半导体三极管(四川教材)(精).docx

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1、电子元件第四章半导体器件半导体是一种导电能力介于导体和绝缘体之间的，或者说电阻率介于导体和绝缘体之间的 物质。如：诸、硅、硒及大多数金属的氧化物，都是半导体。半导体的独特性能不只在于它的 电阻率大小，而且它的电阻率因温度、掺杂和光照会产生显著变化。利用半导体的特性可制成 二极管、三极管等多种半导体器件。第一节晶体管型号的命名方法我国的晶体管型号由五部分组成。第一部分用数字表示晶体管的电极数目，第二部分用字 母表示半导体材料和极性，第三部分用字母表示晶体管类别，第四部分用数字表示晶体管的序 号，第五部分，用字母表示区别代号。有些特殊的晶体复合管、PTV管只有第三、第四、第五 部分，而没有第一、第

2、二部分。2 A P 9I店号 世通管N型诸材料 二极管C K 54店号 炉关管 N型硅材料A X 81底号._低频小功率管 PNP型诸材料3 D D 303 C国别代号 五号次画大功率管|_PN型硅材料 三极管10/10/2022四川省邮电技工学校8:36:00 AM电子元件常见塑料封装二极管的技术指标数型号最高反向 工作电压 Urm (V)额定整流 电流If/A最大正向 压降Ufm/V最高结温 MC装式 封形国内参考型号1N40011N40021N40031N40041N40051N40061N40075010020040060080010001.01.0175D0412CZ112CZ11J

3、 2CZ55BM1N53911N53921N53931N53941N53951N53961N53971N53981N53995010020030040050060080010001.51.0S 诬D01532CZ86BM .1N54001N54011N54021N54031N54041N54051N54061N54071N5408501002003004005006008001000) 3.01.2170D0272CZ122CZ12J 2DZ22DZ2D 2CZ56BM硅整流二极管与硅检波二极管既有共同之处(单向导电性)，又有区别(工作电流大小不同)。因此用万用表检测硅整流二极管时，应首先使用

4、RxlK档检查单向导电性，然后用Rxl 档复测一次，并测出正向压降小值。RxlK档的测试电流很小，测出的正向电阻为几KC至十 几KQ,反向电阻则为无穷大。Rxl档的测试电流较大，正向电阻应为几至几十欧姆，反向 电阻仍为无穷大。在Rxl档利用读取电压法，还可以测出管子的正向压降。实例:使用 500 型万用表分别检测 1N4OO1(1A/5OV)、1N4OO7(1A/1OOOV)、1N54O1(3A/1OOV) 三种整流管。四川省邮电技工学校-10 - 8:36:00 AM10/10/2022电子元件实测几种硅整流二极管的数据型号电阻档正向电阻/c反向电阻(格)Uf/V1N4001RxlK4. 4

5、KooRxl10oo250. 751N4007RxlK4. OKooRxl9.5oo24.50. 7351N5401RxlK4. OKooRxl805oo230. 693)玻封高速开关二极管近几年问世的高速开关硅二极管具有良好的高频开关特性,其反向恢复时间J仅几纳秒。 由于它体积小，价格又非常便宜，现已被广泛应用于电子计算机，仪器仪表的开关电路中，还 被用到控制电路、高频电路及过压保护电路中高速开关硅二极管的典型产品有1N4148. 1N4448。二者除零偏压结电容(即反向偏压UE) 时的结电容)值略有差异外，其他技术指标完全相同，见下表：这两种管子均采用D0-35坡 封形式，通常靠进黑色环的

6、引线为负极。1N4148、1N4448可代替国产2CK43、2CK442. 2CK702CK73. 2CK75、2CK77、2CK83 等型号的开关二极管。四川省邮电技工学校-11 - 8:36:00 AM10/10/2022两种常见玻封高速开关二极管的技术指标、参数型句最图反 向工作 电压Urm (V)反向击 穿电压 Ubr (V)最大正 向压降 U (V)最大正 向电流 Ira(mA)平均整 流电流 Id (mA)反向恢 复时间 trr(nS)最高结 温Tin ()零偏压 结电容 CO (pF)最大功 耗Pm (mW)1N4148751001450150415045001N44487510

7、01050 201253050015002CC13B10100 302306050015002CC13C2050 201253050015002CC13D20100 302306050015002CC13E3050 201253050015002CC13F30100 302306050015002CC1210101.82CC115155203、发光二极管半导体发光二极管是用PN结把电能转换成光能的一种器件，它可用作光电传感器、测试 装置、遥测遥控设备等。按其发光波长，可分为激光二极管，红外发光二极管与可见光发光二 极管。可见光发光常简称发光二极管。普通发光二极管(1)特性与种类。当给这种二极管

8、加23V的正向电压，只要有正向电流流过时，它就 会发出可见光，通常有红光、黄光、绿光几种，有的还能根据所加电压高低发出不同颜色的的 光，即变色发光二极管。发光二极管工作电压低、电流小、发光稳定、体积小，广泛用于收音 机、音响设备及仪器仪表等工业产品中。小电流发光二极管体积小，根据需要，外形可以做成圆形、方形、圆柱形、矩阵形等多种, 发光二极管在电路中的符号如图所示。四川省邮电技工学校-17 - 8:36:00 AM10/10/2022电子元件 （绿色），BT104. BT204. BT304 （黄色）。小电流发光二极管的主要参数包括有光学和电学两类参数。电学参数：主要有工作电流、最大工作电流、

9、正向压降、反向耐压。这些参数的意义和普 通二极管的相应的参数的意义相当。光学参数：包括发光波长、发光亮度等。由于选材不同、工艺不同，发光二极管发光的波长也不同。（3）发光二极管驱动电路。发光二极管可以用直流、交流、脉冲等电源驱动点燃，典型其中a图为直流驱动电路。图中R为限流电阻。改变R的阻值大小，可以改变发光管的亮度。同时R能防止发光二极管因工作电流过大而烧毁。R的数值由下式估算四川省邮电技工学校四川省邮电技工学校-18 - 8:36:00 AM10/10/2022电子元件E-Uf式中，E为电源电压，Uf为发光二极管的正向压降，If为工作电流。图D中R,可）将三极管的集电极、基极短路，按上式求

10、得其值O图b、c为交流驱动电路。图中二极管D用来保护发光二极管在交流负半周时不会被击穿。D的反向耐压要大于交流电源电压的峰值。图b线路中R的大小用下式估算 r_U（Ud+Uf） A 一式中：Um为交流电压峰值，Ud为二极管D正向压降，Uf为发光二极管正向压降，L为工作U -U电流峰值。图（c）线路中电阻R用下式估算：R二-（4）万用表检测发光二极管测量发光二极管的好坏。BT型发光二极管一般选用磷珅化锡、磷化锈等材料制成，内部 结构是一个PN结，故具有单向导电性，因此可以用万用表测量其正、反向电阻来判断其极性 和好坏。测量时，万用表置于RxlOK档或RxlO档，测其正反向电阻值，一般正向电阻小于

11、50K 欧姆，反向电阻大于200K欧姆为正常。如果测得正、反向电阻R=0或R=8,则说明发光二极 管已损坏。判别极性的方法是：当测得正向电阻小于等于50K欧姆时，其黑表笔接的一端为正极， 另一端为负极，这和普通二极管的判别方法是一样的。变色发光二极管是在不同电源下，可以发出红光或绿光，在一定条件下，可以同时发出红 光和绿光，形成混合光（橙光），因此在各种仪器仪表、自动控制设备、计算机及家电设备中 的应用日趋广泛。变色发光二极管有2EF301和302型等，都是二、三色变色二极管，它们都有三条引线, 如图所示。R为红色极、G为绿色极、C为公共极。有的变色二极管是二条引线。四川省邮电技工学校-19

12、- 8:36:00 AM10/10/2022电子元件晶体管识别示例晶体管型号命名法的第二、三部分字母的意义第二部分第 三 部 分字母意 义字母意 义字母意义AN型，铸材料P普通型D低频大功率管 fa3MHZ, Pc3MHZ, PclWDP型，硅材料C参量管APNP型，诸材料Z整流器T晶体闸流管（可控整流器）BNPN型，塞材料L整流堆Y体效应器件CPNP型，硅材料S隧道管B :雪崩管DNPN型，硅材料N阻尼管阶跃恢复管E化合物材料U光电器件CS场效应器件K开关管BT1晶体特殊器件X低频小功率管fa3MHZ, Pc3MHZ, Pc 1WJG激光器件图C、d为测试图，图中R为限流电阻。图C电路中，由

13、于变色二发光极管当工作电流为 20毫安时，较理想，故限流电阻为300欧姆。/= = 20mA300图C中转换开关K （即电源正极）拨向G时，绿色管亮，开关拨向R时，红色管亮。如果 同时接通R和G,则红、绿管同时点亮，此时就发出橙色光。如果电源正极连接其中一个管， 而该管不亮时，说明该被测管已损坏但这时另一管还可以用，但已不能作为变色管用，只能作 为一个已般发光二极管用。根据以上原理，用万用表同样可以测量，但须根据表内电池电压选择好限流电阻的阻值。图d为测量2EF303二色变色二极管的测量线路。图中R同样是限流电阻，W是一个电位 器，当W滑到A端时变色管应发出红光，当W滑到B端时变色管应发出绿光

14、。如果接线无误,四川省邮电技工学校四川省邮电技工学校-20 - 8:36:00 AM10/10/2022电子元件 当N旋转时，变色二极管不发光，则说明该被测管已损坏。图中E1和E2可采用4.5V或6V, R可根据所加电压来计算，W可采用470欧姆的阻值。发光二极管参数见下表，供参考。变色发光二极管的参数型号参数名称发光强度正向电压反向 电流最大工作电流发光峰 值波长符号IUf1bImA R单位MCdVAmAoA测试条件If=10idAIf=10idA Ur=4V典型值最小值典型值最大值2EF3012EF302红色2.51.01.72.0100306600黄绿色5.01.02.02.810030

15、5650红色3.52.01.92.3100306950标准绿色4.0.3.012.02.8100305600橙色4.0 3.0k2.0 J2.81003063002EF303红色3.52.01.92.3100306600黄绿色5.01.02.02.8515红BTV33405991002585510黄BTV344052121202565,510绿BTV314051151502700.5 .10红BTV3140581818027005?10红BTV3140542424027005 .10红电子元件使用BTV管时需要注意：(1)正负极不得接反。(2)必须在额定电压下使用，低于额定值，亮度会降低，超过

16、额定值则可能损坏管子。(3)在线路中应尽量远离发热元器件(如功放管，变压器等)4、红外发光二极管1)、红外发光二极管的特性红外发光二极管(IRED)发出的光波是不可见的，它所发出的光的峰值波长为940nm左右, 属红外波段，于一般半导体硅光敏器件的峰值波长相近，十分匹配。从波长角度看，选用红外 发光二极管来触发硅光敏器件是最理想的。红外发光二极管的电符号与外形与LED相同。红外发光管是在正向电压下工作的，它的正向特性与普通二极管一样。对它施加几伏正向 电压后，就可发出不可见的红外光了。当这束光被光敏元件接收到时，就可使硅光敏管有电流 输出，也可使光控晶闸管导通。与LED类似，红外发光管是电流控

17、制器件、使用中应串接一只 限流电阻R四川省邮电技工学校四川省邮电技工学校-23 - 8:36:00 AM10/10/2022电子元件Ec为电源电压,5为L值下的正向电压。一般If在10mA时,一都应小于L3V。由于发光二极管是在正向电流下工作的，因此发光强度随着正向电流增加而增加。使用时,在规定的极限正向电流内，选择一最佳正向电流，使输出的光功率（即发光强度）尽可能大。下图为红外发光二极管的几种驱动电路。要注意的是工作电流不能超过规定的最大正向工 作电流，否则会降低发光管的寿命。+UccJ+Ucc| +h(a)(b)(c)(a)(b)(c)红外发光管一般是用半导体材料珅化锡制成的,而半导体材料

18、的性能都会受环境温度的影 响。温度升高，会使红外发光管的输出光功率降低。2）光耦合器中的红外发光管红外发光管除作为分立器件与光敏器件配合使用外，现在更多地是把它和光敏器件做在一 起，成为光耦合器和光断续器。在电子电路中，往往需要把控制回路与主回路实现电信号隔离，以免干扰。光耦合器有各种形式，按其输出形式分，有光敏二极管型、光敏三极管型、光敏电阻型、 光控晶闸管型、集成电路型，以及线性输出和高速输出等。下图为几种光耦合器的电符号和管 脚排列。四川省邮电技工学校-24 - 8:36:00 AM10/10/2022电子元件在光耦合器中，电信号输入给红外发光管，使之发光，光敏器件受光后，又输出电信号,

19、 所以光耦合器是通过红外发光管和光敏器件实现光一电一光耦合传输的。而这前后两个电信号 是通过光来传输的,这就在主回路和控制回路间实现了电隔离,从而提高了电路的抗干扰能力。 现在，两个电信号间的隔离电压可达到2. 5KV以上，甚至可达7.5KV。光控晶闸管光集成电路光敏三极管h红外发光管a光敏管输出型红外发光管b光控晶闸管输出型c光集成电路输出型光敏管d光断续器光耦合器的发光和受光器件是密封在一个腔体内的,而应用同样原理实现电光电的断续器，则是把发光和受光器件做在一个不密封的支架上，在发光和受光端各有缝隙让光通过，被 检测物体在发光、受光端的凹口内通过，见上图中d图。5、硅堆在整流电路中，经常会

20、使用一些由多只二极管组合而成的桥堆，如半桥硅整流堆与全桥硅 整流堆，见下图。在高压整流电路中，如电视机中高达万伏乃至几万伏（微电流）的整流器件, 则使用一种高压硅堆，如下图其中a为外形图，b为内部结构图。四川省邮电技工学校-25 - 8:36:00 AM10/10/2022电子元件(a)(b)(a)(b)半桥硅堆与全桥硅堆(a)(b)高压硅堆它是把多只硅整流器件的芯片串联起来，再用塑料封装成一个整体的高压整流器件，常用 的有2DL、2CL、2CGL、2DGL、DH等系列产品。其中2DGL为高频高压硅堆，适用于黑白和彩 色电视机的高频(100KHZ以下)高压整流电路。高压硅堆的主要技术参数有：一

21、一反向重复峰值电压(Urrm),它是指正常工作的最高反向电压的峰值，一般以KV为单 位；一一正向平均电流(If) 一般以mA为单位；一一反向平均电流(Ik)。它是指Ur=1. 5V情况下的反向漏电流，一般标出两个值(25c 及 iooc 时)；一正向平均压降(Uk),它是在I尸10mA时测得的;四川省邮电技工学校四川省邮电技工学校-26 -8:36:00 AM10/10/2022电子元件6、阻尼二极管阻尼二极管多用于黑白或彩色电视机扫描电路中的阻尼、整流电路里，可以是硅二极管或 诸二极管。它具有类似高频整流二极管特性。反向恢复时间很小，能承受较高的反向击穿电压 和较大的峰值电流，既能在高频（行

22、频）下工作又具有较低正向压降。常用的阻尼二极管特性 参数见下表。常用阻尼二极管的特性四川省邮电技工学校10/10/2022-27 - 8:36:00 AM电子元件第五节二极管的检测一、普通二极管的检测将万用表置于RxlOOQ或RxlKC （对于面接触型的大电流整流管可采用RxlQ或Rx 10C）档，把黑表笔与红表笔各接二极管的一个电极，测出二极管的电阻值，然后对调二表 笔再测一次二极管的电阻值。若二极管是好的，则这先后测的电阻值差异较大，阻值小的是正 向电阻，其阻值一般在1OKC以下，错管一般在1001000。左右，硅管一般为1KC几KQ。 阻值大的为二极管的反向电阻，其阻值因为50K。以上，

23、甚至几百KC以上。而且，阻值为小 值时，黑表笔接的为二极管的正极，红表笔接的是二极管的负极（指针式万用表）。如果测得的二次结果，阻值均很小，接近零欧姆时，说明被测二极管内部PN结击穿或已 短路；反之，如测得阻值均极大（接近），说明该二极管内部已断路，这两种情况都属于二极 管已损坏，不能使用。由于二极管是非线性元件，用不同量程的欧姆档或不同型号的万用表测试时，所得阻值不 同，但二极管正、反向电阻相差几百倍，这一原则是不变的。如果不知道该被测二极管是硅管或是错管，这时在借助于一节干电池，就可以很快加以判别。 方法是在干电池（1.5V）的一端串一个电阻（约1KC）,同时按极性于二极管相接，使二极管

24、正相导通，这时用万用表测二极管两端的管压降，如为0.60. 8V即为硅管，如为0.20.4V 则为诸管。二、特殊二极管的检测1、检测玻封硅高速开关二极管检测硅高速开关二极管的方法与检测普通二极管的方法相同。不同的是，这种管子的正向 电阻莪大。用Rxlk电阻档测量，一般正向电阻值为5kQ 10kQ,反向电阻值为无穷大。2、检测快恢复、超快恢复二极管用万用表检测快恢复、超快恢复二极管的方法基本与检测塑封硅整流二极管的方法相同。四川省邮电技工学校-28 -10/10/20228:36:00 AM电子元件即先用Rxlk档检测一下其单向导电性，一般正向电阻为45kC左右，反向电阻为无穷大;再用Rxl档复

25、测一次，一般正向电阻为几Q,反向电阻仍为无穷大。3检测双向触发二极管A、将万用表置于Rxlk档，测双向触发二极管的正、反向电阻值都应为无穷大。若交换表笔进行测量，万用表指针向右摆动，说明被测管有漏电性故障。将万用表置于相应的直流电压档。测试电压由兆欧表提供。测试时，摇动兆欧表，万用表所指示的电压值即为被测管子的VBO值。然后调换被测管子的两个引脚，用同样的方法测出VBR值。最后将VBO与VBR进行比较，两者的绝对值之差越小，说明被测双向触发二极管的对称性越好。4、瞬态电压抑制二极管(TVS)的检测A、用方用表Rxlk档测量管子的好坏对于单极型的TVS,按照测量普通二极管的方法，可测出其正、反向

26、电阻，一般正向电阻为4kQ左右，反向电阻为无穷大。对于双向极型的TVS,任意调换红、黑说明管子性能不良或已经损坏。5、高频变阻二极管的检测两引脚间的电阻值均应为无穷大，否则,A、识别正、负极高频变阻二极管与普通二极管在外观上的区别是其色标颜色不同，普通二极管的色标颜色一般为黑色，而高频变阻二极管的色标颜色则为浅色。其极性规律与普通二极管相似，即带绿色环的一端为负极，不带绿色环的一端为正极。B、测量正、反向电阻来判断其好坏具体方法与测量普通二极管正、反向电阻的方法相同，当使用500型万用表Rxlk档测量时，正常的高频变阻二极管的正向电阻为5kC5.5kC,反向电阻为无穷大。6、变容二极管的检测揩

27、万用表置于Rxl0k档，无论红、黑表笔怎样对调测量，变容二极管的两引脚间的电阻四川省邮电技工学校-29 - 8:36:00 AM10/10/2022常用它作为整流或检波的器件。二极管有两个电极，接P型半导体的引线叫正极，接N型半导体的引线叫负极，如图所示。新付W普通二极管电子元件第二节晶体二极管的一般结构及其基本特征一、晶体二极管的结构晶体二极管简称“二极管”。它是由一个PN结组成的器件，具有单向导电的性能，因此,（整流、开关、检波等）二极管按材料分，有错二极管、硅二极管和础化钱二极管，前西种应用最广泛。其中诸管 正向压降为0. 20. 4伏，硅管正向压降为0. 6-0. 8伏，硅管的反向饱和

28、漏电电流比错管小, 诸管一般为数十至数百微安，而硅管为一微安或更小。诸管耐高温性能比硅管差，褚管的最高 工作温度不超过100,而硅管工作温度可达200 C。按用途分有整流二极管、检波二极管、 开关二极管、稳压二极管、变容二极管、发光二极管等。按结构不同分为点接触型二极管和面 接触型二极管，如下图。面接触型点接触型二、二极管的特性和主要参数1、二极管的伏安特性与等效电路四川省邮电技工学校四川省邮电技工学校-3 - 8:36:00 AM10/10/2022电子元件 值均应为无穷大。如果在测量中，发现万用表指针向右有轻微摆动或阻值为零，说明被测变容 二极管有漏电故障或已经击穿损坏。对于变容二极管容量

29、消失或内部的开路性故障，用万用表 是无法检测判别的。必要时，可用替换法进行检查判断。7、单色发光二极管的检测在万用表外部附接一节L5V干电池，将万用表置RxlO或RxlOO档。这种接法就相当于 给万用表串接上了 L5V电压，使检测电压增加至3v (发光二极管的开启电压为2V)。检测时,用万用表两表笔轮换接触发光二极管的两管脚。若管子性能良好，必定有一次能正常发光，此时，黑表笔所接的为正极，红表笔所接的为负极。8、红外发光二极管的检测A、判别红外发光二极管的正、负电极。红外发光二T两个引脚，通常长引脚为正极,内部电极较宽较大短引脚为负极。因红外发光二极管呈透明状，所以管壳内的 的一个为负极，而较

30、窄且小的一个为正极。B、将万用表置于Rxlk档，测量红外发光二极管的正、反向电阻，通常，正向电阻应在 30kC左右，反向电阻要在500kQ以上，这样的管子才可正常使用。要求反向电阻越大越好。9、红外接收二极管的检测A、识别管脚极性(a)、从外观上识别。常见的红外接收二极管外观颜色呈黑色。识别引脚时，面对受光窗 口，从左至右，分别为正极和负极。另外，在红外接收二极管的管体顶端有一个小斜切平面, 通常带有此斜切平面一端的引脚为负极，另一端为正极。(b)、将万用表置于Rxlk档，用来判别普通二极管正、负电极的方法进行检查，即交换 红、黑表笔两次测量管子两引脚间的电阻值，正常时，所得阻值应为一大一小。以阻值较小的 一次为准，红表笔所接的管脚为负极，黑表笔所接的管脚为正极。B、检测性能好坏。用万用表电阻档测量红外接收二极管正、反向电阻，根据正、反向电 阻值的大小，即可初步判定红外接收二极管的好坏。10、激光二极管的检测四川省邮电技工学校四川省邮电技工学校-30 - 8:36:00 AM10/10/2022电子元件A、将万用表置于Rxlk档，按照检测普通二极管正、反向电阻的方法，即可将激光二极 管的管脚排列顺序确定。但检测时要注意，由于激光二极管的正向压降比普通二极管要大，所 以检测正向电阻时，万用表指针仅略微向右偏转而已，而反向电阻则为无穷大。四川省邮电技工