘峒ぐl(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時(shí)成對(duì)出現(xiàn)的，稱為電子空穴對(duì)。游離的部分自由電子也可能回到空穴中去，稱為復(fù)合。本征激發(fā)和復(fù)合在一定溫度下會(huì)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。第28頁/共81頁2．雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質(zhì)主要是三價(jià)或五價(jià)元素。摻入雜質(zhì)后的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。（1）N型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)雜質(zhì)元素，例如磷，可形成N型半導(dǎo)體，也稱電子型半導(dǎo)體。（2）P型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素，如硼、鎵、銦等形成了P型半導(dǎo)體，也稱為空穴型半導(dǎo)體。第29頁/共81頁7.2.2PN結(jié)

在一塊本征半導(dǎo)體材料的兩側(cè)通過擴(kuò)散不同的雜質(zhì)，分別形成N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。此時(shí)將在N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體的結(jié)合面上形成如下物理過程：雜質(zhì)濃度差多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng)促使少子漂移、阻止多子擴(kuò)散達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡對(duì)于P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合面，離子薄層形成的空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)。1.PN結(jié)的形成第30頁/共81頁2．PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)正向偏置時(shí)，多子下定向移動(dòng)，耗盡層逐漸變薄，乃至消失，從而使PN結(jié)處于導(dǎo)通，如圖7-8（a）所示。PN結(jié)反向偏置時(shí)，少子定向移動(dòng)，耗盡層逐漸變厚，反向電阻增大，從而使PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)，如圖7-8（b）所示。第31頁/共81頁7.3晶體二極管7.3.1二極管的結(jié)構(gòu)與特性7.3.2二極管的分類與用途退出7.3.3二極管的主要參數(shù)與檢測(cè)方法第32頁/共81頁7.3.1二極管的結(jié)構(gòu)與特性1.半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體二極管又稱為晶體二極管，它是電子電路中最常用的半導(dǎo)體器件之一。一個(gè)PN結(jié)經(jīng)過封裝并引出電極后，就形成了二極管。二極管的電路符號(hào)、PN結(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外形如圖7-9所示。第33頁/共81頁2．半導(dǎo)體二極管的特性（1）正向特性硅二極管的伏安特性曲線如圖7-10所示。二極管兩端的正向電壓很小時(shí)（鍺管小于0.1伏，硅管小于0.5伏），二極管處于“死區(qū)”狀態(tài)，正向電流幾乎為零。當(dāng)正向電壓超過一定數(shù)值后，二極管導(dǎo)通，這個(gè)電壓稱為正向?qū)妷骸５?4頁/共81頁（2）反向特性當(dāng)二極管兩端加上反向電壓時(shí)，反向電流很小，幾乎為零。當(dāng)反向電壓逐漸增大到某一數(shù)值時(shí)，反向電流突然急劇增大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿。這時(shí)的電壓稱為反向擊穿電壓，不同材料與結(jié)構(gòu)的二極管，反向擊穿電壓的大小也不相同。對(duì)某一特定型號(hào)的二極管而言，反向擊穿電壓的數(shù)值幾乎是恒定的，并不會(huì)隨著反向電流的變化而變化。利用二極管的這一特性，可以完成穩(wěn)壓的功能。第35頁/共81頁7.3.2二極管的分類與用途按使用的半導(dǎo)體材料不同，二極管可分為硅二極管、鍺二極管和其它二極管。從制造工藝來說，二極管可分為點(diǎn)接觸型二極管和面接觸型二極管。根據(jù)不同的用途，二極管分為以下幾類：（1）整流二極管用于把交流電變換為直流電的整流電路，重要的參數(shù)是最大反向工作電壓（耐壓）和最大整流電流。（2）檢波二極管檢波和整流的原理是一樣的，但整流的目的是為了得到直流電，而檢波則是為了從高頻調(diào)幅波中取出信號(hào)成分。第36頁/共81頁（3）穩(wěn)壓二極管因半導(dǎo)體摻雜的不同，穩(wěn)壓二極管除具有普通二極管的單向?qū)щ娦酝猓?dāng)其反向電壓增大到一定數(shù)值時(shí)，電流會(huì)像雪崩一樣地增加，使二極管進(jìn)入反向擊穿區(qū)。此后，反向電流在很大范圍內(nèi)變化時(shí)，而二極管兩端的電壓值基本保持不變。穩(wěn)壓管正是利用這一特點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)壓的，此時(shí)的穩(wěn)定電壓稱為齊納電壓，因此穩(wěn)壓二極管又名齊納二極管。（4）發(fā)光二極管發(fā)光二極管（簡(jiǎn)稱LED）也是一種二極管，其主要結(jié)構(gòu)也是PN結(jié)，但它使用的半導(dǎo)體材料主要是砷化鎵等。發(fā)光二極管在正向?qū)〞r(shí)會(huì)發(fā)光，電流增大，發(fā)光亮度增強(qiáng)。第37頁/共81頁（5）變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管PN結(jié)的結(jié)電容隨加至二極管上的反向電壓的變化而變化。此時(shí)所加的電壓是反向電壓，流過的電流也是反向電流，其值很小。通常反向偏壓越小，結(jié)電容越大；反向偏壓越大，結(jié)電容越小。（6）光電二極管光電二極管的特點(diǎn)是當(dāng)其PN結(jié)受光照射后，其反向電阻會(huì)變小，反向電流隨光照強(qiáng)度增大而增大。當(dāng)光照條件不斷變化時(shí)，光電二極管兩端便產(chǎn)生相應(yīng)變化的電信號(hào)。第38頁/共81頁（7）開關(guān)二極管開關(guān)二極管作為一種無觸點(diǎn)開關(guān)，除了具有一般二極管的單向?qū)щ娦灾?，還具有更小的正向電阻，更大的反向電阻，較高的開關(guān)速度。（8）肖特基二極管肖特基二極管是一種問世較晚的低功耗、大電流、超高速半導(dǎo)體器件。其反向恢復(fù)時(shí)間極短，正向電壓僅0.4V，額定工作電流可達(dá)幾十A。除了上述類別，電子電路中用到的二極管還有隧道二極管、微波二極管、恒流二極管、激光二極管、雙向二極管等種類。第39頁/共81頁第40頁/共81頁7.3.3二極管的主要參數(shù)與檢測(cè)方法①最大整流電流IF：二極管能長(zhǎng)期正常工作時(shí)的最大正向電流。②最高反向工作電壓URM：二極管長(zhǎng)期正常工作時(shí)所允許的最高反向電壓。③反向電流IR：二極管處于反向偏壓而未被擊穿時(shí)的電流值，又稱為反向漏電流。④最高工作頻率fM：二極管正常工作時(shí)的信號(hào)最高頻率。1.

半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)第41頁/共81頁二極管的正、負(fù)極可按下列方法來判別：①看外殼上的色圈：現(xiàn)在常用的表示方法是在二極管的外殼上標(biāo)有一個(gè)色圈，通?？拷松Φ囊欢藶樨?fù)極，另一端為正極。如1N40xx系列二極管采用此標(biāo)示法。②用萬用表測(cè)量：用指針式萬用表的R×100或R×1k檔，任意測(cè)量二極管的兩個(gè)引腳，指針偏轉(zhuǎn)角度較大（正向?qū)ǎr(shí)，黑表筆（即萬用表內(nèi)電池正極）所接引腳為正極，紅表筆（即萬用表內(nèi)電源負(fù)極）所接引腳為負(fù)極。注意，如果用數(shù)字萬用表的二極管檔測(cè)量，導(dǎo)通時(shí)紅表筆（內(nèi)電池正極）所接引腳為正極。2.

半導(dǎo)體二極管的檢測(cè)第42頁/共81頁7.4晶體三極管7.4.1三極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)7.4.2三極管的分類退出7.4.3三極管的主要參數(shù)7.4.4三極管的工作狀態(tài)第43頁/共81頁7.4.1三極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，根據(jù)PN結(jié)不同的組合方式，形成了NPN型和PNP型兩種類型的三極管。第44頁/共81頁7.4.2三極管的分類按照結(jié)構(gòu)工藝分類，有PNP和NPN型；按照制造材料分類，有鍺管和硅管；按照工作頻率分類，有低頻管和高頻管。按照允許耗散的功率大小分類，有小功率管和大功率管；按封裝形式可分為塑料封裝和金屬封裝，常見三極管的封裝外形見圖7-13和7-14所示。第45頁/共81頁（1）常用小功率晶體三極管典型的有90××系列，一般為TO-92標(biāo)準(zhǔn)塑料封裝。包括低頻小功率硅管9013（NPN）、9012（PNP），低噪聲管9014（NPN），高頻小功率管9018（NPN）等。（2）常用中功率晶體三極管TO-220塑封三極管，如低頻中功率管TIP41（NPN）、TIP42（PNP），2SC9073（NPN），2SA940（PNP）等；TO-126塑封三極管，如低頻中功率管D882（NPN）、B772（PNP）等；此外還有金屬封裝的A3-02B、塑封的TO-251、TO-252等中功率三極管。第46頁/共81頁（3）常用大功率半導(dǎo)體三極管TOP-3A塑封三極管，如13007（NPN）等。TOP-3L塑封三極管，如低頻大功率管2SC5200（NPN）、2SA1943（PNP），2SC3208（NPN），2SA1301（PNP）等。MT200塑封三極管，如低頻大功率管2SC3669（NPN）、2SA1429（PNP），2SC3858（NPN），2SA1494（PNP）等。TO-3金屬封裝三極管，如低頻大功率管2SC3669（NPN）、2SA1429（PNP），2SC3858（NPN），2SA1494（PNP）等。第47頁/共81頁7.4.3三極管的主要參數(shù)①共射電流放大系數(shù)β

。指共發(fā)射極接法，集電極輸出電流的變化量△IC與基極輸入電流的變化量△IB之比。一般晶體管的β值在10-200之間，它是表征三極管電流放大作用的最重要的參數(shù)。②反向擊穿電壓值UCEO。指基極開路時(shí)加在集電極、發(fā)射極兩端電壓的最大允許值，一般為幾十伏，高壓大功率管可達(dá)千伏以上。③最大集電極電流ICM。指由于三極管集電極電流IC過大使β值下降到規(guī)定允許值時(shí)的電流（一般指β值下降到2/3正常值時(shí)的IC值）。第48頁/共81頁④最大管耗PCM

。根據(jù)三極管允許的最高結(jié)溫而定出的集電結(jié)最大允許耗散功率。⑤穿透電流ICEO

?；鶚O電流IB=0時(shí)，集電極和發(fā)射極之間加上規(guī)定反向電壓時(shí)的集電極電流IC。⑥共基極交流放大系數(shù)α。共基接法時(shí)，集電極輸出電流的變化量△IC與發(fā)射極電流的變化量△IE之比，因?yàn)椤鱅C＜△IE，故α＜1。⑦特征頻率f

T

。三極管的β值下降到1時(shí)所對(duì)應(yīng)的晶體管工作頻率。通常以fT的值作為劃分高頻管和低頻管的標(biāo)志，fT≤3MHz的稱為低頻管，fT≥3MHz的稱為高頻管。第49頁/共81頁7.4.4三極管的工作狀態(tài)1．三極管的放大作用第50頁/共81頁2.三極管放大電路的三種連接

根據(jù)輸入回路和輸出回路公共端的不同，可以有共發(fā)射極、共集電極和共基極三種接法，如圖7-16所示。

第51頁/共81頁1)共發(fā)射極接法。以基極為輸入端，集電極為輸出端，發(fā)射極為輸入回路和輸出回路的公共端。特點(diǎn)：電壓和電流放大倍數(shù)大，輸入輸出電阻適中，輸入信號(hào)與輸出信號(hào)相位相反。

2)共集電極接法。以基極為輸入端，發(fā)射極為輸出端，集電極為輸入回路和輸出回路的公共端。特點(diǎn)：電壓放大倍數(shù)接近于1，電流放大倍數(shù)大，輸入電阻較大，輸出電阻較小，輸入信號(hào)與輸出信號(hào)相位相同，具有跟隨作用。

3)共基極接法。以發(fā)射極為輸入端，集電極為輸出端，基極為輸入回路和輸出回路的公共端。特點(diǎn)：電壓放大倍數(shù)大，電流放大倍數(shù)接近于1，輸入電阻小，輸出電阻大，頻率特性好，輸入信號(hào)與輸出信號(hào)相位相同。第52頁/共81頁3.三極管的特性

三極管的特性是用三極管各個(gè)電極的電壓和電流之間的關(guān)系來描述的，也稱為三極管的伏安特性。圖7-17（a）所示為共發(fā)射極電路，由實(shí)驗(yàn)得到的靜態(tài)輸入、輸出特性曲線如圖7-17（b）（c）所示。第53頁/共81頁1）輸入特性曲線輸入特性曲線是指基極電流IB隨發(fā)射結(jié)電壓UBE變化的關(guān)系曲線，如圖7-17（b）所示。該關(guān)系曲線是非線性的，工作在放大狀態(tài)時(shí)，須使三極管工作在較直的區(qū)段。當(dāng)UBE小于門限電壓（鍺管為0.2-0.3伏，硅管約0.5-0.7伏）時(shí)，基極電流極小甚至沒有，只有UBE超過門限電壓值后，IB才隨著UBE的增加而增加。圖中的曲線位置和形狀與UCE

有關(guān)，兩條曲線表示在不同UCE取值下的輸入特性曲線。通常當(dāng)UCE大于1V后的輸入特性曲線變化不大，實(shí)際應(yīng)用中就用這條曲線代表三極管的輸入特性曲線。第54頁/共81頁2）輸出特性曲線輸出特性曲線是指集電極電流IC隨集電極和發(fā)射極之間的電壓UCE變化的關(guān)系曲線，如圖7-17?所示，分為三個(gè)區(qū)域：截止區(qū)，指IB=0的那條特性曲線以下的區(qū)域。在此區(qū)域里，三極管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處于反向偏置狀態(tài)，三極管失去放大作用，集電極只有微小的穿透電流ICEO。飽和區(qū)，指曲線左側(cè)陰影區(qū)域。在此區(qū)域內(nèi)，對(duì)應(yīng)不同IB值的輸出特性曲線簇幾乎重合在一起。此時(shí)IB雖然增加，但I(xiàn)C增加不大，三極管基本無放大作用。放大區(qū)，在截止區(qū)以上，飽和區(qū)與擊穿區(qū)之間的區(qū)域?yàn)榉糯髤^(qū)。在此區(qū)域內(nèi)，特性曲線近似于一簇平行等距的水平線，IC的變化量與IB的變化量基本保持線性關(guān)系，即ΔIC=βΔIB，此時(shí)三極管具有電流放大作用。第55頁/共81頁4.

三極管的檢測(cè)與使用1)半導(dǎo)體三極管的管腳判別在使用和安裝三極管之前，首先應(yīng)清楚三極管的管腳排列。三極管的管腳可以通過查手冊(cè)獲得，也可利用電子儀器進(jìn)行測(cè)量。此外，也可以利用普通萬用表判定三極管的管腳。

2)半導(dǎo)體三極管性能測(cè)試在三極管安裝前首先要對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試。條件允許時(shí)可以使用晶體管圖示儀，亦可以使用普通萬用表對(duì)晶體管進(jìn)行粗略測(cè)量。第56頁/共81頁3)注意事項(xiàng)

(1)使用三極管時(shí)，不得有兩項(xiàng)以上的參數(shù)同時(shí)達(dá)到極限值。

(2)焊接時(shí)，應(yīng)使用低熔點(diǎn)焊錫。管腳引線不應(yīng)短于10mm，焊接動(dòng)作要快，每根引腳焊接時(shí)間不應(yīng)超過兩秒。

(3)三極管在焊入電路時(shí)，應(yīng)先接通基極，再接入發(fā)射極，最后接入集電極。拆下時(shí)，應(yīng)按相反次序，以免燒壞管子。在電路通電的情況下，不得斷開基極引線，以免損壞管子。

(4)使用三極管時(shí)，要固定好，以免因振動(dòng)而發(fā)生短路或接觸不良，并且不應(yīng)靠近發(fā)熱元件。

(5)功率三極管應(yīng)加裝有足夠大的散熱器。第57頁/共81頁7.5其它半導(dǎo)體器件7.5.1場(chǎng)效應(yīng)晶體管7.5.2晶閘管退出第58頁/共81頁7.5.1場(chǎng)效應(yīng)晶體管

場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FieldEffectTransistor），簡(jiǎn)稱場(chǎng)效應(yīng)管（FET）。三極管在工作時(shí)兩種不同極性的載流子均參與導(dǎo)電過程，所以又稱為“雙極型晶體管”。而場(chǎng)效應(yīng)管在工作過程中只有一種極性的多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，因此也稱為“單極型晶體管”。場(chǎng)效應(yīng)管也是由P、N兩種類型的半導(dǎo)體構(gòu)成。從結(jié)構(gòu)上分場(chǎng)效應(yīng)管有結(jié)型（JFET）和絕緣柵型（MOS）兩種，每種結(jié)構(gòu)又有N溝道和P溝道兩種類型。不論哪種結(jié)構(gòu)，場(chǎng)效應(yīng)管的基本工作原理都是通過改變柵極與源極間的電壓，進(jìn)而使漏極和源極之間的導(dǎo)電溝道寬度發(fā)生改變，從而使漏極電流隨著柵極電壓的變化而變化，最終實(shí)現(xiàn)電壓對(duì)電流的控制和放大作用。第59頁/共81頁1.結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）圖7-18表示兩種不同溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)和電路符號(hào)，(a)圖中N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)是在一塊N型半導(dǎo)體材料上制造兩個(gè)P型區(qū)域形成PN結(jié)，通過外加電壓使兩個(gè)PN結(jié)均處于反向偏置，改變反向電壓的大小，可以控制兩個(gè)空間電荷區(qū)(又叫耗盡層)的厚薄，從而控制流過場(chǎng)效應(yīng)管的工作電流。第60頁/共81頁2.絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）又稱為MOS場(chǎng)效應(yīng)管，意為金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管。分為“增強(qiáng)型”和“耗盡型”兩種。增強(qiáng)型在柵壓為零時(shí)不存在導(dǎo)電溝道，漏-源之間不能流過電流，只有當(dāng)柵-源電壓大于（或小于）某個(gè)特定值時(shí)，導(dǎo)電溝道才會(huì)形成。耗盡型在柵壓為零時(shí)，導(dǎo)電溝道就已經(jīng)存在，只有當(dāng)柵-源電壓小于（或大于）某個(gè)值時(shí)，導(dǎo)電溝道會(huì)被“夾斷”，使漏-源之間不能流過電流。第61頁/共81頁

圖7-20是增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管的溝道形成示意圖，柵極加有負(fù)電壓，而N型襯底加有正電壓。由于鋁柵極和N型襯底間電場(chǎng)的作用，使絕緣層下面的N型襯底表面的電子被排斥，而帶正電的空穴被吸引到表面上來，于是在N型襯底的表面形成空穴型（P型）導(dǎo)電薄層，稱為P溝道。MOS場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與源極絕緣，不存在柵極電流，其輸入電阻非常高，這是MOS場(chǎng)效應(yīng)管的重要特性之一。第62頁/共81頁耗盡型MOS場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)與增強(qiáng)型相似，如圖7-21所示。

第63頁/共81頁1)飽和漏源電流IDSS

飽和漏源電流是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中，柵極電壓UGS=0，而漏源之間的電壓大于夾斷電壓UP時(shí)的漏源電流。

2)夾斷電壓UP

結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中，漏源電壓一定時(shí)，使漏源電流等于零時(shí)的柵極電壓值。

3)跨導(dǎo)g

M

漏源電壓一定時(shí)，漏源電流變化量和相應(yīng)柵壓變化量的比值叫跨導(dǎo)?？鐚?dǎo)越大，表示放大能力越好。3.

場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)第64頁/共81頁4)直流輸入電阻RGS

柵源極間的直流電阻。場(chǎng)效應(yīng)管柵源兩端工作在PN結(jié)的反向偏置（或絕緣）情況下，所以RGS可以高達(dá)100兆歐以上。這一特點(diǎn)是普通晶體管無法相比的。輸入電阻高，使場(chǎng)效應(yīng)管幾乎不從信號(hào)源索取電流，對(duì)信號(hào)前級(jí)的影響極小，保證了良好的放大性能。此外，場(chǎng)效應(yīng)管和普通晶體三極管一樣，也有它的極限運(yùn)用參數(shù)。如最大漏源電壓、最大柵源電壓、最大漏源電流、最大耗散功率等。第65頁/共81頁1)具有較高輸入阻抗和低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，尤其用場(chǎng)效管做整個(gè)電子設(shè)備的輸入級(jí)，可以獲得一般晶體管很難達(dá)到的整機(jī)低噪聲性能。

2)結(jié)型和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的控制原理相同。

3)兩種工作方式：當(dāng)柵壓為零時(shí)有較大漏極電流的稱為耗盡型；當(dāng)柵壓為零，漏極電流也為零，必須再加一定的柵壓之后才有漏極電流的稱為增強(qiáng)型。4.

場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)第66頁/共81頁1)場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制元件，而晶體管是電流控制元件。

2)場(chǎng)效應(yīng)管利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，所以稱之為單極型器件；而晶體管則既利用多數(shù)載流子，也利用少數(shù)載流子導(dǎo)電，被稱為雙極型器件。

3)場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負(fù)，靈活性比晶體管好。

4)場(chǎng)效應(yīng)管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的制造工藝可以很方便地把很多場(chǎng)效應(yīng)管集成在一塊硅片上，因此場(chǎng)效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。5.

場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的比較第67頁/共81頁1)場(chǎng)效應(yīng)管的柵、漏、源三個(gè)電極，一般可以和普通晶體管的基級(jí)、集電極、發(fā)射極相對(duì)應(yīng)。在使用時(shí)，要根據(jù)電路要求選擇合適的管型。注意漏源電壓、柵源電壓、最大電流、耗散功率不要超過極限運(yùn)用參數(shù)。

2)場(chǎng)效應(yīng)管有P型溝道和N型溝道之分。使用時(shí)要注意外加電壓的極性，不能接反。

3)場(chǎng)效應(yīng)管輸入電阻很高，特別是絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管更是這樣。因此，在柵極產(chǎn)生的感應(yīng)電荷很難被泄放掉，會(huì)逐漸積累造成電壓升高，很容易把二氧化硅絕緣層擊穿損壞。在保存、焊接管子時(shí)都要使三個(gè)電極相互短路。另外，安裝、測(cè)試用的烙鐵、儀器、儀表等的外殼都要接地良好。6.

使用場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)注意的問題第68頁/共81頁7.5.2晶閘管1）結(jié)構(gòu)晶閘管具有三個(gè)PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu)，其外形、結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)如圖7-22所示。由最外的P1層和N2層各引出一個(gè)電極，分別為陽極A和陰極K，由中間P2層引出的電極是門極G。1.晶閘管的結(jié)構(gòu)和類型第69頁/共81頁2)類型常用的大功率晶閘管有螺栓式和平板式兩種外形，如圖7-22(a)所示。晶閘管在工作過程中會(huì)因損耗而發(fā)熱，因此必須安裝散熱器。螺栓式晶閘管是靠陽極（螺栓）擰緊在鋁制散熱器上，可自然冷卻；平板式晶閘管由兩個(gè)相互絕緣的散熱器夾緊晶閘管，靠冷風(fēng)冷卻，額定電流大于200A的晶閘管都采用平板式外形結(jié)構(gòu)。晶閘管還可以采用水冷、油冷等冷卻方式。第70頁/共81頁

我們通過圖7-23所示的電路來說明晶閘管的工作原理。電路中，由電源Ea、白熾燈、晶閘管的陽極和陰極組成晶閘管主電路；由電源Eg、開關(guān)S、晶閘管的門極和陰極組成控制電路,也稱觸發(fā)電路。2.晶閘管的工作原理第71頁/共81頁

當(dāng)晶閘管的陽極A接電源Ea的正端，陰極K經(jīng)白熾燈接電源的負(fù)端時(shí)，晶閘管承受正向電壓。當(dāng)控制電路中的開關(guān)S斷開時(shí)，白熾燈不亮，說明晶閘管不導(dǎo)通。當(dāng)晶閘管的陽極和陰極承受正向電壓，控制電路中開關(guān)S閉合，使控制極也加正向電壓（控制極相對(duì)陰極）時(shí)，白熾燈亮，說明晶閘管導(dǎo)通。當(dāng)晶閘管導(dǎo)通時(shí)，將控制極上的電壓去掉（即將開關(guān)S斷開），白熾燈依然亮，說明一旦晶閘管導(dǎo)通，控制極就失去了控制作用。當(dāng)晶閘管的陽極和陰極間加反向電壓時(shí)，不管控制極加不加電壓，燈都不亮，晶閘管截止。如果控制極加反向電壓，無論晶閘管主電路加正向電壓還是反向電壓，晶閘管都不導(dǎo)通。第72頁/共81頁

為了進(jìn)一步說明晶閘管的工作原理，可把晶閘管看成是由一個(gè)PNP型和一個(gè)NPN型晶體管連接而成的，連接形式如圖7-27所示。陽極A相當(dāng)于PNP