汽车电工电子技术基础 半导体器件及运用.pptx

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1、2.考核成绩包括基础分、针对全体学生的加减分和一部分学生的奖励加分三个部分。3.针对全体学生的加减分学生可以随时掌握，总得分在期末的时候才能计算出来。成绩记录阳光透明，但成绩一旦确定便不可更改，杜绝根据期末成绩出来后，为了照顾学期成绩而可能的修改。下面为考核办法的文档样本，具体内容将打印出来粘贴在教室里，供学生参阅。第1页/共161页第2页/共161页第3页/共161页二、说在开讲之前：本学期的教学内容。学习要求。我们的教学安排。第4页/共161页 一）电子技术（线性部分）涉及的内容1、元器件部分。有分立的二极管、三极管、场效应管，然后就是集成电路。2、电路部分。分模拟和数字两块。各种形式放大

2、器。模拟电路 各种形式正弦波振荡器。各种形式稳压电源。其中放大器是基础，是关键。第5页/共161页 各种门电路。各种组合逻辑电路。数字电路 各种触发器。各种寄存器和计数器。数/模和模/数转换器。其中门电路是基础、是关键。第6页/共161页 二）本专业对本课程学习的要求1、教材内容不完全。相对于纯电子专业，有许多内容被删掉。（专业要求决定）2、教材要求不高。许多内容仅限于理解和了解层面。（课程地位决定）以上特点大家可以先把教材内容浏览一遍，然后与上面所列的内容进行比较就会明白。来自职高电子专业的学生会有较深的感受。第7页/共161页 三）我们的安排由于是学习的第二学期，没有了学生录取和军训等事务

3、的耽搁，再加上本期教学内容也比较少，因此在同样周学时为4节的情况之下本期教学的时间就显得比较充裕。为此，我们就可以把教与学的形式搞得比较丰富，既帮助大家深入学习又起到充实大家学习生活的作用。第8页/共161页1、看动画、安排一些的实作与实验，这样可以帮助大家对所学知识进行理解，并形成一定程度的技能。上期期末考试成绩不理想，很大程度上就是大家对所学知识没有真正理解，而死记硬背的内容一到关键时刻就派不上应用的缘故。2、继续上期对学习方法的探讨，并与大家一道进行小结，使学习的知识形成系统，使知识变得有用、能用。3、加强对学生出勤、平时学习过程和平时作业（包括实作）的考察，增加平时作业的次数，提高对平

4、时作业的要求。这些内容都纳入学期成绩的考核范畴。第9页/共161页第6章 半导体器件及应用第10页/共161页一、教学目标及要求一、教学目标及要求1.了解半导体特性，理解PN结的形成过程及特点；2.理解二极管、三极管的工作原理；3.掌握二极管、三极管、晶闸管和集成电路的特性；4.会用万用表对二极管、三极管进行简易测试；能正确应用二极管和三极管。第11页/共161页二、教学的重点、难点与安排二、教学的重点、难点与安排1.教学重点：二极管、三极管的特性和应用；对二极管、三极管的测试。2.教学难点：PN结的形成过程。3.教学形式：动画辅导，理实一体化4.教学时间：8课次16节课 第12页/共161页

5、6.1半导体及半导体及PN结结（本单元第一课次 总第二课次）概论物质按导电性能分类物质按导电性能分类【3】导体导体 绝缘体绝缘体 半导体半导体即半导体是导电性能介于导体与绝缘体之间的一类物体。半导体材料的结构特点是：原子结构的最外层都是4个价电子。因此原子与原子之间结合的形式为共价键。第13页/共161页半导体导电的三大特性半导体导电的三大特性【3】对温度变化的敏感性，称为热敏性（对温度变化的敏感性，称为热敏性（NTC）。）。对光照的敏感性，称为光敏性。对光照的敏感性，称为光敏性。对掺杂的敏感性，称为杂敏性。对掺杂的敏感性，称为杂敏性。演示及举例：演示及举例：半导体的热敏性：NTC热敏电阻受热

6、阻值降低实验。半导体的光敏性：硫化锌镉光敏电阻感光实验。半导体的杂敏性用数据说明：在纯净半导体中掺入百万分之一个杂质元素的原子，其导电能力将增加百万倍（该数据不同作者的书籍不一样，但都能说明掺杂对半导体导电能力的影响很大）。第14页/共161页本征半导体本征半导体所有原子都整齐排列的纯净半导体称为本征半导体。最常用的半导体材料是硅（Si）和锗（Ge）。但它们要成为有用的半导体都要经过一个提炼，让普通材料变成多晶体和单晶体。这是一个使材料中“所有原子都整齐排列”的过程。由半导体材料做成的二极管、三极管又叫晶体管就是这个原因。第15页/共161页单个本征半导体的原子结构单个本征半导体的原子结构第1

7、6页/共161页多个半导体原子之间用共价键结合，每个原子核外都是8电子稳定结构。晶体中的价电子与共价键+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4第17页/共161页空穴共价键中载流子的形成和运动规律“空穴”概念：共价键位置上的电子因某种原因走失，成为自由电子之后留下的空位置，称为空穴。+4+4+4+4自由电子束缚电子第18页/共161页结论：共价键中价电子所受到的束缚并不牢固，在热量、光照等外来能量的激发下很容易成为自由电子并参与导电（称为“本征激发”）。同时价电子离开而留下的空位子（空穴）也因其它自由电子的填补（称为“复合”）而产生被动的移位。第19页/共161

8、页在本征半导体中两种载流子自由电子和空穴同时产生同时消失，在一定温度下，两种载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数量，形成相应的导电能力。温度的变化对本征半导体的导电能力有很大的影响。事实上空穴相当于一个单位的正电荷，所以当半导体在有外加电场作用时，自由电子和空穴都能成为“载流子”产生电流。两种载流子同时参与导电 I=I电子流+I空穴流是半导体导电的一大特点。第20页/共161页杂质半导体杂质半导体在本征半导体中掺入微量的特定元素的原子（“杂质”）就形成杂质半导体。因掺入的杂质种类不同，杂质半导体分成两类，即N型半导体和P型半导体。【2】N型半导体型半导体杂质半导体杂质半

9、导体 P型半导体型半导体第21页/共161页1.N型半导体在本征半导体中掺入微量的五价元素磷（或锑）的原子，就得到N型杂质半导体。由于磷（或者锑）的原子外层有五个价电子，而其中四个将与相邻的半导体原子形成共价键后，必定多出一个电子，这个电子很容易挣脱磷（或者锑）原子核的束缚，成为自由电子。第22页/共161页+4+4+5+4多余多余电子子磷原子磷原子第23页/共161页每个磷（或者锑）原子给出一个电子，称为施主原子。由于掺入本征半导体晶体的磷（或者锑）原子数量微小，不会改变整个晶体的基本结构，只是某些位置上的硅（或者锗）原子被磷（或者锑）原子取代。但是却因此改变了半导体中两种载流子的比例。有施

10、主原子存在的杂质半导体中自由电子的数量将远远大于空穴的数量，使得这种杂质半导体的导电变成以自由电子导电为主，故N型杂质半导体又称为电子型杂质半导体。第24页/共161页通常将杂质半导体中的多数载流子称为“多子”，而少数载流子就简称为“少子”。所以N型半导体就是一种自由电子为多子，空穴为少子的杂质半导体。自由电子带负电荷，而英文negative（负的，阴性的）的打头字母正是N。自由电子负N，就是电子型杂质半导体称为N型半导体的来由。第25页/共161页2.P型半导体在本征半导体中掺入微量的三价元素硼（或其它元素）的原子，就得到P型杂质半导体。由于硼（或者其它元素）的原子外层只有三个价电子，因而在

11、与相邻的半导体原子形成共价键的时候，必定欠缺一个电子，这自然地就会在共价键上留下一个空穴。当相邻原子中的价电子受到外来能量被激发时，这个空穴很有可能被填补，使相邻的原子中出现空穴。第26页/共161页+4+4+3+4空穴空穴硼原子硼原子第27页/共161页由于每个硼（或者其它元素）原子容易得到一个电子，故常称为受主原子。同样由于掺入本征半导体晶体的硼（或者其它元素）原子数量微小，不会改变整个晶体的基本结构，只是某些位置上的硅（或者锗）原子被硼（或者其它元素）原子取代。但是同样因此改变了半导体中两种载流子的比例。有受主原子存在的杂质半导体中空穴的数量将远远大于自由电子的数量，使得这种杂质半导体的

12、导电变成以空穴导电为主，故P型杂质半导体又称为空穴型杂质半导体。第28页/共161页P型半导体就是一种空穴为多子，自由电子为少子的杂质半导体。一个空穴带一个单位的正电荷，而英文positive（正的，阳性的）的打头字母正是P。空穴正P，就是空穴型杂质半导体称为P型半导体的来由。特别提示：不论是N型杂质半导体还是P型杂质半导体，虽然它们都有一种载流子在数量上占多数，但整个晶体还是中性的，对外不显现电性，称为电中性。想一想，这是为什么？（晶体中还存在着与多子数量相对应而导电极性相反的大量的离子！）第29页/共161页 1.1.在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与 （a.a.掺杂浓度

13、、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关。2.2.在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与 （a.a.掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关。3.3.当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量 （a.a.减少、减少、b.b.不变、不变、c.c.增多）。增多）。a ab bc c 4.4.在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，P P 型半导体中的电流型半导体中的电流主要是主要是 ，N N 型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是 。（a.a.电子电流、电子电流、b.b.空穴电流）空穴电流）b ba a 思考题：思考题：每空0.4分，共2分第30页/共161页

14、作业布置作业布置第一次：习题6一、选择题1、3二、判断题1、2、3、4三、简答题1作业要求（平时作业按格式是否符合要求、是否及时上交和答案是否正确评定平时成绩）：1、抄题目，要求工整。2、简答题，要点明确。各要点之间用分号、句号等分隔或者提行，总之要有有显著的分界。3、计算题要有步骤。4、涉及电路图的题目和答案都要画电路图。5、按时上交作业。（对作业做简单辅导）第31页/共161页结结（本单元第二课次 总第三课次）概论半导体本身的三大特点，除了热敏性和光敏性可以直接进行运用，做成热敏元件和光敏元件（传感器把非电的物理量转化成电的物理量）以外，掺杂使半导体的导电能力大幅度提高似乎没有多大直接的意

15、义。但是用同样的掺杂技术在半导体中做出PN结，其意义就非同一般了。PN结是众多半导体器件的基础，如二极管本身就是一个PN结，三极管和场效应管由两个PN结构成，集成电路内部集合了无数PN结等等，可以说整个半导体工业就是在制造PN结。第32页/共161页1.PN结的形成（要点）【3】1）掺杂，在一块本征半导体的不同区域分别掺入两种不同类型的杂质，形成P型半导体和N型半导体两个部分。2）由于两种半导体中多数载流子的浓度相差很大，如P型半导体中的多子空穴其浓度远远大于N型半导体中少子空穴的浓度。多数载流子便自发地由高浓度区域向低浓度区域运动，形成载流子浓度平衡的趋势。多数载流子因浓度差引起的这种运动称

16、为“扩散运动”。第33页/共161页3）因载流子扩散到对方使得对方的多数载流子被复合，进而让不能移动的离子失去相反极性电荷的平衡而显现电性，P型半导体区域因多子空穴被复合显负电性，N型半导体区域因多子电子被复合显正电性。显电性的区域集中在两部分的交界处，通常把这个显电性的区域称为空间电荷区，即是PN结。第34页/共161页电位U扩散运动形成内电场第35页/共161页事实上，当空间电荷区形成后，半导体内部，两种杂质半导体之间的区域便形成了一个“内建电场”，其方向由N区指向P区。内建电场的作用是阻止多子继续扩散，但是却帮助少子越过空间电荷区，从而使得空间电荷区的厚度发生变化。内建电场帮助少子的运动

17、称为“漂移”。不加外电压，在一定光照、温度条件下，半导体内部的多子的扩散运动和少子的漂移运动将达到“动态平衡”，PN结的厚度便得以确定。动态平衡时流过PN结的总电流为0。第36页/共161页小结小结 内电场阻止多子扩散 形成空间电荷区动态平衡，形成动态平衡，形成PN结结内电场促使少子漂移 空间电荷区形成内电场 多子的扩散运动因浓度差第37页/共161页小知识：小知识：PN结的几个别名结的几个别名耗尽层耗尽层 PN结内由于扩散与复合，使载流子乎被耗尽。高阻区没有了能够导电的载流子，电阻值一定很大。阻挡层阻挡多子继续扩散。势垒区势垒区 空间电荷在结区内形成电位差。（称接触电位差或结电压）第38页/

18、共161页2.PN结的单向导电特性PN结在外加电压下呈现出的单向导电特性是PN结的重要特性。1）PN结加正向电压（正向偏置，正偏）导通所谓PN结加正向电压，是指外电源的正极接PN结的P区，外电源的负极接PN结的N区。即外电源形成的电场的方向与PN结内建电场的方向相反，外加电场起到削弱内建电场的作用。内建电场被削弱，意味着PN结内载流子的扩散运动与漂移运动的动态平衡被打破，PN结将变薄，有利于多子的扩散运动，PN结呈现出低电阻状态，从而在回路中产生较大的电流。电流的方向由P向N，称为正向电流。第39页/共161页正向电流IF外电场PN结外加正向电压导通第40页/共161页PNPN结正偏实验电路结

19、正偏实验电路实验现象：开关实验现象：开关S S闭和后指示灯泡闭和后指示灯泡HLHL亮，说明此时亮，说明此时PNPN结电阻很小，结电阻很小，像导体一样很容易导电，这种现像导体一样很容易导电，这种现象称为象称为“正向导通正向导通”。实验结论：实验结论：PNPN结加结加正向电压（正正向电压（正偏）偏）正向导通正向导通PNPN结加正向电压结加正向电压第41页/共161页2）PN结反正向电压（反向偏置，反偏）截止所谓PN结加反向电压，是指外电源的正极接PN结的N区，外电源的负极接PN结的P区。即外电源形成的电场的方向与PN结内建电场的方向一致，外加电场起到加强内建电场的作用。内建电场被加强，意味着PN结

20、内载流子的扩散运动与漂移运动的动态平衡被打破，PN结将变厚，不利于多子的扩散运动而有利于少子的漂移运动。由于少子的数量有限，PN结呈现出高电阻状态，从而在回路中产生很小的电流。电流的方向由N向P，称为反向电流。在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子形成 的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为 反向饱和电流IS。第42页/共161页外电场PN结外加反向电压截止第43页/共161页实验现象：开关实验现象：开关S S闭合指示灯泡闭合指示灯泡HLHL不亮，说明此时不亮，说明此时PNPN结电阻很大，结电阻很大，像绝缘体一样不能导电，这种现像绝缘体一样不能

21、导电，这种现象称为象称为“反向截止反向截止”。PNPN结反偏实验电路结反偏实验电路实验结论：实验结论：PNPN结加结加反向电压反向电压（反偏）（反偏）反向截止反向截止PNPN结加反向电压结加反向电压第44页/共161页小结小结PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。即PN结具有单向导电特性。第45页/共161页1 1、判断下图所示、判断下图所示PNPN结的偏置情况结的偏置情况0.3V0V-10V-9.3V3V3V0V-0.7V-3V0V3.7V3V正偏正偏反偏反偏零偏零偏反偏反偏正偏正偏正偏正偏课堂练习课堂练习每空0.5分

22、，共3分第46页/共161页6V3VR反偏反偏6V3VR正偏正偏RUR=0 VUR=3 V断开短接课堂练习课堂练习2 2、判断下图所示、判断下图所示PNPN结的偏置情况及电阻上的电压结的偏置情况及电阻上的电压 每空1分，共2分第47页/共161页作业布置作业布置第二次：习题6一、选择题2三、简答题2再次强调作业要求（平时作业按格式是否符合要求、是否及时上交和答案是否正确评定平时成绩）：1、抄题目，要求工整。2、简答题，要点明确。各要点之间用分号、句号等分隔或者提行，总之要有有显著的分界。3、计算题要有步骤。4、涉及电路图的题目和答案都要画电路图。5、按时上交作业。第48页/共161页6.2 二

23、极管二极管（本单元第一课次 总第四课次）概论 二极管是最简单、最基本的电子元件，是单向电子阀，电流只能从一个方向通过。二极管是含有单一PN结的半导体器件，被外壳所封装的其实就是一个PN结。从PN结P型半导体一侧引出的引线称为二极管的阳极（也叫正极），从N型半导体一侧的引出线称为二极管的阴极（也叫负极）。二极管符号中箭头的方向为PN结加正偏电压时，二极管正向电流的方向。第49页/共161页阴极阳极 符号vD 单向导电性：P+N。VD是文字符号PN第50页/共161页二极管的伏安特性二极管的伏安特性二极管的伏安特性反映的是二极管的端电压与二极管中电流的关系，是PN结的外特性，是实际特性。（PN结的

24、单向导电特性称为PN结的内特性，是理想特性）。由二极管的伏安特性可以看出二极管伏安特性的特点：1）非直线性（二极管为非线性元件）。2）非对称性（二极管为有极性元件）。3）为了方便看图，坐标轴的正负半轴标示了不同的单位。【3】第51页/共161页反向击穿电压（拐点处电压）反向特性死区电压（拐点处电压）正向特性第52页/共161页1.正向特性【3】正向电压 VF 小于门坎电压 VT 时，二极管 VD 截止，正向电流 IF=0；其中，门坎电压（也叫死区电压）VFVT时，V D导通，IF 急剧增大。电压与电流的关系为一指数曲线。二极管正向导通后,流过二极管的电流在一定范围内变化，但 VD 两端的电压基

25、本恒定（稳压特性）称为导通电压VON：第53页/共161页2.反向特性反向电压 VR VRM(反向击穿电压)时，反向电流 IR很小，且近似为常数，称为反向饱和电流。VR VRM 时，IR 剧增，此现象称为反向电击穿。对应的电压 VRM 称为反向击穿电压。二极管击穿以后，不再具有单向导电性，但并不意味着二极管被损坏。只要不使流过二极管的电流过大，则当反向电压降低时，二极管的性能就可能恢复正常。这样的反向击穿均电压击穿，反之，因过热损坏的击穿称为热击穿。电压击穿有两种形式，齐纳击穿和雪崩击穿。一般二极管的击穿大多数属于雪崩击穿，齐纳击穿常出现在稳压二极管中，故稳压二极管也常称为齐纳二极管。第54页

26、/共161页硅管硅管0.5V0.5V锗管锗管0 0.2V.2V（截止区与击穿区的分界线）反向击穿电压U(BR)导通压降导通压降外加电压外加电压 死区电压死区电压二极管导通二极管导通 外加电压外加电压 反向击穿电压反向击穿电压击穿击穿二极管（二极管（反向击穿区反向击穿区）反向截止区反向饱和电流小且恒定硅硅0 0 0 0.7V.7V锗锗0 0.3V3VUI死区电压死区电压PN+PN+反向击穿区击穿电流大串R R来限流小结第55页/共161页课堂练习问答1.PN结的单向导电特性与二极管的伏安特性有什么区别与联系？2.二极管的伏安特性曲线在纵轴左右都分成两个区，它们分别叫什么名字？有什么特点？每题2分

27、，共4分第56页/共161页二极管的主要参数二极管的主要参数（本单元第二课次本单元第二课次 总第五课次总第五课次）二极管的参数反映二极管性能、质量，是正确选用二极管的依据。主要有三种。【3】1.最大整流电流是指二极管长期工作时，允许通过二极管的最大正向电流的平均值。它与PN结的面积、材料及散热条件有关。当实际电流超过该值时，二极管会因过热而损坏。第57页/共161页2.最高反向工作电压是指保证二极管不被击穿所允许施加的最高反向电压。实际使用中，反向电压不应超出此电压值，防止二极管因反向击穿而损坏。一般半导体器件手册给出的最高反向工作电压约为反向击穿电压的一半。3.反向（漏）电流是指二极管加反向

28、电压而未被击穿时流过的方向电流。如果该电流值较大，是不能正常使用的。反向漏电流越小，二极管单向导电性越好。第58页/共161页课堂练习教材P132习题 一、选择题之5.某人手中有三只同型号的晶体二极管，在相同电压下测得数据如下，性能最好的管子是（）A.正向电流为30mA,反向电流为13A，反向击穿电压为150VB.正向电流为120mA,反向电流为3A，反向击穿电压为210V C.正向电流为60mA,反向电流为15A，反向击穿电压为120V补充：说说上述选择答案的理由。两题合并，共1分B B第59页/共161页汽车上常用的二极管汽车上常用的二极管概述二极管的分类 硅二极管按材料分 锗二极管 其他

29、化合物 按用途分：普通二极管、整流二极管、稳压二极管、发光二极管（做什么用，就按用途取名）。第60页/共161页1.整流二极管交流电转换成直流电的过程叫做整流，完成整流任务的电路称为整流器，起到整流作用的二极管就是整流二极管。在汽车交流发电机中，就是利用整流二极管组成的整流板来完成将发电机发出的三相交流电变换成直流电的。汽车的整流二极管分为正极管和负极管，它们是以中间引出极的极性来区分的。第61页/共161页整流器及安装板示意图整流器及安装板示意图1）正极管：引出极为正极，外壳为负极，在管壳底上一般标有红色标记。2）负极管：引出线为负极，外壳为正极，在管壳上一般标有黑色标记。第62页/共161

30、页附参考原理电路图附参考原理电路图第63页/共161页小贴士整流电路识图、记图技巧（要点）1.二极管是有极性的器件，只允许电流朝一个方向通过。2.类比直流电源，“在电源的外部，电流流出的一端极性为正，电流流入的一端极性为负”可知：若把二极管看做直流电源，则二极管负极是流出电流为直流电源的正极，二极管正极是流入电流为直流电源的负极。第64页/共161页第65页/共161页3.桥式整流电路的画图方法：先画二极管电路，四个（六个）二极管组成电桥。两个（三个）二极管的负极接在一起输出直流电的“正”，两个（三个）二极管的正极接在一起输出直流电的“负”。所剩二极管的另一端一正一负接在一起输入交流电。然后在

31、已经画好的二极管桥式电路上，在交流电输入端画上变压器（交流发电机），在直流输出端画上负载。第66页/共161页第67页/共161页第68页/共161页2.稳压二极管（VDZ）特殊的面接触型二极管，正常工作于二极管的反向击穿状态。当二极管被反向击穿时，流过二极管的反向电流在一个较大的范围内变化，但是其端电压的变化却较小，这便是稳压二极管的稳压作用。为了保证二极管击穿后不至于损坏，稳压二极管在使用时，一定要串联一只阻值合适的电阻对反向电流进行限制。稳压二极管串联一只电阻是典型的二极管稳压器电路。（电阻与二极管串联不分前后）第69页/共161页3.发光二极管（LED）特殊工艺下制造的二极管，在PN结

32、的附近，多余载流子在复合时就会发光。不同的半导体材料，发光的颜色是不一样的，用砷化镓时发红光，用磷砷化镓则发绿光。发光二极管在使用时，加正向配置电压，同时还要串联限流电阻，使流过二极管的正向电流不超过极限工作电流。（请自行对比稳压二极管电路，找出相同点和不同点）发光二极管的作用就是做指示灯使用。第70页/共161页二极管图片塑（料）封整流二极管玻（璃）封开关二极管（无引线）贴片二极管发光二极管第71页/共161页几个典型的二极管电路交流电源指示灯电路二极管整流电路整流管兼指示灯电路二极管稳压器电路第72页/共161页实验：二极管的万用表检测实验：二极管的万用表检测1.实验目的学会用万用表检测整

33、流二极管。2.实验器材二极管、机械指针式万用表。3.检测原理1）二极管的单向导电特性。2）机械式万用表的电阻档内部有干电池向外部供电。4.实验内容【3】1）检测二极管的好坏。2）检测二极管的极性。3）检测二极管的质量。提示：注意理解上述文中涂红字的意义。第73页/共161页4.实验步骤和方法说明：因条件所限，实验中用常见二极管替代汽车二极管。1）选择合适的万用表电阻档档位。万用表型号不同，档位不同，测量二极管所得数据不同，这是由二极管曲线的非线性特性决定的，但测量数据变化的规律相同。2）为了完整了解元件特性，用万用表电阻档测量元件时一定要交换表笔再测量一次，这是因为万用表电阻档内部安装有直流电

34、池，电池具有极性的缘故。万用表电阻档对外提供直流电时，黑表笔是内部电池的正极，红表笔内部电池的负极。3）对于二极管，用万用表电阻档测量的电阻值差距越大，说明其单向导电特性越显著，性能越好，反之则说明其单向导电性能越差，甚至是损坏，如都是小电阻值表明二极管已击穿，都是大电阻值则表示二极管已开路。第74页/共161页作业布置作业布置完成实验记录表。（没有汽车二极管，用普通二极管代替）第75页/共161页6.3 三极管三极管（本单元第一课次本单元第一课次 总第六课次总第六课次）三极管的结构和类型1.三极管的结构三层半导体形成三个区域两个PN结，自三层半导体各引出一个电极，然后用管壳封装，就构成了三极

35、管。三个区域分别称为：发射区、基区、集电区发射区、基区、集电区从三个区引出的三根引线则相应地称为：发射极、基极、集电极发射极、基极、集电极第76页/共161页三极管的发射区和集电区是同样的半导体类型，发射区与集电区的区别在于两个区的掺杂浓度不同，发射区重掺杂。NNP发射极 Emitter基极 Base集电极 Collector 基区发射区集电区 PPNEBC结构图第77页/共161页发射区与基区之间的PN结称为发射结发射结，集电区与基区之间的PN结称为集电结集电结。三极管是一种具有两个PN结的电子器件。NNP发射极 Emitter基极 Base集电极 Collector 基区发射区集电区 集电

36、结发射结第78页/共161页2.三极管的类型和符号NNP发射极 Emitter基极 Base集电极 Collector 基区发射区集电区 NPN 型:PPNEBCPNP 型:ECBECB集电结发射结三极管根据结构的不同可分为NPN和PNP两种导电类型。符号第79页/共161页上图符号中 带箭头的电极为发射极，箭头的方向表示发射结加正向电压时 的内部电流的方向。（NPN管电流方向“两进一出”，PNP管电流方向“两出一进”。）所以发射极箭头方向向外的是NPN型三极管。发射极箭头方向朝里的是PNP型三极管。第80页/共161页三极管的其它标准分类按材料分：硅管、锗管按功率分：小功率管 PCM0IBI

37、B+IC=(1+)IB饱和IBIBSIC=f（UCE）VB VE，对PNP管：VE VB VC。而判断三极管制造材料的依据就是UBE电压的数值）第128页/共161页 答案答案（a）Si PNP管12V11.3V0V12V3V3.7V12V14.7V15V（a）（b）（c）becbecbec（b）Si NPN管（c）Ge PNP管每管5分，共15分第129页/共161页方法小结电位处于中间的电极是基极。与基极电位差为0.7V（左右）或者0.3V（左右）的电极是发射极。并且相差为0.7V的三极管是硅管，相差为0.3V的三极管是锗管。基极电位高于发射极的是NPN管，基极电位低于发射极的是PNP管。

38、第130页/共161页补充课后练习补充课后练习三极管工作状态的判断测量某NPN型BJT各电极对地的电压值如下，试判别管子工作在什么区域？（1 1）V VC C 6V6V V VB B 0.7V0.7V V VE E 0V0V（2 2）V VC C 6V6V V VB B 4V4V V VE E 3.6V3.6V（3 3）V VC C 3.6V3.6V V VB B 4V4V V VE E 3.4V3.4V第131页/共161页特别提醒特别提醒判断三极管的工作状态是装配、调试电子电路的基础，是能否实现有技能的关键。以上内容通过做较多的笔头练习，能够达到理解并掌握一些知识的程度，但是不能转化成能力

39、，不能保持较长的时间。能力的形成必须通过操作训练，较深程度的理解和掌握必须通过操作训练，能保持长时间的记忆也必须通过操作训练。望同学们积极行动起来，加入到自主的技能训练当中。第132页/共161页（本单元第四课次，总第九课次）三极管的主要参数分性能参数和极限参数两大类。由于制造工艺的离散型，同一型号的管子，参数也有很大差异，这是半导体元器件的特点。对于这一点，我们在学习电子技术的过程中必须好好体会。1.三极管的主要参数第133页/共161页1）电流放大系数分静态放大系数和动态放大系数两种。【2】静态是指放大器没有输入交流信号时的状态，此时的集电极电流和基极电流之比值就是静态电流放大系数，也叫做

40、直流电流放大系数，记为 （也称为hFE参数）动态是指放大器有输入交流信号时的状态，此时的集电极电流变化值和基极电流变化值之比值就是动态态电流放大系数，也叫做交流电流放大系数，记为 =iC/iBvCE=const=IC/IB vCE=const第134页/共161页通常有 ，故两者可以不加区别地使用。2）极间反向饱和电流（1）集电极-基极反向饱和电流 ICBO 指发射极开路时，集电结的反向饱和电流。符号ICBO中“o”就代表了发射极开路。由于集电结反偏，因此这个电流是由集电区中的少子产生的，所以电流值很小。但是ICBO受温度的影响较大，是三极管工作不稳定的重要因素。该电流的数值越小越好。第135

41、页/共161页图解法计算三极管值示意 =iC/iBCEQ第136页/共161页（2）集电极发射极间的反向饱和电流ICEO指基极开路时，集电极和发射极之间的反向饱和电流。符号ICEO中“o”就代表了基极开路。因为三极管中两个PN结的方向关系，集-射之间加电压必然使一个PN结正偏，一个PN结反偏，这里正是集电结反偏，发射结正偏，故此时三极管将有电流放大作用，但被放大的电流居然就是ICBO，所以ICEO的数值就较大。ICEO=（1+）ICBO可以看出，ICEO既反映了ICBO的大小，也表达了与的关系，是选择三极管时的一个重要的指标。第137页/共161页ICBO ICEO第138页/共161页2.三

42、极管的极限参数1）ICM（电流）IC过大，将变小，当IC增加使值下降到正常值的2/3时的集电极电流，就是ICM，称为集电极最大允许电流。2）V(BR)CEO（电压）基极开路时，加在三极管集电极和发射极之间的最大允许电压，就是V(BR)CEO（“O”就代表了开路的基极，BR是反向的意思），称为集-基方向击穿电压。也即是说当反向电压达到V(BR)CEO 值时三极管集-基之间就会反向击穿。第139页/共161页3）PCM（功率）三极管集电结上消耗的功率PC用表示。PC使三极管发热，PN结的温度（结温）升高。当结温超过允许值时，三极管的性能下降，甚至烧毁。PCM是三极管集电结最大允许功耗，与允许的最高

43、结温度、环境温度和三极管的散热方式有关。【3】改善工作中三极管的散热条件，可以提高PCM值第140页/共161页三个极限参数的图示（安全工作区）第141页/共161页附录：常用附录：常用90系列三极管参数系列三极管参数第142页/共161页小结三极管的参数较多，分性能参数和极限参数两大类。三极管的参数具有离散型，同一型号管子的参数其差异也很大，这是半导体元器件的特点。因此涉及晶体管电路的计算都是近似计算。几乎三极管的所有参数都会受到温度变化的影响。第143页/共161页课堂提问1.什么是三极管的穿透电流？它的大小与哪些因素有关？2.为什么大功率三极管在使用的时候要额外加一块散热片（器）？每小题

44、3分，共6分第144页/共161页本单元第一课次本单元第一课次 总第十课次总第十课次6.4晶闸管晶闸管是一种“四层结构三个PN结”的大功率半导体器件，功能上可以把它看做是一个带有控制极的特殊的整流二极管，因此称为晶体闸流管，也可称之为可控硅。第145页/共161页GG控制极控制极1 1）晶闸管的基本结构、符号和等效电路）晶闸管的基本结构、符号和等效电路K K 阴极阴极G阳极阳极 A AP1P2N1N2四四四四 层层层层 半半半半 导导导导 体体体体 晶闸管是具有三个晶闸管是具有三个PNPN结的四层结构结的四层结构,其结其结构及符号如图。构及符号如图。(a)(a)结构结构K K GGA A(b)

45、(b)符号符号晶闸管的结构及符号晶闸管的结构及符号三三 个个PNPN 结结第146页/共161页P1P2N1N2K GA晶闸管等效电路：相当于晶闸管等效电路：相当于PNPPNPPNPPNP和和NPNNPNNPNNPN型两个晶体管的组合型两个晶体管的组合+KA T2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKGPPNNNPAGK第147页/共161页螺栓型晶闸管晶闸管模块平板型晶闸管可控硅的外观第148页/共161页2）晶闸管的功能及特点（1）A、K间加反向电压截止，加正向电压在有G信号许可之后导通。（2）A、K之间导通之后，G信号失去作用。（3）要使导通的晶闸管截止：A、K间加反向电压；A、K间

46、的正向电压低到一定程度。第149页/共161页主回路控制回路（带负载的回路）第150页/共161页a图主回路电压极性正确，控制回路没给触发信号，不导通b图主回路电压极性正确，控制回路给了触发信号，导通c图主回路电压极性接反，不导通第151页/共161页3）晶闸管的参数晶闸管的主要参数有额定正向平均电流和额定正向（或反向）阻断峰值电压两项。如KP100-16表示：KP系列，100A，1600V。选用晶闸管时，应使其额定正向平均电流是电路正常电流的1.52倍；额定阻断峰值电压应为工作时实际电压峰值的23倍。第152页/共161页6.5集成电路利用平面工艺技术（光刻、掺杂、扩散、掩膜），把具有一定功

47、能的电路的元件以及元件之间的连线，集中制作在一小块半导体硅片上，就成为集成电路。集成电路的外形和结构1.外形有双列直插型、单列直插型、扁平型、圆筒形等等。第153页/共161页第154页/共161页2）类型 薄膜型 按制造工艺分 厚膜型 混合型 模拟电路按功能分 数字电路 微波电路第155页/共161页 小规模按集成规模分 中规模 大规模超大规模集成电路引脚的识别1、第一脚的标记：管键、缺口、圆点。2、数脚的方向：型号面朝向自己：反时针。第156页/共161页本章内容总结本章内容总结一、本章内容总结物体按导电性能分3类：导体、绝缘体、半导体半导体3大特点：热敏性、光敏性、杂敏性半导体导电的特点

48、：电子、空穴同时导电半导体两大种类：本征半导体、杂质半导体杂质半导体两大种类：P型半导体、N型半导体第157页/共161页PN结的形成要点：多子扩散与少子的漂移达到动态平衡时，PN交界面形成的厚度稳定的空间电荷区就是PN结PN结的重要特性：单向导电特性二极管实质上就是一个PN结二极管的伏安特性是PN结的外特性（实际特性），其正反向特性各分截止和导通两个区（但取名和意义不同）第158页/共161页PPNEBCPNGG控制极控制极K K 阴极阴极阳极阳极 A AP1P2N1N2K K GGA A三三 个个PNPN 结结两两两两 层层层层 半半半半 导导导导 体体体体四四四四 层层层层 半半半半 导导导导 体体体体阳极阳极K K 阴极阴极一个PN结两个PN结三三三三 层层层层 半半半半 导导导导 体体体体ECB第159页/共161页二、作业布置教材作业中关于晶闸管、集成电路部分。一、选择题 4二、判断题 5三、简答题 3、4第160页/共161页感谢您的观看。第161页/共161页