常用半导体器件讲稿.ppt
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1、关于常用半导体器件第一页,讲稿共五十四页哦第一节 二极管第二页,讲稿共五十四页哦第一节 二极管 一、二极管的结构和类型一、二极管的结构和类型 从二极管从二极管P P区引出的外引线称为二极管的阳极,将区引出的外引线称为二极管的阳极,将从二极管从二极管N N区引出的外引线称为二极管的阴极。二极区引出的外引线称为二极管的阴极。二极管的符号如图所示,其中三角箭头表示正向电流的管的符号如图所示,其中三角箭头表示正向电流的方向,正向电流从二极管的阳极流入,阴极流出。方向,正向电流从二极管的阳极流入,阴极流出。PN结结电流方向电流方向第三页,讲稿共五十四页哦第一节 二极管二、二极管的单向导电性二、二极管的单
2、向导电性 在在PNPN结两端外加电压,称为给结两端外加电压,称为给PNPN加上偏置。当加上偏置。当P P区电位高于区电位高于N N区时称为区时称为正向正向偏置;反之,当偏置;反之,当N N区电位高于区电位高于P P区时称为区时称为反向反向偏置。偏置。PNPN结最重要的特性就是结最重要的特性就是单向导电性。单向导电性。正偏:正偏:在结上加正向电压时,在结上加正向电压时,结电阻很低,正向电流较大,结电阻很低,正向电流较大,结处于导通状态。结处于导通状态。反偏:反偏:加反向电压时,结电阻很高,加反向电压时,结电阻很高,反向电流很小,结处于截止状态。反向电流很小,结处于截止状态。第四页,讲稿共五十四页
3、哦三、二极管的伏安特性三、二极管的伏安特性 二极管的主要特性是单向导电性,其伏安特性曲线如图二极管的主要特性是单向导电性,其伏安特性曲线如图5-3所示。所示。(以正极到负极为参考方向)。(以正极到负极为参考方向)。1)外加正向电压很小时,二极管呈现较大的电阻,几乎没有)外加正向电压很小时,二极管呈现较大的电阻,几乎没有正向电流通过。曲线正向电流通过。曲线 段(或段(或 段)称作死区,点段)称作死区,点 (或(或 )的电压称为死区电压,硅管的死区电压一般为)的电压称为死区电压,硅管的死区电压一般为0.5V,锗管,锗管则约为则约为0.1V。2)二极管的正向电压大于死区电压后,二极管呈现很小的)二极
4、管的正向电压大于死区电压后,二极管呈现很小的电阻,有较大的正向电流流过,称为二极管导通,如电阻,有较大的正向电流流过,称为二极管导通,如 段(段(或或 )特性曲线所示,此段称为导通段。从图中可以看出:)特性曲线所示,此段称为导通段。从图中可以看出:硅管电流上升曲线比锗管更陡。二极管导通后的电压为导通硅管电流上升曲线比锗管更陡。二极管导通后的电压为导通电压,电压,硅管一般为硅管一般为0.7V,锗管约为,锗管约为0.3V。1正向特性正向特性 第五页,讲稿共五十四页哦2反向特性反向特性1)当二极管承受反向电压时,其反向电阻很大,此时仅有非)当二极管承受反向电压时,其反向电阻很大,此时仅有非常小的反向
5、电流(称为反向饱和电流或反向漏电流),如曲常小的反向电流(称为反向饱和电流或反向漏电流),如曲线段线段 (或(或 段)所示。实际应用中二极管的反向饱和电段)所示。实际应用中二极管的反向饱和电流值越小越好,硅管的反向电流比锗管小得多,一般为几十流值越小越好,硅管的反向电流比锗管小得多,一般为几十微安,而锗管为几百微安。微安,而锗管为几百微安。2)当反向电压增加到一定数值时(如曲线中的)当反向电压增加到一定数值时(如曲线中的 点或点或 点)点),反向电流急剧增大,这种现象称为反向击穿,此时对应的,反向电流急剧增大,这种现象称为反向击穿,此时对应的电压称为反向击穿电压,用电压称为反向击穿电压,用 表
6、示,曲线中表示,曲线中 段(或段(或 段)称为反向击穿区。通常加在二极管上的反向电压不允许段)称为反向击穿区。通常加在二极管上的反向电压不允许超过击穿电压,否则会造成二极管的损坏(稳压管除外)。超过击穿电压,否则会造成二极管的损坏(稳压管除外)。第六页,讲稿共五十四页哦四、二极管的主要参数四、二极管的主要参数(1)最大整流电流)最大整流电流 它是指二极管长期工作时所允许通过它是指二极管长期工作时所允许通过的最大正向平均电流。实际应用时,流过二极管的平均电流不的最大正向平均电流。实际应用时,流过二极管的平均电流不能超过这个数值,否则,将导致二极管因过热而永久损坏。能超过这个数值,否则,将导致二极
7、管因过热而永久损坏。(2)最高反向工作电压)最高反向工作电压 指二极管工作时所允许加的最指二极管工作时所允许加的最高反向电压,超过此值二极管就有被反向击穿的危险。通常高反向电压,超过此值二极管就有被反向击穿的危险。通常手册上给出的最高反向工作电压手册上给出的最高反向工作电压 约为击穿电压约为击穿电压 的一半。的一半。(3)反向电流)反向电流 指二极管未被击穿时的反向电流值。指二极管未被击穿时的反向电流值。越小,说明二极管的单向导电性能越好。越小,说明二极管的单向导电性能越好。对温度很敏感,对温度很敏感,温度增加,反向电流会增加很大。温度增加,反向电流会增加很大。第八页,讲稿共五十四页哦五、特殊
8、二极管五、特殊二极管 1稳压二极管稳压二极管 稳压二极管稳压二极管简称稳压管,它简称稳压管,它是一种用特殊工是一种用特殊工艺制造的面结合艺制造的面结合型硅半导体二极型硅半导体二极管,其图形符号管,其图形符号和外形封装如图和外形封装如图5-4所示。所示。图图5-4 稳压二极管的图形符号与外形稳压二极管的图形符号与外形 外形外形 图形符号图形符号第九页,讲稿共五十四页哦范围内变化。稳压管的伏安特性曲线稳压管的伏安特性曲线工作区域工作区域第十页,讲稿共五十四页哦稳压管的应用稳压管的应用 使用时,阴极接外加电压的正极,阳极接外加电压负极,管子使用时,阴极接外加电压的正极,阳极接外加电压负极,管子反反向
9、偏置向偏置,工作在反向击穿状态,利用它的反向击穿特性稳定直流电压。,工作在反向击穿状态,利用它的反向击穿特性稳定直流电压。二极管在反向击穿状态下,流过管子的电流变化很大,而两端电压变二极管在反向击穿状态下,流过管子的电流变化很大,而两端电压变化很小,稳压管正是利用这一点实现稳压作用的。稳压管工作时,必须接化很小,稳压管正是利用这一点实现稳压作用的。稳压管工作时,必须接入限流电阻,才能使其流过的反向电流在入限流电阻,才能使其流过的反向电流在 范围内变化范围内变化第十一页,讲稿共五十四页哦 发光二极管是一种光发射器件,能把电能直接转换成光能的固体发发光二极管是一种光发射器件,能把电能直接转换成光能
10、的固体发光器件,它是由镓(光器件,它是由镓(Ga)、砷()、砷(As)、磷()、磷(P)等化合物制成的,其图)等化合物制成的,其图形符号如图形符号如图5-6a所示。由这些材料构成的结加上所示。由这些材料构成的结加上正偏电压正偏电压时,时,PN结便以发光的形式来释放能量。结便以发光的形式来释放能量。发光二极管的种类按发光的颜色可分为红、橙、黄、绿和红外光发光二极管的种类按发光的颜色可分为红、橙、黄、绿和红外光二极管等多种,按外形可分为方形、圆形等。图二极管等多种,按外形可分为方形、圆形等。图5-6b是发光二极管的是发光二极管的外形,它的导通电压比普通二极管高。外形,它的导通电压比普通二极管高。2
11、发光二极管发光二极管第十二页,讲稿共五十四页哦发光二极管的应用发光二极管的应用 应用时,加正向电压,并接入相应的限流电阻,它的正常工应用时,加正向电压,并接入相应的限流电阻,它的正常工作电流一般为几个毫安至几十毫安。发光强度在一定范围内与正作电流一般为几个毫安至几十毫安。发光强度在一定范围内与正向电流大小近似成线性关系。向电流大小近似成线性关系。发光二极管作为显示器件,除单个使用外,也常做成七段式或矩阵式,发光二极管作为显示器件,除单个使用外,也常做成七段式或矩阵式,如用作微型计算机、音响设备、数控装置中的显示器。如用作微型计算机、音响设备、数控装置中的显示器。发光二极管的检测一般用万用表发光
12、二极管的检测一般用万用表R10k()档,通常正向电阻档,通常正向电阻15k左右,反向电阻为无穷大。左右,反向电阻为无穷大。第十四页,讲稿共五十四页哦 3光敏二极管光敏二极管 光敏二极管又称光电二极管,其结光敏二极管又称光电二极管,其结工作在反偏状态工作在反偏状态。光敏二。光敏二极管是一种光接收器件。它的管壳上有一个玻璃窗口以便接受光极管是一种光接收器件。它的管壳上有一个玻璃窗口以便接受光照,当光线辐射于结时,提高了半导体的导电性,在反偏电照,当光线辐射于结时,提高了半导体的导电性,在反偏电压作用下产生反向电流。反向电流随光照强度的增加而上升。其压作用下产生反向电流。反向电流随光照强度的增加而上
13、升。其主要特点是反向电流与照度成正比。光敏二极管的图形符号和外主要特点是反向电流与照度成正比。光敏二极管的图形符号和外形如图形如图5-7 所示。所示。第十五页,讲稿共五十四页哦光敏二极管的应用光敏二极管的应用 光敏二极管可用于光的测量。光敏二极管可用于光的测量。当制成大面积光电二极管时,能将光能直接转换成电能,可作为一种当制成大面积光电二极管时,能将光能直接转换成电能,可作为一种能源使用,称为光电池。能源使用,称为光电池。光敏二极管的检测光敏二极管的检测 通常用万用表通常用万用表R1k()档检测,要求无光照时档检测,要求无光照时反向电阻大,有光照时反向电阻小,若电阻差别小,则表明光敏二反向电阻
14、大,有光照时反向电阻小,若电阻差别小,则表明光敏二极管的质量不好。极管的质量不好。第十七页,讲稿共五十四页哦4变容二极管变容二极管 变容二极管是利用变容二极管是利用PN结的结电容可变原理制成的半导体器件结的结电容可变原理制成的半导体器件,它仍它仍工作在反向偏置状态工作在反向偏置状态。它的压。它的压容特性曲线和图形符号如容特性曲线和图形符号如图图5-8所示。所示。二极管结电容大小除了与本身工艺有关外,还与外加电压有关。当反偏电二极管结电容大小除了与本身工艺有关外,还与外加电压有关。当反偏电压增加,结电容就减小,变容二极管是这种效应显著的二极管。由特性曲压增加,结电容就减小,变容二极管是这种效应显
15、著的二极管。由特性曲线可知,改变变容二极管直流反偏电压就可以达到改变电容量的目的。线可知,改变变容二极管直流反偏电压就可以达到改变电容量的目的。应用:应用:变容二极管可用于高频电路,例如用作电视接收调谐回变容二极管可用于高频电路,例如用作电视接收调谐回路中的可变电容器,用改变直流偏压的方法来选择频道。路中的可变电容器,用改变直流偏压的方法来选择频道。第十八页,讲稿共五十四页哦第二节第二节 半导体三极管半导体三极管一、晶体管的结构和符号一、晶体管的结构和符号1 结构和符号结构和符号 晶体管的结构示意图如图晶体管的结构示意图如图5-9a所示,分为所示,分为NPN型管和型管和PNP型管。型管。为了收
16、集发射区发射过来的载流子以及便于散热,要求集电结面积较为了收集发射区发射过来的载流子以及便于散热,要求集电结面积较大,发射区多数载流子的浓度比集电区大,因此使用时集电极与发射大,发射区多数载流子的浓度比集电区大,因此使用时集电极与发射极不能互换。晶体管的图形符号如图极不能互换。晶体管的图形符号如图5-9b所示,符号中的箭头方向所示,符号中的箭头方向表示发射结正向偏置时的电流方向。表示发射结正向偏置时的电流方向。半导体三极管又称晶体三极管或双极型晶体管,简称晶体管。半导体三极管又称晶体三极管或双极型晶体管,简称晶体管。第二十页,讲稿共五十四页哦2 外形外形图图5-10 5-10 几种常见的晶体管
17、的外形结构几种常见的晶体管的外形结构第二十二页,讲稿共五十四页哦3晶体管的工作电压晶体管的工作电压图图5-11 晶体管的工作电压晶体管的工作电压NPNPNP第二十三页,讲稿共五十四页哦二、三极管的电流分配与放大作用二、三极管的电流分配与放大作用(1)放大条件)放大条件发射结加正向电压,集电结加反向电压。发射结加正向电压,集电结加反向电压。(2)电流分析分配关系)电流分析分配关系IE=IB+IC=(1+)IB,IC=IB(3)三极管的电流放大作用)三极管的电流放大作用IB有一微小变化,就能引起有一微小变化,就能引起IC很大变化。很大变化。第二十四页,讲稿共五十四页哦三、三极管的三、三极管的3中工
18、作状态中工作状态1、放大状态、放大状态条件:发射结正向偏置,集电结反向偏置。条件:发射结正向偏置,集电结反向偏置。电流、电压关系:电流、电压关系:IC=IB IE=IB+IC=(1+)IB UCE=UCC-ICRC特点:集电极电流受基极电流控制。基极电流的微小变特点:集电极电流受基极电流控制。基极电流的微小变 化引起集化引起集电极电流的较大变化。体现了三极管的电流放大作用。电极电流的较大变化。体现了三极管的电流放大作用。电位值分布:电位值分布:NPN管管VCVBVE第二十五页,讲稿共五十四页哦三、三极管的三、三极管的3中工作状态中工作状态2、饱和状态、饱和状态条件:发射结正向偏置,集电结正向偏
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