電工與電子技術課件：常用電子元器件

常用電子元器件6.1電阻、電容、電感6.2半導體二極管6.3半導體三極管6.1電阻、電容、電感

6.1.1電阻器

1.電阻器的作用與分類

1）電阻器的作用

電阻器是利用金屬或非金屬材料制成的在電路中對電流通過有阻礙作用的電子元件。電阻器在電子電路中的作用主要有：限制電流、降低電壓、分配電壓、向各種電子元器件提供必需的工作電壓和電流等。

2）電阻器的分類

（1)按結構分類：固定式電阻器、半可調(diào)式電阻器和電位器三大類。

（2）按材料分類：碳膜電阻器、金屬膜電阻器、熱敏電阻器、實心碳膜電阻器、碳膜電位器、半可調(diào)電阻器等。常用電阻器的外形圖如圖6.1所示。圖6.1常用電阻器的外形圖

2.電阻器的主要參數(shù)與標記

1）電阻器的主要參數(shù)

電阻器的主要參數(shù)有標稱值及允許誤差、額定功率和溫度系數(shù)等。這些參數(shù)是電子電路中合理選用電阻器的主要

依據(jù)。

（1)電阻器的標稱值及允許誤差：電阻器表面所標的電阻值就是標稱值。常用單位有歐(Ω)、千歐(kΩ)和兆歐(MΩ),它們之間的換算關系為

1MΩ=1000kΩ=1000000Ω電阻器的標稱值往往和其實際值不完全相符，有一定的誤差。電阻器的實際值與標稱值之差的百分率稱為電阻器的允許誤差。一般電阻器的允許誤差分為三個等級：Ⅰ級為5%；Ⅱ級為10%；Ⅲ級為20%。精密電阻器的允許誤差為2%、1%、0.5%等。（2)電阻器的額定功率：當電流通過電阻器時，電阻器因消耗功率而發(fā)熱。電阻器所承受的溫度是有限的，若不加以限制，電阻器就會被燒壞，其所能承受的溫度用其額定功率來加以控制。電阻器長時間工作時允許消耗的功率稱為額定功率，常用瓦（W）表示。電阻器額定功率的標稱值

通常有1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、3W、5W和

10W等。在電子線路中常用如圖6.2所示的符號來表示電阻器的額定功率。額定功率愈大，電阻器的體積愈大。圖6.2電阻器的瓦數(shù)圖形符（3)溫度系數(shù)：一般情況下，電流通過電阻時，電阻就會發(fā)熱使溫度升高，其阻值也會隨之發(fā)生變化，這樣會影響電路工作的穩(wěn)定性，因此，希望這種變化盡可能小。通常用溫度系數(shù)表示其優(yōu)劣，當溫度每變化1℃時，每歐電阻的變動量稱為該電阻的溫度系數(shù)。當溫度升高、阻值增大時，溫度系數(shù)為正；而當溫度升高、阻值減小時，溫度系數(shù)為負。溫度系數(shù)愈小，表明阻值愈穩(wěn)定，電阻器性能也愈好。

2）電阻器的標記

電阻器的標稱值及允許誤差的表示方法有兩種，一種是數(shù)標法，另一種是色環(huán)法。

（1)數(shù)標法：在電阻器表面上直接用數(shù)字標出其阻值和允許誤差等級。例如有一只電阻器上標有“47KⅡ”的字樣，表示它的標稱阻值是47kΩ，允許誤差不超過10%。（2)色環(huán)法：對于體積較小的電阻器采用色環(huán)法表示其阻值和允許誤差。色環(huán)法是一種用顏色表示電阻器標稱值和允許誤差的方法。一般用四道色環(huán)或五道色環(huán)來表示，名種顏色代表不同的數(shù)字。色環(huán)顏色代表的數(shù)字和意義見表6.1。目前常用的固定電阻器都采用色環(huán)法來表示它們的標稱值和允許誤差。色環(huán)的識讀方法如下：

四道色環(huán)固定電阻器的表示方法如圖6.3所示。圖6.3（a）中，緊靠電阻左端的為第一道色環(huán)，其余依次為第二、三、四道色環(huán)。第一道色環(huán)表示電阻值的第一位數(shù)字，第二道色環(huán)表示電阻值的第二位數(shù)字，第三道色環(huán)表示阻值后加幾個零，即倍乘數(shù)，阻值單位為Ω，第四道色環(huán)表示允許誤差。讀出的阻值大于1000Ω時，應換算成較大單位的阻值，這就是“夠千進位”的原則。這樣就可讀出如圖6.3（a）所示

電阻器的標稱值是1500Ω（應換算成1.5kΩ），允許誤差為±5%。如圖6.3（b）所示，電阻器的標稱值是100000Ω（應換算成100kΩ），允許誤差為±10%。圖6.3四道色環(huán)電阻器的表示方法

3.其他電阻器及電阻器的檢測

1）半可調(diào)式電阻器和電位器

（1)半可調(diào)式電阻器：半可調(diào)式電阻器又稱微調(diào)電阻器，其實物圖如圖6.4所示。它主要用在阻值不需要經(jīng)常變動的電路中，例如偶而需要調(diào)整三極管偏流的電阻等。半可調(diào)式電阻器用于小電流電路中，多為碳膜電位器，其額定功率較小。圖6.4半可調(diào)式電阻器實物圖（2)電位器：電位器實際上是一個可調(diào)電阻器，典型的電位器實物圖如圖6.5所示。它有三個引出端，其中1、3端電阻值最大，1、2端或2、3端之間的電阻值隨著與軸相連的簧片位置不同而加以改變。電位器用于電路中需經(jīng)常改變阻值的地方，如收音機中的音量控制，電視機中的音量、亮度、對比度調(diào)節(jié)等就是通過電位器來完成的。為了使用方便，有的電位器上還裝有電源開關。圖6.5中的電位器4、5端接電源后起開關作用。圖6.5電位器的實物圖

2）電阻器的質(zhì)量檢測

電位器固定端的阻值即為電位器的標稱值，測試方法如圖6.6（a）所示。測量電位器活動端和固定端之間的可變電阻值如圖6.6（b）所示。緩慢旋轉電位器的轉軸，表針應平

穩(wěn)地移動而不應有急劇變化現(xiàn)象，所示值從0至電位器的標稱值應平穩(wěn)連續(xù)，若表針有突然變化或停止不動現(xiàn)象，則說明電位器接觸點接觸不良或已損壞。若電位器帶有開關，則先檢測“開”或“關”，看萬用表是否指示“通”或“斷”。圖6.6電位器的檢測（a）測固定端阻值；（b）測可變端阻值6.1.2電容器

1.電容器的作用與分類

1)電容器的作用

如果把電容器的兩塊金屬板分別接到電池的正、負極上，就會發(fā)現(xiàn)，接電池正極的金屬板上由于其電子被電池的正極吸引過去而帶正電荷；接電池負極的金屬板就會從電池的負極得到大量的電子而帶負電荷。這種現(xiàn)象稱為電容器的“充電”。充電時，電路中有電流流動。當兩塊金屬板充電形成的電壓與電池電壓相等時，充電停止，電路中就沒有電流流動，相當于開路，這就是電容器能隔斷直流的作用。若將電容器與電池分開，用導線把電容器兩塊金屬板連接起來，再接入一塊電流表，則剛接上時，會發(fā)現(xiàn)電流表上有電流指示，說明電路中有電流流動。隨著時間的推移，兩金屬板之間的電壓很快降低，直到電流表指示為零，這種現(xiàn)象稱為電容器的“放電”。

2）電容器的分類與符號

常見電容器的外形圖如圖6.7所示。

(1）按結構分類：固定電容器、可變電容器和微調(diào)電容器三類。

(2）按介質(zhì)分類：陶瓷電容器、云母電容器、紙介電容器、油質(zhì)電容器、薄膜電容器、電解電容器、鉭電容

器等。圖6.7常見電容器的外形圖電容器的符號見表6.2。

2.電容器的主要參數(shù)與標記

1）電容器的主要參數(shù)

（1）標稱電容量和允許誤差：電容器的電容量是指電容器加上電壓后能儲存電荷的能力大小，簡稱電容，用字母“C”表示。電容器儲存電荷愈多，電容愈大。電容量與電容器的介質(zhì)厚度、介質(zhì)的介電常數(shù)、極板面積、極板間距等因素有關。電容量的基本單位是法拉，用字母“F”表示。常用單位有微法（μF）、皮法（pF)以及納法（nF）和毫法（mF），其換算關系如下：

1F=103mF=106μF

1μF=103nF=106pF

電容器上的標稱電容量與實際電容量有一定的偏差，實際值與標稱值之差的百分比稱為誤差。電容器的允許誤差分為三個等級：Ⅰ級±5%；Ⅱ級±10%；Ⅲ級±20%。電解電容器的允許誤差可大于±20%。（2）耐壓：電容器長期可靠工作時能承受的最大直流電壓就是電容器的耐壓，也稱為電容器的直流工作電壓。應用時絕對不允許超過電容器的耐壓值；一旦超過，電容器就會被擊穿短路，造成永久性損壞。（3）絕緣電阻：由于電容器兩極板間的介質(zhì)不是絕對的絕緣體，因而其電阻不是無窮大，而是一個有限值。電容器兩極之間的電阻稱為絕緣電阻，或稱為漏電電阻。一般小容量無極性電容器的絕緣電阻可達1000MΩ以上，而電解電容的絕緣電阻一般較小。電容器漏電會引起能量損耗，影響電容器的壽命和電路的工作性能，因此，電容器的絕緣電阻愈大愈好。

2）電容器的標記

（1）直標法：直標法就是將電容器的標稱容量、允許誤差、耐壓等數(shù)值印在電容器表面上。另外，還有不標電容單位的直標法，即用一位到四位大于1的數(shù)字表示電容量，單位是pF；用零點幾表示容量大小時，單位是μF，如圖6.8所示。圖6.8電容器參數(shù)的直標法（2）數(shù)字符號法：將電容器的主要參數(shù)用數(shù)字和單位符號按一定規(guī)則進行標注的方法稱為數(shù)字符號法。其標注形式如下：容量的整數(shù)部分容量的單位符號容量的小數(shù)部分,其中容量的單位符號就是用電容量單位代號中的第一個字母。

例如：10表示電容量為10pF；5p6表示電容量為5.6pF；4m7表示電容量為4.7mF。（3）數(shù)碼標注法：用三位數(shù)字表示電容量大小的標注方法稱為數(shù)碼標注法。三位數(shù)字中前兩位數(shù)表示電容量值的第一、二位有效數(shù)字，第三位數(shù)字表示前兩位有效數(shù)字后“0”的個數(shù)，這樣得到的電容量單位是pF，如圖6.9所示。圖6.9電容器參數(shù)的數(shù)碼標注法（4）色碼標注法：用三種色環(huán)表示電容量大小的標注方法稱為色碼標注法。其顏色對應的數(shù)字及意義與色環(huán)電阻中的一樣。識讀方法是沿著引出線的方向，分別是第一、二、三道色環(huán)，第一、二道色環(huán)表示電容量的前兩位有效數(shù)字，第三道色環(huán)表示有效數(shù)字后“0”的個數(shù)，這樣讀得的電容量單位是pF，如圖6.10所示。圖6.10電容器參數(shù)的色碼標注法

3.電容器的檢測

1）無極性電容器的檢測

常用的無極性電容器有陶瓷電容器、滌綸電容器、云母電容器、鉭電容器等。

對于電容量在0.1μF以上的無極性電容器，可以用萬用表的歐姆擋（R×1kΩ）來測量電容器的兩極，表針應向右微微擺動，然后迅速回擺到“∞”，這樣說明電容器是好的。測量時若出現(xiàn)下列幾種情況，則說明電容器質(zhì)量有問題。（1）測量時，萬用表表針一下擺到“0”之后，并不回擺，說明該電容器已經(jīng)被擊穿短路。

（2）測量時，萬用表表針向右微微擺動后，并不回擺到“∞”，說明該電容器有漏電現(xiàn)象；其電阻值愈小，漏電愈大，該電容器的質(zhì)量就愈差。

（3）測量時，萬用表表針沒有擺動，說明該電容器已經(jīng)斷路。

對于電容量在0.1μF以下的無極性電容器，可以用萬用表的歐姆擋（R×10kΩ）來測量電容器的兩極，其質(zhì)量好壞的判別方法同上。

2）電解電容器的檢測

電解電容器的容量較大，兩極有正、負之分，長腳為正，短腳為負。在電子電路中，電容器正極接高電位，負極接低電位，極性接錯了，電容器就會被擊穿。一般在外殼上用“+”或“－”號分別表示正、負極。檢測時，一般用萬用表的歐姆擋（R×1kΩ），紅表筆接電容器的負極，黑表筆接電容器的正極，迅速觀察萬用表指針的偏轉情況。測量時表針首先向右偏轉，然后慢慢地向左回疊，并穩(wěn)定在某一數(shù)值上，如圖6.11所示。表針穩(wěn)定后得到的阻值是幾百kΩ以上，則說明被測電容是好的。圖6.11電解電容器的檢測（1）測量時，萬用表指針沒有向右偏轉的現(xiàn)象，說明該電容器因電解液已干涸而不能使用了。

（2）測量時，萬用表指針向右偏轉到很小的數(shù)值，甚至為零，且指針沒有回疊現(xiàn)象，說明該電容器已被擊穿而造成短路。

（3）測量時，萬用表指針向右偏轉，然后指針慢慢地向左回疊，但最后穩(wěn)定的阻值在幾百kΩ以下，說明該電容器有漏電現(xiàn)象發(fā)生，一般就不能使用了。6.1.3電感器

1.電感線圈的種類及主要參數(shù)

1）電感線圈的種類

電感線圈是用漆包線或繞包線繞在絕緣管或鐵芯上的一種電子元件。電感線圈簡稱為線圈，在電路中的文字符號用字母“L”表示，常用的圖形符號如圖6.12所示。圖6.12常用線圈的圖形符號（1）單層螺旋管線圈：這種線圈是用絕緣導線逐圈地繞在絕緣管上形成的，如圖6.13所示。如果是一圈挨著一圈繞的，則稱為密繞法。這種繞法簡單，容易制作，但分布電容較大，多用于中波段收音機中的天線線圈。如果是一圈與一圈之間有一定間隙的繞法，則稱為間繞法。這種繞法的優(yōu)點是分布電容小，多用于短波收音機中。如果繞好后抽出管芯，并把線圈拉開一定距離，稱為脫胎法。這種繞法的分布電容更小，多用在超短波收音機中。圖6.13單層螺旋管線圈（2)磁棒式線圈：這種線圈是用絕緣導線或鍍銀線繞在磁棒上制成的，其電感量可以調(diào)節(jié)，如圖6.14所示。圖6.14磁棒式線圈

2）電感線圈的主要參數(shù)

（1）線圈的電感量：我們從電工學中得知，當電流通過任何導體時，導體周圍就會產(chǎn)生磁場，如果電流發(fā)生變化，則磁場也隨之變化，而磁場變化又會產(chǎn)生感應電動勢。這種感應電動勢是由于導體本身電流變化而引發(fā)的，所以稱為自感。在一定變化電流的作用下，線圈產(chǎn)生感應電動勢的大小稱為線圈的電感量，簡稱電感。電感量的單位是亨利，用字母“H”表示。它的物理意義是：當通過線圈的電流每秒鐘變化為1安培，所產(chǎn)生的感應電動勢為1伏時，這時線圈的電感量為1亨利。電感量常用單位有毫亨（mH）和微亨（μH），其換算關系

1H=1000mH=1000000μH（2）品質(zhì)因數(shù)：品質(zhì)因數(shù)是電感線圈的另一個主要參數(shù)。通常用字母“Q”表示，Q值愈高表明線圈的功率損耗愈小，效率愈高。由于電感線圈的Q值與線圈的結構（導線的粗細、繞法、磁心）有關，也和工作頻率有關，所以線圈的Q值是在某一頻率下測定的。

（3）線圈的標稱電流：線圈的標稱電流是指線圈允許通過的電流大小。常用字母A、B、C、D、E分別代表標稱電流值為50mA、150mA、300mA、700mA、1600mA。使用時，實際通過線圈的電流值不允許超過標稱電流值。

3）電感線圈的測量和使用

（1）電感線圈的測量：電感線圈的精確測量要用專用的電子儀表，一般可用萬用表測量電感線圈的電阻來大致判斷其好壞。一般電感線圈的直流電阻很小，當線圈的電阻為無窮大時，說明線圈內(nèi)部或引出端已斷線。

2.變壓器的分類及檢測

變壓器由初級線圈、次級線圈和鐵心組成，如圖6.15（a）所示，其圖形符號如圖6.15（b）所示。圖6.15變壓器的組成及圖形符號（a）變壓器的組成；（b）變壓器的圖形符號

1）變壓器的分類

（1）低頻變壓器：低頻變壓器可分為音頻變壓器和電源變壓器。

音頻變壓器在放大電路中的主要作用是耦合、倒相、阻抗匹配等。要求音頻變壓器的頻率特性要好、分布電容和漏感要小等。音頻變壓器有輸入、輸出變壓器之分。輸入變壓器是指接在放大器輸入端的音頻變壓器，它的初級一般接話筒，次級接放大器的第一級。不過，半導體三極管放大器的低放與功放之間的耦合變壓器習慣上也稱為輸入變壓器。輸出變壓器是指接在放大器輸出端的變壓器，它的初級接在放大器的輸出端，次級接負載（喇叭）。它的主要作用是將喇叭的較低阻抗通過輸出變壓器變成放大器所需的最佳負載阻抗，使放大器具有最大的不失真輸出。電源變壓器一般是將220V的交流電變換成所需的低壓交流電，以便在整流、濾波、穩(wěn)壓后能得到穩(wěn)定的直流電，作為電子電路的供電電源。（2)中頻變壓器：中頻變壓器（俗稱中周），是超外差收音機和電視機中頻放大器中的重要元件。它對收音機的靈敏度、選擇性及電視機的圖像清晰度等整機技術指標都有很大的影響。中頻變壓器一般和電容器組成諧振回路。

（3)高頻變壓器：收音機里所用的振蕩線圈、高頻放大器的負載回路和天線線圈都是高頻變壓器。因為這些線圈用在高頻電路中，所以電感量很小。

2）變壓器的檢測及使用

檢測變壓器最簡便的方法是：選擇萬用表的R×10Ω擋，分別測量初級線圈和次級線圈的電阻值，阻值在幾歐至幾百歐之間，說明變壓器是好的；如果某級線圈的電阻值為無窮大，則說明這個線圈斷路了。使用電源變壓器時要分清初級和次級。變壓器工作時會發(fā)熱，必須考慮到安放位置要有利于散熱。使用音頻變壓器時要分清同名端。同名端即表示變壓器初、次級線圈電壓極性相同的兩點，而在電子電路中必須要注意電壓極性。一般在變壓器的塑料罩有凸點的一端即表示同名端。變壓器是一種磁感應元件，它對于周圍的電感元件有所影響，因此，在安裝變壓器時一定要注意變壓器之間的相互位置或變壓器對周圍元件的影響，有時還必須采取必要的屏蔽措施。6.2半導體二極管

6.2.1半導體基礎知識

半導體是一種導電能力介于導體與絕緣體之間的材料，常用的半導體材料有硅（Si）和鍺（Ge）的單晶體。導體、半導體和絕緣體導電性能的差異，在于它們內(nèi)部運載電荷的粒子——載流子濃度的不同。因為金屬導體內(nèi)的載流子只有一種，就是自由電子，而且數(shù)目很多，所以具有良好的導電性能。絕緣體中載流子的數(shù)目很少，因而導電性能很差，幾乎不導電。半導體中的載流子數(shù)目也不多，遠遠低于金屬導體，其導電性能力比導體差而比絕緣體好。純凈半導體導電能力很弱，稱為本征半導體。實際使用的半導體大多數(shù)是雜質(zhì)半導體，如：在純凈半導體硅或鍺中摻入微量的三價元素硼、銦等，或摻入微量的五價元素磷、砷、銻等。6.2.2PN結及其特性

1.Ｐ型半導體和Ｎ型半導體

半導體中有兩種載流子，一種是帶負電的自由電子，另一種是帶正電的空穴。在純凈半導體中兩者數(shù)目相等，而雜質(zhì)半導體中則數(shù)目不等。按照半導體中載流子主流形式的不同，把半導體分為P型半導體和N型半導體。Ｐ型半導體中空穴的數(shù)目多于自由電子的數(shù)目，空穴是多數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子。在純凈半導體中摻入微量三價元素硼或銦等，可得到Ｐ型半導體。

Ｎ型半導體中自由電子的數(shù)目多于空穴的數(shù)目，自由電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。在純凈半導體中摻入微量五價元素磷或銻等，可得到N型半導體。

2.PN結及其特性

在硅或鍺的單晶基片上，分別加工出Ｐ型區(qū)和Ｎ型區(qū)，在它們的交界面上會形成一個特殊的薄層，稱為ＰＮ結，如圖6.16所示。ＰＮ結具有單向導電的特性，這種特性可以通過實驗加以證明。取一個ＰＮ結分別接成如圖6.17所示的電路。實驗證明如圖6.17（a）所示電路的燈泡發(fā)亮，說明此時ＰＮ結電阻很小，處于“導通”狀態(tài)。當把電路切換成如圖6.17(b)所示的電路時燈泡不亮了，說明此時PN結電阻很大，處于“截止”狀態(tài)。圖6.16PN結示意圖圖6.17PN結單向導電實驗電路（a）正向導通；（b）反向截止6.2.3半導體二極管的結構、符號、類型及特性

1.半導體二極管的結構與符號

半導體二極管又稱晶體二極管，簡稱二極管。二極管就是由一個PN結構成的最簡單的半導體器件。在一個PN結的P型區(qū)和N型區(qū)分別引出一根線，然后封裝在管殼內(nèi)，就制成了一只二極管。P區(qū)引出端稱為正極（又稱陽極），N區(qū)引出端稱為負極（又稱陰極）。二極管的文字符號為“VD”，圖形符號如圖6.18所示，圖形符號中箭頭表示PN結的正向電流的方向。常見二極管的外形如圖6.19所示。圖6.18二極管符號圖6.19常見二極管的外形

2.半導體二極管的類型

二極管按不同的材料分為硅二極管和鍺二極管兩大類，也可按PN結特點分為點接觸型和面接觸型兩類。點接觸型二極管不能承受高的反向電壓和大電流，適用于制作高頻檢波和脈沖數(shù)字電路中的開關元件及小電流的整流管。面接觸型二極管PN結面積大，可承受較大的電流，適用于制作大、中功率的整流管。

3.半導體二極管的特性

1）伏安特性

由于二極管的基本材料不同，其伏安特性也有所不同。如圖6.20（a）所示為硅二極管的伏安特性；如圖6.20（b）所示為鍺二極管的伏安特性?，F(xiàn)以如圖6.20（a）所示的硅二極管為例來分析二極管的伏安特性。圖6.20二極管的伏安特性（a）硅二極管2CP6；（b）鍺二極管2AP15（1）正向特性：0A段稱為“死區(qū)”，在這一區(qū)間，正向電壓增加時正向電流增加甚微，近似為零。在該區(qū)，二極管呈現(xiàn)很大的正向電阻，對外不導通。AB段稱為正向導通區(qū)，隨著外加電壓的增加，電流急劇增大。此時二極管電阻很小，對外呈現(xiàn)導通狀態(tài)，在電路中相當于一個閉合的開

關。二極管在導通狀態(tài)下，管子兩端的正向壓降很小（硅管為0.7V，鍺管為0.3V），而且比較穩(wěn)定，表現(xiàn)出很好的恒壓特性，但所加的正向電壓不能太大，否則PN結會因過熱而被燒壞。（2）反向特性：0D段稱為反向截止區(qū)。當反向電壓增加時，反向電流增加很小，幾乎保持不變。此電流稱為反向飽和電流，記作IS。IS愈大，表明二極管單向導電性能愈差。小功率硅管的IS小于1μA，鍺管的IS為幾μA至幾千μA。這也是硅管和鍺管的一個顯著區(qū)別。這時二極管呈現(xiàn)很高的電阻，在電路中相當于一個斷開的開關，電路呈現(xiàn)截止狀態(tài)。

DE段稱為反向擊穿區(qū)。當反向電壓增加到一定值時，反向電流急劇增大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿。發(fā)生反向擊穿時所加的電壓稱為反向擊穿電壓，記作UBR。反向擊穿電壓愈大，表明二極管的耐壓性能愈好。反向擊穿后的電流不加以限制，ＰＮ結同樣也會因過熱而被燒壞，這種情況稱為熱擊穿。

2）溫度特性

由于半導體的熱敏性，使二極管對溫度很敏感，溫度對二極管伏安特性的影響如圖6.21所示。

由圖可見，溫度對二極管伏安特性有下列影響：

（1）當溫度升高時，二極管的正向特性曲線向左移動，正向導通電壓減小。

（2）當溫度升高時，二極管的反向特性曲線向下移動，反向飽和電流增大。

（3）當溫度升高時，反向擊穿電壓減小。圖6.21溫度對二極管伏安特性的影響6.2.4半導體二極管的主要參數(shù)與測試

1.二極管的主要參數(shù)

1)最大整流電流IF

最大整流電流是指管子長期正常工作時，允許通過的最大正向平均電流。因為電流通過ＰＮ結時會引起管子發(fā)熱。電流超過允許值時，發(fā)熱量超過限度，ＰＮ結就會被燒壞。例如２ＡＰ3管的最大整流電流為25mA。

2)最高反向工作電壓URM

最高反向工作電壓是二極管長期正常工作時能承受的反向電壓的最大值。當二極管反向連接時，如果把反向電壓加大到某一數(shù)值，管子就會被擊穿。二極管反向工作電壓約為反向擊穿電壓的一半，其最高反向工作電壓約為反向擊穿電壓的2/3。例如，2AP3管的最高反向工作電壓為30V，而反向擊穿電壓大于或等于45V。

3）反向飽和電流IS

在室溫下，二極管未被擊穿時的反向電流值稱為反向飽和電流。該電流越小，管子的單向導電性能就越好。由于溫度升高，反向電流會急劇增加，因而在使用二極管時要注意環(huán)境溫度的影響。

2.特殊二極管及其主要參數(shù)

1）穩(wěn)壓二極管

(1)穩(wěn)壓特性：穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線、圖形符號及穩(wěn)壓管電路如圖6.22所示，它的正向特性曲線與普通二極管相似，而反向擊穿特性曲線很陡。在正常情況下穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)，由于曲線很陡，當反向電流在很大范圍內(nèi)變化時，端電壓變化很小，因而具有穩(wěn)壓作用。圖中的UBR表示反向擊穿電壓，當電流的增量ΔIZ很大時，只引起很小的電壓變化ΔUZ。圖6.22穩(wěn)壓管的伏安特性曲線、圖形符號及穩(wěn)壓管電路（a）伏安特性曲線；（b）圖形符號；（c）穩(wěn)壓管電路

(2）基本參數(shù)：

①穩(wěn)定電壓UZ。UZ是指在規(guī)定的測試電流下，穩(wěn)壓管工作在擊穿區(qū)時的穩(wěn)定電壓。由于制造工藝的原因，同一型號的穩(wěn)壓管UZ分散性很大。但對每一個穩(wěn)壓管來說，對應一定的工作電流只有一個確定值，選用時以實際測量結果為準。

②穩(wěn)定電流IZ。

IZ是指穩(wěn)壓管在穩(wěn)定電壓時的工作電流，其范圍在IZmin～IZmax之間。

③最小穩(wěn)定電流IZmin。IZmin是指穩(wěn)壓管進入反向擊穿區(qū)時的轉折點電流，穩(wěn)壓管工作時，反向電流必須大于IZmin，否則不能穩(wěn)壓。

④最大穩(wěn)定電流IZmax。IZmax是指穩(wěn)壓管長期工作時允許通過的最大反向電流，其工作電流應小于IZmax。

⑤最大耗散功率ＰＭ。當管子的工作電流大于IZmax時管子功耗增加，使PN結溫度上升而造成熱擊穿，這時的功耗稱為最大耗散功率（即ＰＭ＝IZmax·UZ）。

⑥動態(tài)電阻rZ。動態(tài)電阻rZ定義為rZ＝ΔUZ/ΔIZ。

rZ

越小，說明ΔIZ引起的ΔUZ變化越小，穩(wěn)壓性能就越好。

2)光電二極管

光電二極管的結構與普通二極管基本相同，只是在它的ＰＮ結處，通過管殼上的一個玻璃窗口能接收外部的光照。光電二極管的ＰＮ結在反向偏置狀態(tài)下運行，其反向電流隨光照強度的增加而上升。圖6.23（ａ）是光電二極管的圖形符號，圖（ｂ）是它的等效電路，而圖（ｃ）是它的特性曲線。光電二極管的主要特點是其反向電流與光照度成正比。圖6.23光電二極管（ａ）圖形符號；（ｂ）等效電路；（ｃ）特性曲線

3)發(fā)光二極管

發(fā)光二極管是一種能把電能轉換成光能的特殊器件。這種二極管不僅具有普通二極管的正、反向特性，而且當給管子施加正向偏壓時，管子還會發(fā)出可見光和不可見光（即電致發(fā)光）。目前應用的有紅、黃、綠、藍、紫等顏色的發(fā)光二極管。此外，還有變色發(fā)光二極管，即當通過二極管的電流改變時，發(fā)光顏色也隨之改變。如圖6.24（a）所示為發(fā)光二極管的圖形符號。發(fā)光二極管常用來作為顯示器件，除單個使用外，也常做成七段式或矩陣式器件。發(fā)光二極管的另一個重要用途是將電信號變?yōu)楣庑盘?，通過光纜傳輸，然后用光電二極管接收，再現(xiàn)電信號。如圖6.24（b）所示為發(fā)光二極管發(fā)射電路通過光纜驅動的光電二極管電路。在發(fā)射端，一個0V～５V的脈沖信號通過500Ω的電阻作用于發(fā)光二極管（LED），這個驅動電路可使LED產(chǎn)生一數(shù)字光信號，并作用于光纜。由LED發(fā)出的光約有20%耦合到光纜；在接收端，傳送的光中約有80%耦合到光電二極管，這樣在接收電路的輸出端可復原為0V～

５V電壓的脈沖信號。圖6.24發(fā)光二極管（a）圖形符號；（b）光電傳輸系統(tǒng)

3.二極管的測試與選用

1）二極管的測試

（1）普通二極管測試：鑒別二極管好壞最簡單的方法是用萬用表測其正、反向電阻，如圖6.25所示，用萬用表的紅表筆接二極管的負極，黑表筆接正極，測得正向電阻，表筆對調(diào)后測得反向電阻。二極管的正向電阻一般在幾百歐～幾千歐之間，反向電阻在幾百千歐左右。若測得反向電阻很小，則表明二極管已被擊穿。圖6.25二極管的測試（2）穩(wěn)壓管的測試：判斷穩(wěn)壓管是否斷路或被擊穿，選用R×100Ω擋，測量方法同上。若測得正向電阻為無窮大，則說明二極管內(nèi)部斷路；若反向電壓近似為零，則說明管子被擊穿；若正、反向電阻值相差太小，則說明二極管性能變壞或失效。以上三種情況的二極管都不能使用。（3）發(fā)光二極管測試：用R×10kΩ擋測其正、反向電阻，當正向電阻小于50kΩ，反向電阻大于200kΩ時為正常，若正、反向電阻均為無窮大，則說明管子已損壞。

（4）普通二極管極性判別：用萬用表R×1kΩ或R×100kΩ擋測二極管的電阻值。如果阻值較小，則表明為正向電阻值，這時接黑表筆的一端為正極，另一端為負極；如果測得阻值很大，則表明為反向電阻值，這時接紅表筆一端為正極，另一端為負極。

2）二極管的選用

工作中，一般可根據(jù)用途和電路的具體要求來選擇二極管的種類、型號及參數(shù)。

選用檢波二極管時，主要是工作頻率符合電路頻率的要求，結電容小的檢波效果較好。常用檢波二極管有2ＡＰ系列，也可用鍺開關二極管2ＡＫ代替。

6.3半導體三極管

6.3.1三極管的結構和類型

三極管是在一塊半導體上用摻入不同雜質(zhì)的方法制成兩個緊挨著的ＰＮ結，并引出三個電極，如圖6.26所示。發(fā)射區(qū)和基區(qū)在交界處形成發(fā)射結；基區(qū)和集電區(qū)在交界處形成集電結。根據(jù)半導體各區(qū)的類型不同，三極管可分為NPN型和PNP型兩大類，如圖6.26(a)、（b）所示。圖6.26三極管的組成與符號（a）NPN型；（b）PNP型6.3.2三極管的放大作用

1.三極管的工作電壓和基本連接方式

1）工作電壓

如圖6.27所示，其中V為三極管，UCC為集電極電源電壓，UBB為基極電源電壓，兩類管子外部電路所接電源極性正好相反，

Rb為基極電阻，Rc為集電極電阻。若以發(fā)射極電壓為參考電壓，則三極管發(fā)射結正偏，集電結反偏這個外部條件也可用電壓關系來表示，對于NPN型：UC>UB>UE;

對于PNP型：UE>UB>UC。圖6.27三極管電源的接法（a）NPN型；（b）PNP型

2）基本連接方式

三極管有三個電極，而在連成電路時必須由兩個電極接輸入回路，兩個電極接輸出回路，這樣勢必有一個電極作為輸入和輸出回路的公共端，根據(jù)公共端的不同，有三種基本連接方式。

（1）共發(fā)射極接法：共射接法是以基極為輸入端的一端，集電極為輸出端的一端，發(fā)射極為公共端，如圖6.28（a）所示。（2）共基極接法：共基接法是以發(fā)射極為輸入端的一端，集電極為輸出端的一端，基極為公共端，如圖6.28（b）所示。

(3)共集電極接法：共集接法是以基極為輸入端的一端，發(fā)射極為輸出端的一端，集電極為公共端，如6.28（c）所示。圖6.28三極管電路的三種組態(tài)（a）共發(fā)射極接法；（b）共基極接法;（c）共集電極接法

2.電流放大原理

在圖6.29中，UBB為基極電源電壓，用于向發(fā)射結提

供正向電壓，Rb為限流電阻。

UCC為集電極電源，要求UCC>UBB。它通過Ｒc、集電結、發(fā)射結形成電路。由于發(fā)射結獲得了正向偏置電壓，其值很?。ü韫芗s為0.7V），因而UCC主要降落在電阻Rc和集電結兩端，使集電結獲得反向偏置電壓。圖6.29中，發(fā)射極為三極管輸入回路和輸出回路的公共端，這種連接方式就是前面介紹的共發(fā)射極電路。圖6.29NPN型三極管中載流子的運動和各極電流在正向電壓的作用下，發(fā)射區(qū)的多子（電子）不斷向基區(qū)擴散，并不斷由電源得到補充，形成發(fā)射極電流IE?；鶇^(qū)多子（空穴）也要向發(fā)射區(qū)擴散，由于其數(shù)量很小，可忽略。到達基區(qū)的電子繼續(xù)向集電結方向擴散，在擴散過程中，少部分電子與基區(qū)的空穴復合，形成基極電流IB。6.3.3三極管的特性曲線

1）輸入特性曲線

當UCE不變時，輸入回路中的電流IB與電壓UBE之間的關系曲線被稱為輸入特性，如圖6.30所示,即

IB=f(UBE)|UCE常數(shù)

當UCE=0時，三極管的輸入回路相當于兩個PN結并聯(lián)，如圖6.31所示。三極管的輸入特性是兩個正向二極管的伏安特性。圖6.30輸入特性圖6.31UCE=0時，三極管測試電路和等效電路（a）測試電路；（b）等效電路當ＵCE＝0時，三極管的輸入回路相當于兩個ＰＮ結并聯(lián)，如圖6.31所示。三極管的輸入特性是兩個正向二極管的伏安特性。

當ＵCE≥ＵBE時，b、e兩極之間加上正向電壓。集電結反偏，發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子絕大部分漂移到集電極，只有一小部分與基區(qū)的空穴復合形成基極電流IB。與ＵCE＝0時相比，在相同ＵBE條件下，IB要小得多，輸入特性曲線向右移動；若UCE繼續(xù)增大，曲線繼續(xù)右移。當UCE>1Ｖ時，在一定的UBE條件下，集電結的反向偏壓足以將注入到基區(qū)的電子全部拉到集電極，此時UCE再繼續(xù)增大，IB也變化不大，因此UCE>1Ｖ以后，不同UCE值的各條輸入特性曲線幾乎重疊在一起。所以常用UCE>1Ｖ的某條輸入特性曲線來代表UCE更高的情況。在實際應用中，三極管的UCE一般大于1Ｖ，因而UCE>1Ｖ時的曲線更具有實際意義。由三極管的輸入特性曲線可看出：三極管的輸入特性曲線是非線性的，輸入電壓小于某一開啟值時，三極管不導通，基極電流為零，這個開啟電壓又叫閾值電壓。對于硅管，其閾值電壓約為0.5V，鍺管約為0.1V~0.2V。當管子正常工作時，發(fā)射結壓降變化不大，對于硅管約為0.6V~0.7V，對于鍺管約為0.2V~0.3V。

2）輸出特性曲線

當IB不變時，輸出回路中的電流IC與電壓UCE之間的關系曲線稱為輸出特性曲線，即

IC=f(UCE)|IB=常數(shù)

固定一個IB值，可得到一條輸出特性曲線，改變IB值，可得到一簇輸出特性曲線。以硅ＮＰＮ型三極管為例，其輸出特性曲線簇如圖6.32

所示。在輸出特性曲線上可劃分為三個區(qū)：放大區(qū)、截止區(qū)、飽和區(qū)。圖6.32NPN管共發(fā)射極輸出特性曲線簇（1）放大區(qū)：當UCE>1V以后，三極管的集電極電流IC=βIC，IC與IB成正比而與UCE關系不大。所以輸出特性曲線幾乎與橫軸平行，當IB一定時，IC的值基本不隨UCE變化，具有恒流特性。IB等量增加時，輸出特性曲線等間隔地平行上移。這個區(qū)域的工作特點是發(fā)射結正向偏置，集電結反向偏置，IC=βIC。由于工作在這一區(qū)域的三極管具有放大作用，因而把該區(qū)域稱為放大區(qū)。（2）截止區(qū)：當IB=0時，

IC≈0，(由于穿透電流ICEO很小忽略不考慮)，輸出特性曲線是一條幾乎與橫軸重合的直線。通常將IB=0時輸出特性曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。該區(qū)域的工作特點是發(fā)射結反向偏置（也可零偏），集電結反向偏置，IB≈0，IC≈0，三極管呈截止狀態(tài)。（3）飽和區(qū)：當UCE<UBE時，

IC與IB不成比例，它隨UCE的增加而迅速上升，這一區(qū)域稱為飽和區(qū)，UCE=UBE

稱為臨界飽和。飽和區(qū)域的工作特點是發(fā)射結和集電結均正向偏置。這時，三極管失去放大能力。

綜上所述：對于NPN型三極管，工作于放大區(qū)時，UC>UB>UE；工作于截止區(qū)時，

UC>UE>UB；工作于飽和

區(qū)時，UB>UC>UE。例1.1判斷圖6.33中三極管的工作狀態(tài)。圖6.33三極管的工作狀態(tài)解在圖6.33(a)中，ＵＢ＝2.7Ｖ，ＵＣ＝８Ｖ，

ＵＥ＝２Ｖ，經(jīng)比較：UC>UB>UE，故發(fā)射結正偏，集電

結反偏，所以圖（a）中的三極管工作于放大區(qū)。

在圖6.33（b）中，ＵＢ＝3.7V，ＵＣ＝3.3Ｖ，ＵＥ＝

３Ｖ，經(jīng)比較：UB>UC>UE，發(fā)射結和集電結均正向偏置，所以圖（b）中的三極管處于飽和區(qū)。在圖6.33（c）中，ＵＢ＝２Ｖ，ＵＣ＝８Ｖ，ＵＥ＝

2.7Ｖ，經(jīng)比較：UC>UE>UB，故發(fā)射結和集電結均反向偏置，所以圖（c）中的三極管工作于截止區(qū)。在圖6.33（d）中，三極管為ＰＮＰ型，對于ＰＮＰ型

三極管，工作在放大區(qū)時，各極電壓的關系大小應為UE>UB>UC；工作于截止區(qū)時，各極電壓的大小關系應為UB>UE>UC；工作于飽