第8章晶闸管-精品文档资料整理.ppt

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1、第第 8 章章 半导体器件半导体器件第第 8 章章 半导体器件半导体器件8.1 半导体基础知识半导体基础知识8.2 半导体二极管半导体二极管8.7 集成电路集成电路8.3 特殊二极管特殊二极管8.4 集成稳压器集成稳压器8.8 晶闸管晶闸管分析与思考分析与思考教学基本要求教学基本要求练习题练习题8.5 双极型晶体管双极型晶体管8.6 场效应晶体管场效应晶体管返回主页返回主页第第 8 章章 半导体器件半导体器件8.1 半导体基础知识半导体基础知识（一）本征半导体一）本征半导体定义：纯净的具有晶体结构的半导体定义：纯净的具有晶体结构的半导体特点：特点：(1)含有两种载流子含有两种载流子带负电的电子

2、、带正电的空穴带负电的电子、带正电的空穴(2)载流子的数量少且成对出现载流子的数量少且成对出现(3)载流子的数量受温度影响较大，温度高数量就多载流子的数量受温度影响较大，温度高数量就多下一节下一节上一页上一页下一页下一页返返 回回第第 8 章章 半导体器件半导体器件（二）杂质半导体二）杂质半导体定义：渗入少量杂质的半导体定义：渗入少量杂质的半导体(1)P 型半导体型半导体形成：向本征半导体中渗入少量的形成：向本征半导体中渗入少量的 3 价元素价元素特点：特点：（a）含有大量的空穴含有大量的空穴多数载流子多数载流子 （b）含有少量的电子含有少量的电子少数载流子少数载流子下一节下一节上一页上一页下

3、一页下一页返返 回回(2)N 型半导体型半导体形成：向本征半导体中渗入少量的形成：向本征半导体中渗入少量的 5 价元素价元素特点：特点：（a）含有大量的电子含有大量的电子多数载流子多数载流子 （b）含有少量的空穴含有少量的空穴少数载流子少数载流子第第 8 章章 半导体器件半导体器件（三）三）PN 结结 (1)PN 结的形成结的形成flash1多数载流子的浓度差多数载流子的浓度差多数载流子多数载流子子的扩散子的扩散空间电荷区空间电荷区少数载流子少数载流子的漂移的漂移扩散扩散=漂移漂移形成稳定的形成稳定的 PN 结结注：注：PN 结的结电容很小结的结电容很小下一节下一节上一页上一页下一页下一页返返

4、 回回图图 8.1.1 PN 结的形成结的形成第第 8 章章 半导体器件半导体器件(2)PN 结的特性结的特性 （a）PN 结外加正向电压结外加正向电压PN 结正偏结正偏PN 结正向导通结正向导通外电场与内电场方向相反外电场与内电场方向相反有利于扩散进行有利于扩散进行扩散扩散 漂移漂移PN 结变窄结变窄外部电源不断提供电荷外部电源不断提供电荷产生较大的扩散电流产生较大的扩散电流 I正正下一节下一节上一页上一页下一页下一页返返 回回 图图 8.1.2 PN 结的单相导电性结的单相导电性第第 8 章章 半导体器件半导体器件（b）PN 结外加反向电压结外加反向电压PN 结反偏结反偏PN 结反向截止结

5、反向截止外电场与内电场方向相同外电场与内电场方向相同有利于漂移进行有利于漂移进行漂移漂移 扩散扩散PN 结变厚结变厚外部电源不断提供电荷外部电源不断提供电荷产生较小的反向电流产生较小的反向电流 I反反 下一节下一节上一页上一页下一页下一页返返 回回图图 8.1.2 PN 结的单相导电性结的单相导电性第第 8 章章 半导体器件半导体器件 结论：结论：加正向电压加正向电压导通导通加反向电压加反向电压截止截止单方向导电性单方向导电性下一节下一节上一页上一页下一页下一页返返 回回 第第 8 章章 半导体器件半导体器件8.2 半导体二极管半导体二极管（一）基本结构一）基本结构按按材料分材料分硅管硅管锗管

6、锗管按按PN结分结分点接触型点接触型面接触型面接触型按按用途分用途分普通管普通管整流管整流管PN阳极阳极阴极阴极下一节下一节上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节图图 8.2.1 半导体二极管半导体二极管第第 8 章章 半导体器件半导体器件（二）伏安特性二）伏安特性定义：二极管电流与电压之间的关系。定义：二极管电流与电压之间的关系。UIOUDUIOUIOAABB硅硅锗锗正向：死区（正向：死区（OA 段）硅管约段）硅管约 0.5 V，锗管约锗管约 0.2 V；正向导通区硅管正向导通区硅管 约约 0.7 V，锗管约锗管约0.3 V。温度增加，温度增加，曲线左移曲线左移反向：截止区（反向：截

7、止区（OB 段）段）I 近似为近似为 0；击穿区管子被击穿击穿区管子被击穿下一节下一节上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节图图 8.2.2 半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性(a)近似特性近似特性 (b)理想特性理想特性图图 8.2.3 近似和理想特性伏安特性近似和理想特性伏安特性第第 8 章章 半导体器件半导体器件（三）主要参数三）主要参数(1)(1)IF：额定正向平均电流额定正向平均电流(2)(2)UF：正向电压降正向电压降(3)(3)UR：最高反向工作电压最高反向工作电压(4)(4)Irm：最大反向电流最大反向电流以上各值是选择二极管的依据。以上各值是选择二极管的依据

8、。下一节下一节上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节 因通常使用二极管时应保证其工作在正向导通因通常使用二极管时应保证其工作在正向导通或反向截止状态，故认为二极管正偏则导通，反偏或反向截止状态，故认为二极管正偏则导通，反偏则截止则截止 单向导电性。单向导电性。第第 8 章章 半导体器件半导体器件用以前的限幅flash下一节下一节上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节 补充例题补充例题1 当当Us 分别为分别为 2 V、4 V，而而 ui 分别为分别为3 V、3 V 时，试画出时，试画出 uo 的波形。的波形。第第 8 章章 半导体器件半导体器件（四）整流电路四）整流电路定义：定

9、义：交流交流直流直流整流整流逆变逆变（a）电路及工作原理电路及工作原理下一节下一节上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节（1 1）单相桥式整流电路）单相桥式整流电路u1D4D2D1D3RLuou2+aTb正半周正半周:u20，uo=u2D1和和D3导通导通,图图 8.2.6 单相桥式整流电路单相桥式整流电路第第 8 章章 半导体器件半导体器件+aTbu1D4D2D1D3RLuou2负半周负半周:u2 R 故故 ui 的直流分量大都将在的直流分量大都将在 R 上上,故使故使 uo 变得平缓变得平缓上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节(a)型型LC 滤波电路滤波电路

10、(b)型型LC 滤波电路滤波电路图图 8.2.10 型滤波电路型滤波电路第第 8 章章 半导体器件半导体器件 补充例题补充例题 2 一桥式整流电容滤波电路，已知电源的一桥式整流电容滤波电路，已知电源的 f=50 Hz，负载电阻负载电阻 RL=100，U2=25 V，试求试求（1）选择整流二极）选择整流二极管（管（2）选择滤波电容器（）选择滤波电容器（3）若测得）若测得 UO 分别为下列各值时，填分别为下列各值时，填写下表。写下表。(a)UO=30 V (b)UO=22.5 V (c)UO=25 V（d）UO=11.25 V (e)UO=35.35 V+u2+uORLC上一页上一页下一页下一页返

11、返 回回下一节下一节上一节上一节 第第 8 章章 半导体器件半导体器件+u2+uORLC解解:(1)查表选择查表选择(2)查表选择查表选择的电解电容器的电解电容器上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节 第第 8 章章 半导体器件半导体器件上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节 (3)第第 8 章章 半导体器件半导体器件(2)主要特点：主要特点：(a)正向特性同普通二极管正向特性同普通二极管(b)反向特性反向特性 较小的较小的 U 较大的较大的 I 在一定的范围内，反在一定的范围内，反向击穿具有可逆性向击穿具有可逆性8.3 特殊二极管特殊二极管（一）（一）

12、稳压二极管稳压二极管（3）主要参数）主要参数 稳定电压：稳定电压：Uz 最小稳定电流：最小稳定电流：Izmin 最大稳定电流：最大稳定电流：Izmax(1)结构：面接触型硅二极管结构：面接触型硅二极管U/VIzminIzmaxI/mAUz0上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节 (a)图形符号图形符号 (b)伏安特性伏安特性图图 8.3.1 稳压管的图形符号稳压管的图形符号和伏安特性和伏安特性第第 8 章章 半导体器件半导体器件（4）稳压原理）稳压原理+UORL+C+UiDzIzIOIR当电源波动或负载电流的变化引起当电源波动或负载电流的变化引起 UO变化时变化时Uo Uz

13、 Iz I =(Iz+Io)UR =IRUo =Ui UR上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节图图 8.3.2 稳压电路稳压电路第第 8 章章 半导体器件半导体器件*（二）光电二极管（二）光电二极管 它的反向电流随光照强度的增加而上升。光电二极管工作它的反向电流随光照强度的增加而上升。光电二极管工作于反向偏置状态，无光照时电路中电流很小，有光照时电流会于反向偏置状态，无光照时电路中电流很小，有光照时电流会急剧增加。急剧增加。图图 8.3.3 光电二极管电路光电二极管电路图图 8.3.4 发光二极管电路发光二极管电路*（三）发光二极管（三）发光二极管 发光二极管工作于正向偏

14、置状态，正向电流通过发光二极发光二极管工作于正向偏置状态，正向电流通过发光二极管时，它会发出光来，正向工作电压一般不超过管时，它会发出光来，正向工作电压一般不超过 2 V，正向电正向电流为流为10 mA左右。发光二极管常用于数字仪表和音响设备中的左右。发光二极管常用于数字仪表和音响设备中的显示器。显示器。上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节第第 8 章章 半导体器件半导体器件8.4 集成稳压器集成稳压器（一）（一）三端固定式集成稳压器分类三端固定式集成稳压器分类CW7800系列：输出正电压系列：输出正电压CW7900系列：输出负电压系列：输出负电压如：如：CW7805 表

15、示输出表示输出+5 V 电压电压 CW7912 表示输出表示输出 12 V 电压电压132图图 8.4.1 三端固定三端固定稳压器外形图稳压器外形图上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节 第第 8 章章 半导体器件半导体器件（二）（二）稳压电路接线图稳压电路接线图输入端：输入端：1、3输出端：输出端：2、3C1：0.33 F，防振荡防振荡CO：0.1 F，稳定稳定UO输入端：输入端：3、1输出端：输出端：2、1C1：2.2 FCO：1 F3RL+C12CW7800+C+CO1UO+图图 8.3.4 CW7800 接线图接线图上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一

16、节上一节1RL+C12CW7900+C+CO3UO+图图 8.3.4 CW7900 接线图接线图第第 8 章章 半导体器件半导体器件上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节图图 8.4.4 同时输出正负两组电压接线图同时输出正负两组电压接线图12CW78053UO+C1+C1CW7905+CO+CO321UO1UO2Ui+第第 8 章章 半导体器件半导体器件8.5 双极型晶体管双极型晶体管(一一)基本结构基本结构上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节图图 8.5.1 晶体管的结构示意图和图形符号晶体管的结构示意图和图形符号第第 8 章章 半导体器件半导体器

17、件(二二)工作状态工作状态（1 1）晶体管中载流子运动过程）晶体管中载流子运动过程(c)直流电流放大系数：直流电流放大系数：UccUBBRBRCBEC上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节(a)电流分配原则：电流分配原则：IE=IB+IC(b)穿透电流：穿透电流：ICEO 0（IE0 时时 ICICEO 此值受温度影响较大）此值受温度影响较大）(d)交流电流放大系数：交流电流放大系数：图图 8.5.2 晶体管中载流子的运动过程晶体管中载流子的运动过程第第 8 章章 半导体器件半导体器件(二二)工作状态工作状态(2)(2)晶体管的工作状态晶体管的工作状态上一页上一页下一页下一

18、页返返 回回下一节下一节上一节上一节第第 8 章章 半导体器件半导体器件(三三)特性曲线特性曲线 （1 1）三极管输入特性曲线）三极管输入特性曲线上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节第第 8 章章 半导体器件半导体器件（2）三极管输出特性曲线）三极管输出特性曲线上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节第第 8 章章 半导体器件半导体器件(四四)主要参数主要参数 (1)电流放大系数电流放大系数 （hFE）、）、（hfe）：）：同一型号的晶体同一型号的晶体管管 值有较大差别；值有较大差别；值与值与 IC有关，一般有关，一般 值为值为 100 左右为左右为宜。

19、宜。(2)穿透电流穿透电流 ICEO:ICEO 大的晶体管其温度稳定性差大的晶体管其温度稳定性差。(3)集电极最大允许电流集电极最大允许电流 ICM ：Ic=ICM 时，时，将下降到将下降到正常值的正常值的 23。上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节第第 8 章章 半导体器件半导体器件 (5)反向击穿电压反向击穿电压 U（BR）CEO：基极开路时，基极开路时，C、E 之间之间允许允许 承受的最大反向电压。承受的最大反向电压。(4)集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率 PCM ：PCM=UCE IC 若超若超过过 PCM 则晶体管易烧坏。则晶体管易烧坏。PCM安全区

20、安全区ICmAUCEV过损耗区过损耗区上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节O图图 8.5.8 功耗曲线功耗曲线第第 8 章章 半导体器件半导体器件8.6 场效应晶体管场效应晶体管NMOS 管管分类：分类：结型场效应管结型场效应管绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管增强型（增强型（E型）型）耗尽型（耗尽型（D型）型）PMOS 管管增强型（增强型（E型）型）耗尽型（耗尽型（D型）型）上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节 特点：特点：(a)靠一种载流子（电子或空穴）导电靠一种载流子（电子或空穴）导电单极型晶体管单极型晶体管 (b)场效应晶体管是由场效应晶体管是

21、由UGS 来控制来控制 ID 的，故为电压控制元的，故为电压控制元件，件，ID 对对 UGS 的控制能力可通过跨导的控制能力可通过跨导 gm 来表示，单位是西来表示，单位是西门子门子（s）。）。第第 8 章章 半导体器件半导体器件（一）基本结构（一）基本结构上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节图图 8.6.1 场效应晶体管的结构示意图场效应晶体管的结构示意图第第 8 章章 半导体器件半导体器件（二）工作原理（二）工作原理（1）增强型）增强型 MOS 场效应管场效应管上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节 图图 8.6.2 导电沟道的形成导电沟道的形成第

22、第 8 章章 半导体器件半导体器件（2）耗尽型）耗尽型 MOS 场效应管场效应管上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节第第 8 章章 半导体器件半导体器件（三）特性曲线（三）特性曲线上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节第第 8 章章 半导体器件半导体器件（四）四（四）四 种种 MOS 场效应管的简介场效应管的简介上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节第第 8 章章 半导体器件半导体器件*（五）（五）VMOS 功率场效应管功率场效应管上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节图图 8.6.4 VMOS 管的结构示意图管

23、的结构示意图第第 8 章章 半导体器件半导体器件8.7 集成电路集成电路（一）集成电路（固体组件）一）集成电路（固体组件）是是 20 世纪世纪 60 年代初发展起来的新型电子器件。年代初发展起来的新型电子器件。（二）发展进程二）发展进程1960 年小规模集成电路（年小规模集成电路（SSI）。）。1966 年中规模集成电路（年中规模集成电路（MSI）。）。1969 年大规模集成电路（年大规模集成电路（LSI）。）。1975 年超大规模集成电路（年超大规模集成电路（VLSI）。）。（三）分类三）分类模拟电路：用于处理模拟信号。模拟电路：用于处理模拟信号。数字电路：用于处理数字电路。数字电路：用于处

24、理数字电路。上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节第第 8 章章 半导体器件半导体器件8.8 晶闸管晶闸管（一）（一）普通晶闸管普通晶闸管(1)基本结构基本结构(2)工作原理工作原理(a)晶闸管导通条件晶闸管导通条件 uA 0 uG 0 (b)晶闸管导通后控制晶闸管导通后控制 极将失去作用极将失去作用(c)晶闸管截止条件晶闸管截止条件或或上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节图图 8.8.1 普通晶闸管普通晶闸管第第 8 章章 半导体器件半导体器件（3）可控整流电路）可控整流电路(a)工作原理工作原理(b)数量关系数量关系输出直流电压：输出直流电压：输出直流电流：输出直流电流：

25、上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节图图 8.8.3 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路第第 8 章章 半导体器件半导体器件（二）双向晶闸管（二）双向晶闸管上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节图图 8.8.5 双向晶闸管及交流调压电路双向晶闸管及交流调压电路第第 8 章章 半导体器件半导体器件*（三）可关断晶闸管（三）可关断晶闸管上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节图图 8.8.6 可关断晶闸管及直流调压电路可关断晶闸管及直流调压电路第第 8 章章 半导体器件半导体器件 补充例题补充例题3 有一电阻性直流负载，有一电阻性直流负载，RL=10，要求负要求负载的

26、端电压载的端电压 UO 在在 40 120 V 之间可调，若采用单相半控桥式之间可调，若采用单相半控桥式整流电路供电，求整流电路供电，求（1）U2 （2）控制角控制角 的变化范围的变化范围（3）画出画出 60o 时控制极电压时控制极电压 Ug、负载端电压负载端电压 uo 的波形。的波形。（1）设）设：Uo=120 V时，时，管子全导通，即管子全导通，即 0，则这时则这时 UO=0.9 U2故故上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节+u2+uoRL解解 电路图电路图第第 8 章章 半导体器件半导体器件（3 3）u2 t0 0 t0 0 t0 0uguo（2）上一页上一页下一页下一页返返

27、回回上一节上一节第第 8 章章 半导体器件半导体器件教教 学学 基基 本本 要要 求求 1.了解半导体二极管的基本类型、伏安特性和主要参了解半导体二极管的基本类型、伏安特性和主要参数。了解二极管的钳位作用和限幅作用。理解单相桥式整数。了解二极管的钳位作用和限幅作用。理解单相桥式整流电路和有滤波作用的整流电路；流电路和有滤波作用的整流电路；2.了解稳压二极管的主要特性及其稳压电路；了解稳压二极管的主要特性及其稳压电路；3.了解集成稳压器的应用；了解集成稳压器的应用；4.了解双极型晶体管的基本类型、特性曲线和主要参了解双极型晶体管的基本类型、特性曲线和主要参数。理解晶体管的三种工作状态；数。理解晶

28、体管的三种工作状态；5.了解了解 MOS 场效应管的基本类型、工作原理和特性曲场效应管的基本类型、工作原理和特性曲线。线。6.了解集成电路的发展概况和特点。理解模拟电路和了解集成电路的发展概况和特点。理解模拟电路和数字电路的区别；数字电路的区别；7.了解晶闸管的基本性能及其主要应用。了解晶闸管的基本性能及其主要应用。返返 回回第第 8 章章 半导体器件半导体器件分析与思考分析与思考下一页下一页返返 回回 8.1(1)P 型半导体中空穴是多数载流子，因而型半导体中空穴是多数载流子，因而 P 型半导型半导体电；体电；N 型半导体中自由电子是多数载流字，因而型半导体中自由电子是多数载流字，因而 N

29、型半导体型半导体带负电。这种说法是否正确。带负电。这种说法是否正确。8.1(2)为什么说扩散运动是多数载流子的运动，漂移运为什么说扩散运动是多数载流子的运动，漂移运动是少数载流子运动？动是少数载流子运动？8.2(1)试从正向电压，反向饱和电流的大小以及温度的试从正向电压，反向饱和电流的大小以及温度的影响等方面比较，硅管和锗管的优点。影响等方面比较，硅管和锗管的优点。8.2(2)试分析图试分析图 8.3(a)（教材图教材图 8.2.6）所示整流电路）所示整流电路中的二极管中的二极管 D2或或 D4 断开时负载电压的波形断开时负载电压的波形,如果如果 D2 或或 D4 接反接反,后果如何后果如何?

30、如果如果 D2 或或 D4 因击穿或烧坏而短路因击穿或烧坏而短路,后果如何后果如何?第第 8 章章 半导体器件半导体器件返返 回回下一页下一页上一页上一页 8.2(3)在图在图 8.4 教材图教材图 8.2.8(a)所示的电路中，如所示的电路中，如 果果 C 断路，负载直流电压有断路，负载直流电压有 无变化？变化了约百分之多无变化？变化了约百分之多 少？如果少？如果 C 短路，后果怎样？短路，后果怎样？8.3(1)将图将图 8.5(教材图教材图 8.3.2)所示的电路中的所示的电路中的 R 改接到改接到DZ 之后（即之后（即 DZ 与与 RL之间），可之间），可否起稳压作用；会产生什么后果否起

31、稳压作用；会产生什么后果?8.3(2)稳压电路中的限流电稳压电路中的限流电阻阻 R=0,是否可以？有何后果？是否可以？有何后果？图图8.3图图8.4图图8.5第第 8 章章 半导体器件半导体器件返返 回回下一页下一页上一页上一页 8.3(3)稳压电路中的稳压管接反了，有何后果稳压电路中的稳压管接反了，有何后果?8.5(1)晶体管的晶体管的 IB 一定时，一定时，IC 将随温度的变化而变化将随温度的变化而变化,尤其是锗管对温度更为敏感尤其是锗管对温度更为敏感,这是为什么这是为什么?8.5(2)已知有两个晶体管都工作与放大状态已知有两个晶体管都工作与放大状态,测得他们测得他们的三个极的电位分别为的

32、三个极的电位分别为0.7 V，1 V，6 V 和和 2.5 V，3.2 V，9 V,试判断三个极试判断三个极,并说明他们是并说明他们是 PNP 型，还是型，还是 NPN 型，型，是锗管还是硅管是锗管还是硅管?8.5(3)某晶体管某晶体管 PCM=100 mV，ICM=20 mA，BU(BR)CEO=15 V，试问在下述情况下试问在下述情况下,哪种是正常工作的：哪种是正常工作的：（a）UCE=3 V，IC=10 mA;（b）UCE=2 V,IC=40 mA；（c）UCE=6 V，IE=20 mA。第第 8 章章 半导体器件半导体器件返返 回回下一页下一页上一页上一页 8.6(1)为什么说晶体管是

33、电流控制元件为什么说晶体管是电流控制元件,而场效应管是而场效应管是电压控制元件电压控制元件?8.6(2)试说明试说明 NMOS 管与管与 PMOS 管，管，E 型管和型管和 D 型管型管的主要区别。的主要区别。8.6(3)某场效应晶体管，当某场效应晶体管，当 UGS 3V，UDS 0 时，才会时，才会产生产生 ID。试问该晶体管是四种场效应晶体管中的试问该晶体管是四种场效应晶体管中的 哪一种。哪一种。8.6(4)试画出试画出 UDS UGS(th)，UGD=UGS(th)时，时，E 型型 NMOS 管中导电沟道的形状。管中导电沟道的形状。第第 8 章章 半导体器件半导体器件返返 回回下一页下一

34、页上一页上一页 8.8(1)在图在图 8.7(教材图教材图 8.8.3)所示可控整流电路中，增加控所示可控整流电路中，增加控制角制角 时，导通时，导通 增加还是减少？增加还是减少？负载直流电压如何变化？负载直流电压如何变化？8.8(2)图图8.7(教材教材 8.8.3)所示电路中，所示电路中，=60和和 120 时负载电压时负载电压 UO 的最大值是否相同的最大值是否相同?8.8(3)试画出将图试画出将图 8.9(教材教材图图8.8.5)所示交流调压电路改用两个所示交流调压电路改用两个普通晶闸管来代替的电路。普通晶闸管来代替的电路。图图8.7图图8.9第第 8 章章 半导体器件半导体器件返返

35、回回下一页下一页上一页上一页 8.8(4)图图 8.11(教材图教材图 8.8.6)所示直流调压电路可否简单地用普通所示直流调压电路可否简单地用普通晶闸管实现晶闸管实现?图图8.11第第 8 章章 半导体器件半导体器件 8.1(1)P 型半导体中空穴是多数载流子，因而型半导体中空穴是多数载流子，因而 P 型半导型半导体电；体电；N 型半导体中自由电子是多数载流子，因而型半导体中自由电子是多数载流子，因而 N 型半导体型半导体带负电。这种说法是否正确。带负电。这种说法是否正确。【答】这种说法不正确。【答】这种说法不正确。P 型半导体和型半导体和 N 型半导体本身并型半导体本身并不呈带电性。不呈带

36、电性。分析与思考解答分析与思考解答返返 回回下一题下一题上一题上一题第第 8 章章 半导体器件半导体器件返返 回回下一题下一题上一题上一题 8.1(2)为什么说扩散运动是多数载流子的运动，漂移运为什么说扩散运动是多数载流子的运动，漂移运动是少数载流子运动？动是少数载流子运动？【答答】因因为为扩扩散散运运动动是是多多数数载载流流子子因因为为浓浓度度上上的的差差异异而而形形成成的的运运动动，而而漂漂移移运运动动是是少少数数载载流流子子在在内内电电场场作作用用下下形形成成的的运运动。动。第第 8 章章 半导体器件半导体器件 8.2(1)试试从从正正向向电电压压，反反向向饱饱和和电电流流的的大大小小以

37、以及及温温度度的的影响等方面比较，硅管和锗管的优点。影响等方面比较，硅管和锗管的优点。【答】【答】从正向电压降看，硅管的正向电压降比锗管的大，从正向电压降看，硅管的正向电压降比锗管的大，这是锗管的优点这是锗管的优点;从反向饱和和电流看从反向饱和和电流看,硅管的反向饱和电流硅管的反向饱和电流比锗管小，这是硅管的优点；从温度的影响看，温度增加时比锗管小，这是硅管的优点；从温度的影响看，温度增加时,会引起反向饱和电流增大，而反向击穿电压减小。这方面锗会引起反向饱和电流增大，而反向击穿电压减小。这方面锗管比硅管对温度更为敏感，这也是锗管不如硅管的地方。管比硅管对温度更为敏感，这也是锗管不如硅管的地方。

38、返返 回回下一题下一题上一题上一题第第 8 章章 半导体器件半导体器件 8.2(2)试分析图试分析图 8.3(a)（教材图教材图 8.2.6）所示整流电路）所示整流电路中的二极管中的二极管 D2或或 D4 断开时负载电压的波形断开时负载电压的波形,如果如果 D2 或或 D4 接接反，后果如何？如果反，后果如何？如果 D2 或或 D4 因击穿或烧坏而短路，后果如何因击穿或烧坏而短路，后果如何？图图8.3返返 回回下一题下一题上一题上一题第第 8 章章 半导体器件半导体器件返返 回回下一题下一题上一题上一题 【答】【答】当当D2或或D4断开后断开后,电路为单向半波整流电路电路为单向半波整流电路.正

39、半正半周时，周时，D1和和D3导通导通,负载中有电流通过负载中有电流通过,两端有电压两端有电压uO=u2.负半周时负半周时,D1和和D3截止截止,负载中无电流通过负载中无电流通过,两端无电压两端无电压uO=0.波形如图波形如图8.3(b)所示所示.如果如果D2或或D4反接，则正半周时，二极管反接，则正半周时，二极管D1，D2 或或 D3，D4导通，电流经导通，电流经 D1，D2 或或 D3，D4 而造成电源短路而造成电源短路,电流很大电流很大,因此电源及因此电源及 D1，D2 或或 D3，D4 将烧坏；将烧坏；如果如果 D2 或或 D4 因击穿或烧坏而短路，则正半周时，情况与因击穿或烧坏而短路

40、，则正半周时，情况与D2 或或 D4 接反类似接反类似,电源及电源及 D1 或或 D3 也将因电流过大而烧坏。也将因电流过大而烧坏。第第 8 章章 半导体器件半导体器件 8.2(3)在图在图 8.4 教材图教材图 8.2.8(a)所示的电路中，如所示的电路中，如果果 C 断路，负载直流电压有无断路，负载直流电压有无变化？变化了约百分之多少？变化？变化了约百分之多少？如果如果 C 短路，后果怎样？短路，后果怎样？【答】【答】如果如果 C 短路，负载直流直流电压由短路，负载直流直流电压由 1.2 U2变到了变到了0.9 U2，减小到短路前的减小到短路前的 ，减小了约，减小了约 25。如。如果果 C

41、 短路，短路，D1，D3 或或 D2，D4 及电源因电路短路而烧坏。及电源因电路短路而烧坏。图图8.4返返 回回下一题下一题上一题上一题第第 8 章章 半导体器件半导体器件 8.3(1)将图将图 8.5(教材图教材图 8.3.2)所示的电路中的所示的电路中的 R 改接到改接到 DZ 之后（即之后（即 DZ 与与 RL 之间），之间），可否起稳压作用；会产生什么后可否起稳压作用；会产生什么后果果?【答】不能起稳压作用，容易烧坏稳压管。【答】不能起稳压作用，容易烧坏稳压管。图图8.5返返 回回下一题下一题上一题上一题第第 8 章章 半导体器件半导体器件 8.3(2)稳压电路中的限稳压电路中的限流电

42、阻流电阻 R=0,是否可以？有是否可以？有何后果？何后果？【答】限流电阻【答】限流电阻 R 一方面限制稳压管电流不会超过其一方面限制稳压管电流不会超过其 IZmax而免遭破坏，另一方面其上的电压起着电压调节作用，从而而免遭破坏，另一方面其上的电压起着电压调节作用，从而保证了稳压的效果，所以限流电阻保证了稳压的效果，所以限流电阻 R 不能为零，否则稳压管不能为零，否则稳压管易被烧坏。易被烧坏。图图8.5返返 回回下一题下一题上一题上一题第第 8 章章 半导体器件半导体器件 8.3(3)稳压电路中的稳压管接反了，有何后果稳压电路中的稳压管接反了，有何后果?【答】稳压管接反了，将与普通二极管一样处于

43、正向导通【答】稳压管接反了，将与普通二极管一样处于正向导通状态，负载两端电压等于其正向电压。状态，负载两端电压等于其正向电压。返返 回回下一题下一题上一题上一题第第 8 章章 半导体器件半导体器件 8.5(1)晶体管的晶体管的 IB 一定时，一定时，IC 将随温度的变化而变化将随温度的变化而变化,尤其是锗管对温度更为敏感尤其是锗管对温度更为敏感,这是为什么这是为什么?【答】【答】由于由于 IC=IB+ICEO，温度对穿透电流温度对穿透电流 ICEO 的影响较的影响较大，尤其是锗管，所以大，尤其是锗管，所以 IC 将随温度的变化而变化。将随温度的变化而变化。返返 回回下一题下一题上一题上一题第第

44、 8 章章 半导体器件半导体器件 8.5(2)已知有两个晶体管都工作与放大状态已知有两个晶体管都工作与放大状态,测得他们测得他们的三个极的电位分别为的三个极的电位分别为0.7 V，1 V，6 V 和和 2.5 V，3.2 V，9 V,试判断三个极试判断三个极,并说明他们是并说明他们是 PNP 型，还是型，还是 NPN 型，型，是锗管还是硅管是锗管还是硅管?【答】【答】(1)由于三个极的电位都为负值，故为由于三个极的电位都为负值，故为PNP管，由管，由于发射结应正向偏置，集电结应反向偏置，对于发射结应正向偏置，集电结应反向偏置，对PNP管来说，发管来说，发射极电位应高于基极电位，集电极射极电位应

45、高于基极电位，集电极 电位应低于基极电位，故电位应低于基极电位，故知三个极知三个极 分别为发射极分别为发射极(0.7 V)，基极基极(1 V)，集电极集电极(6V）。）。(2)由于三个极的电位都为正值，故为由于三个极的电位都为正值，故为 NPN 管，由于发射管，由于发射结应正向偏置，集电结应反向偏置，对结应正向偏置，集电结应反向偏置，对 NPN 管来说，发射极管来说，发射极电位应低于基极电位，集电极电位应高于基极电位，故知三个电位应低于基极电位，集电极电位应高于基极电位，故知三个极极 分别为发射极（分别为发射极（2.5 V），），基极（基极（3.2 V），），集电极（集电极（9V）。）。返返

46、回回下一题下一题上一题上一题第第 8 章章 半导体器件半导体器件 8.5(3)某晶体管某晶体管 PCM=100 mV，ICM=20 mA，BU(BR)CEO=15 V，试问在下述情况下试问在下述情况下,哪种是正常工作的：哪种是正常工作的：（a）UCE=3 V，IC=10 mA;（b）UCE=2 V，IC=40 mA；（c）UCE=6 V，IE=20 mA。【答】【答】晶体管正常工作时，必须晶体管正常工作时，必须（a）晶体管正常工作。晶体管正常工作。返返 回回下一题下一题上一题上一题第第 8 章章 半导体器件半导体器件（c）晶体管不能正常工作，易烧坏。晶体管不能正常工作，易烧坏。（b）晶体管不能

47、正常工作。晶体管不能正常工作。返返 回回下一题下一题上一题上一题第第 8 章章 半导体器件半导体器件 8.6(1)为什么说晶体管是电流控制元件，而场效应管是为什么说晶体管是电流控制元件，而场效应管是电压控制元件电压控制元件?【答】【答】晶体管可以用基极电流来控制集电极晶体管可以用基极电流来控制集电极,因为基极电因为基极电流的微小变化，会引起集电极电流的变化，所以是电流控制元流的微小变化，会引起集电极电流的变化，所以是电流控制元件件;如果改变场效应的栅源电压如果改变场效应的栅源电压 UGS，则沟道的导电能力改变，则沟道的导电能力改变，漏极流漏极流 I ID D 改变，即可用栅源电压控制漏极电流，

48、是电压控制元改变，即可用栅源电压控制漏极电流，是电压控制元件。件。返返 回回下一题下一题上一题上一题第第 8 章章 半导体器件半导体器件 8.6(2)试说明试说明 NMOS 管与管与 PMOS 管，管，E 型管和型管和 D 型管的主型管的主要区别。要区别。【答】【答】NMOS 管的衬底为管的衬底为 P 型硅衬底，导电沟道为电子型，型硅衬底，导电沟道为电子型，工作时，漏源电压为工作时，漏源电压为 UDS 0，栅源电压栅源电压 UGS UGS（th）或或 UGS（off），其中开启电压其中开启电压 UGS（th）0，夹断夹断电压电压 UGS（off）0。PMOS 管底衬底为管底衬底为N型硅衬底，导

49、电沟道为空穴型，工作时，型硅衬底，导电沟道为空穴型，工作时，漏源电压漏源电压 UGS 0，栅源电压栅源电压 UGS UGS（th）或或 UGS（off），其中开其中开启电压启电压 UGS（th）0。NMOS 管和管和 PMOS 工作原理相同，工作电压极性相反。工作原理相同，工作电压极性相反。E 型管为型管为增强型，导电沟道是依靠栅源电压增强型，导电沟道是依靠栅源电压 UGS 建立起来的，建立起来的，反型层导电沟道形成的临界电压称为开启电压反型层导电沟道形成的临界电压称为开启电压 UGS（th）。D 型管为耗尽型，具有自建的导电沟道。反型层导电沟道型管为耗尽型，具有自建的导电沟道。反型层导电沟道

50、消的临界电压称为夹断电压消的临界电压称为夹断电压 UGS（off）。返返 回回下一题下一题上一题上一题第第 8 章章 半导体器件半导体器件 8.6(3)某场效应晶体管，当某场效应晶体管，当 UGS 3V，UDS 0 时，才会时，才会产生产生 ID。试问该晶体管是四种场效应晶体管中的试问该晶体管是四种场效应晶体管中的 哪一种。哪一种。【答】【答】由上题结论可知应为由上题结论可知应为 E 型型 NMOS管。管。返返 回回下一题下一题上一题上一题第第 8 章章 半导体器件半导体器件 8.6(4)试画出试画出 UDS UGS(th)，UGD=UGS(th)时，时，E 型型 NMOS 管中导电管中导电沟