最新半导体器件1PPT课件.ppt

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1、半导体器件半导体器件1(1-2)温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。大特点。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体中电流由两部分组成：本征半导体中电流由两部分组成： 1. 自由电子移动产生的电流。自由电子移动产生的电流。 2. 空穴移动产生的电流。空穴移动产生的电流。(1-9)普通二极管整流管开关管(1-10)阻尼二极管高频二极管金属封装整流二极

2、管(1-11)按使用的半导体材料分按使用的半导体材料分:硅二极管和锗二极管；硅二极管和锗二极管； 按用途分按用途分:普通二极普通二极管、整流二极管、检管、整流二极管、检波二极管、稳压二极波二极管、稳压二极管、开关二极管、变管、开关二极管、变容二极管、光电二极容二极管、光电二极管等。管等。 (1-12)2、二极管的单相导电性二极管的单相导电性u正向导通正向导通 反向截止反向截止图图a图图b(1-13)3 3、伏安特性、伏安特性UI死区电压死区电压 硅管硅管0.6V,锗管锗管0.2V。导通压降导通压降: : 硅硅管管0.60.7V,锗锗管管0.20.3V。反向击穿反向击穿电压电压UBR(1-14)

3、4、主要参数、主要参数1） 最大整流电流最大整流电流 IF二极管长期使用时，允许流过二极管的最大二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。正向平均电流。2） 反向击穿电压反向击穿电压URM二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。过热而烧坏。(1-15)3)反向电流反向电流 IR指二极管加反向峰值工作电压时的反向电指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受差，因此

4、反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。硅管大几十到几百倍。以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。下面介绍两个交流参数。保护等等。下面介绍两个交流参数。(1-16) 稳压二极管稳压二极管UIIZIZmax UZ IZ稳压稳压误差误差曲线越陡，曲线越陡，电压越稳电压越稳定。定。+-UZ动态电阻：动态电阻：

5、ZZIUZrrz越小，稳越小，稳压性能越好。压性能越好。5、 特殊二极管特殊二极管(1-17) (1) (1) 半导体二极管的极性判别半导体二极管的极性判别 一般情况下，二极管有色点的一端为正一般情况下，二极管有色点的一端为正极，如极，如2AP12AP12AP72AP7，2AP112AP112AP172AP17等。等。 如果是透明玻璃壳二极管，可直接看出如果是透明玻璃壳二极管，可直接看出极性，即内部连触丝的一头是正极，连半导极性，即内部连触丝的一头是正极，连半导体片的一头是负极。体片的一头是负极。 塑封二极管有圆环标志的是负极，如塑封二极管有圆环标志的是负极，如IN4000IN4000系列。系

6、列。无标记的二极管，则可用万用表欧姆档无标记的二极管，则可用万用表欧姆档来判别正、负极。来判别正、负极。极 性 判 别 及 测 试(1-18) 根据二极管正向电阻小，反向电阻大的根据二极管正向电阻小，反向电阻大的特点，将万用表拨到电阻档（一般用特点，将万用表拨到电阻档（一般用R100或或R1K档）档），用表笔分别与二极，用表笔分别与二极管的两极相接，测出两个阻值。在所测得管的两极相接，测出两个阻值。在所测得阻值较阻值较小小的一次，与的一次，与黑黑表笔相接得一端为表笔相接得一端为二极管的二极管的正正极。同理，在所测得较大阻值极。同理，在所测得较大阻值的一次，与黑表笔相接的一端为二极管的的一次，与

7、黑表笔相接的一端为二极管的负极。负极。小 结(1-19)（2 2）判断二极管质量的好坏）判断二极管质量的好坏二次测得的正、反向电阻值很小或接近于二次测得的正、反向电阻值很小或接近于0 0如正、反向电阻值很大或接近于如正、反向电阻值很大或接近于如正、反向电阻值相差不大如正、反向电阻值相差不大反向电阻值比正向电阻值大几百倍以上反向电阻值比正向电阻值大几百倍以上管子已击穿管子已击穿管子内部已断路管子内部已断路性能变坏或已失效性能变坏或已失效性能良好性能良好(1-20)晶体三极管晶体三极管 样图样图(1-21) 晶体三极管晶体三极管晶体三极管是一种利用输入电流控制输出电流的电流控制晶体三极管是一种利用

8、输入电流控制输出电流的电流控制型器件，它由两个背靠背的型器件，它由两个背靠背的PN结构成，在电路中主要作为放大结构成，在电路中主要作为放大和开关元件使用。和开关元件使用。 一、结构与分类一、结构与分类 1 1外形外形 近年来生产的小、中功率管多采用硅酮塑料封装；大功率近年来生产的小、中功率管多采用硅酮塑料封装；大功率三极管多采用金属封装，通常做成扁平形状并有螺钉安装孔，三极管多采用金属封装，通常做成扁平形状并有螺钉安装孔，有的大功率管制成螺栓形状。有的大功率管制成螺栓形状。 塑料封装小功率管塑料封装小功率管 塑料封装中功率管塑料封装中功率管 金属封装小功率管金属封装小功率管 金属封装大功率管金

9、属封装大功率管(1-22) 2.2.结构结构 三极管的核心是两个互相联系的三极管的核心是两个互相联系的PN结，按两个结，按两个PN结的组结的组合方式不同，可分为合方式不同，可分为NPN型和型和PNP型两类型两类。 PNP型三极管型三极管 NPN型三极管型三极管三极管内部有发射区、基区和集电区，引出电极分别为三极管内部有发射区、基区和集电区，引出电极分别为发发射极射极e e、基极基极b b、集电极集电极c c。发射区与基区之间的。发射区与基区之间的PNPN结称为发射结称为发射结，集电区与基区之间的结，集电区与基区之间的PNPN结称为集电结。结称为集电结。 (1-23)2、 结构结构BECNNP基

10、极基极发射极发射极集电极集电极NPN型型PNP集电极集电极基极基极发射极发射极BCEPNP型型第二节第二节 晶体管（晶体管（VT)(1-24)BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极发射结发射结集电结集电结(1-25)这两种管子在电路的符号为：（要求牢记）这两种管子在电路的符号为：（要求牢记）NPNNPNEPNPPNPECBCB(1-26) 二、三极管的电流放大作用二、三极管的电流放大作用 1 1三极管放大条件三极管放大条件要使三极管能够正常放大信号，发射结应加要使三极管能够正常放大信号，发射结应加正向电压，集电结应加反向电压。正向电压，集电结应加反向电压。 NPN管偏置电路管偏置电路 P

11、NP管偏置电路管偏置电路 电源电源VCC通过偏置电阻通过偏置电阻Rb为发射结提供正向偏置，为发射结提供正向偏置，RC阻值小于阻值小于Rb阻值，所以集电结处于反向偏置。阻值，所以集电结处于反向偏置。(1-27) 三、三极管的特性曲线三、三极管的特性曲线1 1输人特性曲线输人特性曲线输人特性曲线是反映三极管输人回路电压和电流关系的曲线，它是在输出电压输人特性曲线是反映三极管输人回路电压和电流关系的曲线，它是在输出电压VCE为定值时，为定值时，iB与与vBE对应关系的曲线。对应关系的曲线。 当输入电压当输入电压vBE较小时，基极电流较小时，基极电流iB很小，很小，通常近似为零。通常近似为零。 当当v

12、BE大于三极管的死区电压大于三极管的死区电压vth后，后，iB开开始上升。始上升。 三极管正常导通时，硅管三极管正常导通时，硅管VBE约为约为0.7V，锗管约为锗管约为0.3V，此时的，此时的VBE值称为三极管工作值称为三极管工作时的发射结正向压降。时的发射结正向压降。 输人特性曲线(1-28) 2 2输出特性曲线输出特性曲线 输出特性曲线是反映三极管输出回路电压与电流关系的曲线，是指基极电流输出特性曲线是反映三极管输出回路电压与电流关系的曲线，是指基极电流IB为某一定值时，集电极电流为某一定值时，集电极电流IC与集电极电压与集电极电压VCE对应关系的曲线。对应关系的曲线。截止区截止区 习惯把

13、输入电流习惯把输入电流IB=0曲线以下的区域称为截止区，三极管处于截止曲线以下的区域称为截止区，三极管处于截止状态，相当于三极管内部各极开路。在截止区，三极管发射结反偏或零偏，集电结状态，相当于三极管内部各极开路。在截止区，三极管发射结反偏或零偏，集电结反偏。反偏。 放大区放大区 它是三极管发射结正偏、集电它是三极管发射结正偏、集电结反偏时的工作区域。最主要特点是结反偏时的工作区域。最主要特点是IC受受IB控控制，具有电流放大作用。制，具有电流放大作用。 饱和区饱和区 当当VCE小于小于VBE时，三极管的发时，三极管的发射结和集电结都处于正偏，此时射结和集电结都处于正偏，此时IC已不再受已不再

14、受IB控制。此时管子的集电极控制。此时管子的集电极发射极间呈现低发射极间呈现低电阻，相当于开关闭合。电阻，相当于开关闭合。 输出特性曲线(1-29)1.4.3 特性曲线特性曲线ICmA AVVUCEUBERBIBECEB 实验线路实验线路(1-30)一、一、输入特性输入特性UCE 1VIB( A)UBE(V)204060800.40.8工作压降：工作压降： 硅管硅管UBE 0.60.7V,锗锗管管UBE 0.20.3V。UCE=0VUCE =0.5V 死区电死区电压，硅管压，硅管0.5V，锗，锗管管0.2V。(1-31)二、二、输出特性输出特性IC(mA )1234UCE(V)36912IB=

15、020 A40 A60 A80 A100 A此区域满此区域满足足IC= IB称为线性称为线性区（放大区（放大区）。区）。当当UCE大于一大于一定的数值时，定的数值时，IC只与只与IB有关，有关，IC= IB。(1-32)IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域中此区域中UCE UBE,集电结正偏，集电结正偏， IBIC，UCE 0.3V称为饱和区。称为饱和区。(1-33)IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域中此区域中 : IB=0,IC=ICEO,UBEIC，UCE 0.

16、3V (3) 截止区：截止区： UBE 死区电压，死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0 (1-35) 四、三极管器件手册的使用四、三极管器件手册的使用 三极管的类型非常多，从晶体管手册可以查找到三极管的型号，主要用途、主三极管的类型非常多，从晶体管手册可以查找到三极管的型号，主要用途、主要参数和器件外形等，这些技术资料是正确使用三极管的依据。要参数和器件外形等，这些技术资料是正确使用三极管的依据。 1 1三极管型号三极管型号 国产三极管的型号由五部分组成。国产三极管的型号由五部分组成。 第一部分是数字第一部分是数字“3”，表示三极管。，表示三极管。 第二部分是用拼音字母表示管子的材料和

17、极第二部分是用拼音字母表示管子的材料和极性。性。 APNP锗材料，BNPN锗材料， CPNP硅材料，DNPN硅材料。 第三部分是用拼音字母表示管子的类型。第三部分是用拼音字母表示管子的类型。 X低频小功率管，G 高频小功率管， D低频大功率管，A 高频大功率管。 第四部分用数字表示器件的序号。第四部分用数字表示器件的序号。 第五部分用拼音字母表示规格号。第五部分用拼音字母表示规格号。三极管型号的读识3AG54A三极管三极管 NP锗材料锗材料 高频小功率高频小功率 序号序号 规格号规格号(1-36)总结u三极管的结构：两个背靠背的三极管的结构：两个背靠背的PN结结u两种类型：两种类型：NPN和和

18、PNPu电流放大的实质：用小电流电流放大的实质：用小电流iB大电流大电流icu三种不同的工作状态：三种不同的工作状态： 截止区截止区： IB=0，发射结反偏，发射结反偏 集电结反偏集电结反偏 放大区放大区：发射结正偏、集电结反偏，发射结正偏、集电结反偏，IC受受IB控控 制，具有电流放大作用。制，具有电流放大作用。 饱和区饱和区：发射结、集电结都正偏，发射结、集电结都正偏，IC不受不受IB控制控制(1-37)目测判别三极管极性目测判别三极管极性EBCE C BEBCBECE B C(1-38) 用用指针式指针式万用表判断三极管极性万用表判断三极管极性红表笔红表笔是是( (表内电源表内电源) )

19、负负极极黑表笔黑表笔是是( (表内电源表内电源) )正正极极基极基极B的判断：的判断： 当当黑黑（红）（红）表笔接触某一极，表笔接触某一极，红红（黑）（黑）表笔分别接触表笔分别接触另两个极时，万用表指示为另两个极时，万用表指示为低阻低阻，则该极为基极，该管为，则该极为基极，该管为NPN（PNP）。在在 R 100或或 R 1k 挡测量挡测量测量时手不要接触引脚测量时手不要接触引脚C、E极极的判断：的判断： 基极确定后，比较基极确定后，比较B与另外两个极间的正向电阻，较大与另外两个极间的正向电阻，较大者为发射极者为发射极E，较小者为集电极，较小者为集电极C。(1-39)三极管放大能力的检测三极管放大能力的检测 1k硅管：硅管：100 k 锗管：锗管：20 k 0 1k硅管：硅管：100 k 锗管：锗管：20 k 0PNPNPN指针偏转角度越大，则放大能力越强指针偏转角度越大，则放大能力越强