实用模拟电子技术教程第4章电子课件.ppt

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1、实用模拟电子技术教程主编：徐正惠主编：徐正惠副主编：副主编：刘希真刘希真 张小冰张小冰第一篇第一篇 常用半导体器件常用半导体器件 介绍常用半导体器件，包括晶体二极介绍常用半导体器件，包括晶体二极管、晶体三极管、场效应管和其他半导体管、晶体三极管、场效应管和其他半导体器件的结构、工作原理、分类、主要性能器件的结构、工作原理、分类、主要性能指标、国家标准规定的命名方法以及主要指标、国家标准规定的命名方法以及主要应用应用。第第4 4章章 其他常用电子半导体器件其他常用电子半导体器件 学习要求：学习要求：掌掌握握发发光光二二极极管管正正向向压压降降、正正常常工工作作电电流流、发发光光颜颜色色等等主主要

2、要参参数数；掌掌握握发发光光管管基基本本应应用用电电路路设设计计计计算算方方法法；了了解解光光电电二二极极管管、三三极极管管的的结结构构和和主主要要用用途途；掌掌握握晶晶闸闸管管特特点点以以及及其其阻阻断断、导导通通状状态态之之间间的的转转换换条条件件；了了解解晶晶闸闸管管可可控控整整流流的的原原理理；了了解解单单结结晶晶体体管管的的结结构构、特特性性和和主主要要用途；能读懂单结晶体管组成的脉冲发生电路。用途；能读懂单结晶体管组成的脉冲发生电路。第一篇第一篇 常用半导体器件常用半导体器件 4.1 4.1 发光二极管发光二极管第第4 4章章 其他常用电子半导体器件其他常用电子半导体器件4.1.1

3、 4.1.1 发光二极管结构和产品外型发光二极管结构和产品外型1 1、三极管的结构和分类、三极管的结构和分类 发发光光二二极极管管按按所所发发光光的的性性质质，分分为为红红外外光光发发光光管管、激激光光发发光光管管和可见光发光管，首先介绍可见光发光二极管。和可见光发光管，首先介绍可见光发光二极管。结构结构 发光二极管的管芯结构与普通二极管相似，也是一个发光二极管的管芯结构与普通二极管相似，也是一个PNPN结，结，两个电极，两个电极，P P区引出的为正极，区引出的为正极，N N区引出的为负极，但所用的区引出的为负极，但所用的半导体材料是磷化镓（半导体材料是磷化镓（GaPGaP）、磷砷化镓（）、磷

4、砷化镓（GaAsPGaAsP）、砷铝镓）、砷铝镓（GaAIAsGaAIAs）等。）等。外型外型4.1 4.1 发光二极管发光二极管 发发光光二二极极管管的的外外型型有有圆圆形形、长长方方形形等等，典典型型的的产产品品外外型型如如图图所所示示，(a)(a)左左边边有有三三只只引引脚脚的的是是双双色色发发光光管管，(b)(b)是是帖帖片片封封装的发光管。发光管电路符号如装的发光管。发光管电路符号如(c)(c)所示。所示。4.1 4.1 发光二极管发光二极管 双双色色发发光光管管的的结结构构如如图图所所示示，实实际际上上，是是将将两两种种颜颜色色的的发发光光管管做做在在一一起起，引引出出三三个个引引

5、脚脚，一一个个公公共共端端。当当G G脚脚加加正正电电压压时时发发绿绿光光，R R脚脚加加正正压压时时发发红红光光。改改变变引引脚脚的的电电压压，使使同同一一个个封封装装里里的的不不同同管管子子发发光光，外外观观上上看看，好好象象在在变变换换发发光光颜颜色色，因此也称为变色发光二极管。因此也称为变色发光二极管。双色发双色发光管光管四色发四色发光管光管4.1 4.1 发光二极管发光二极管-4.1.2 4.1.2 工作原理工作原理 发发光光管管所所加加正正向向电电压压超超过过开开启启电电压压后后，即即有有电电流流流流过过发发光光管管，由由于于所所使使用用半半导导体体材材料料的的不不同同，发发光光管

6、管电电流流形形成成过过程程中中电电子子和和空空穴穴复复合合，其其释释放放出出的的能能量量以以发发光光的的形形式式表表现现出出来来，这这就就是是发发光光管管的的工工作作原原理理。所所发发光光的的颜颜色色（波波长长）决决定定于于制制造造时时所所使使用用材材料料的的能能带带结结构构，可可以以发发出出各各种种颜颜色色的的光光，目目前前已已制制成成的的有有粉粉红红色色、红红色色、黄黄色色、橙橙色色、绿绿色色、蓝蓝绿绿色色、蓝蓝色、紫色、白色等，覆盖了从色、紫色、白色等，覆盖了从375nm-700nm375nm-700nm波长的范围。波长的范围。工作原理工作原理4.1 4.1 发光二极管发光二极管1 1、

7、红外发光二极管、红外发光二极管 红红外外发发光光管管与与可可见见光光发发光光管管的的区区别别是是所所发发射射的的光光的的波波长长，常常用用红红外外发发光光管管所所发发射射的的光光波波长长有有940940、950950、880nm880nm等等，属属红红外外光光范范围围。常常见见的的型型号号有有SIRSIR系系列列、PLTPLT系系列列、GLGL系系列列、HIRHIR系系列列等等，常常用用于于电电视视机机、空空调调机机的的遥遥控。控。4.1.4 4.1.4 红外发光管和激光发光管红外发光管和激光发光管 2 2、激光发光二极管、激光发光二极管 激光二极管所发射的是激光，波长有红光激光二极管所发射的

8、是激光，波长有红光635nm635nm、650nm650nm、670nm670nm，绿光，绿光532nm532nm，红外，红外808nm808nm、850nm850nm、980nm980nm等等。4.1 4.1 发光二极管发光二极管4.1.54.1.5发光管基本应用电路设计发光管基本应用电路设计 例例4-14-1：已知发光管发光颜色为红色，：已知发光管发光颜色为红色，正向压降为正向压降为1.7V1.7V，电源电压为，电源电压为V VCCCC（=5V=5V），），要求发光管工作电流要求发光管工作电流I ID D=20mA=20mA（中等亮度），（中等亮度），求串联限流电阻求串联限流电阻R R1

9、1的数值。的数值。可可见见光光发发光光二二极极管管主主要要用用于于显显示示，典典型型的的应应用用电电路路如如图图所所示示。发发光光管管要要正正向向偏偏置置，电电阻阻R R1 1起起限限流流作作用用，根根据据所所使使用用的的电源电压，调节电源电压，调节R R1 1的阻值，可以控制发光管的工作电流。的阻值，可以控制发光管的工作电流。解解：V VCCCC应应等等于于R R1 1和和发发光光管管电电压压降降之之和和，因此因此解出解出R R1 1，求得：，求得：4.2 4.2 光电二极管光电二极管 4.2.14.2.1结构与外型结构与外型 结构结构 光电二极管的结构也和普通二极管相似，由一个光电二极管的

10、结构也和普通二极管相似，由一个PNPN结组结组成，引出两个电极，由成，引出两个电极，由P P区引出的为正极，区引出的为正极，N N区引出的为负区引出的为负极。与普通二极管不同的是光电二极管必须封装在透明的极。与普通二极管不同的是光电二极管必须封装在透明的外壳中，以便光线直接照射到外壳中，以便光线直接照射到PNPN结上。光电二极管结构如结上。光电二极管结构如图（图（a a）所示。）所示。电电路路符符号号如如图图(b)(b)所所示示。光光电电二二极极管管的的符符号号与与发发光光管管不不同同，发发光光管管符符号号中中的的箭箭头头向向外外，表表示示发发光光，光光电电二二极极管管符号中的箭头向里，表示外

11、来光照在光电二极管上。符号中的箭头向里，表示外来光照在光电二极管上。外型外型4.2 4.2 光电二极管光电二极管4.2.24.2.2工作原理工作原理 光光电电二二极极管管工工作作时时加加反反向向电电压压。普普通通二二极极管管反反向向偏偏置置时时流流过过的的电电流流是是有有少少数数载载流流子子形形成成的的反反向向饱饱和和电电流流。这这个个电电流流很很小小，因因为为P P区区的的少少数数载载流流子子电电子子和和N N+区区的的少少数数载载流流子子空空穴穴数数量量都都很很少少。光光电电二二极极管管情情况况就就不不同同，入入射射光光通通过过透透明明的的封封装装，照照射射在在PNPN结结上上会会激激发发

12、出出大大量量的的电电子子-空空穴穴对对，这这些些激激发发出出来来的的载载流流子子参参加加了了导导电电，就就使使反反向向电电流流大大大大增增加加。而而且且光光强强越越强强，激激发发的的载载流流子子数数就就越越多多，反反向向电电流流也也越越大大，因因此此这这一一反反向向电电流流与与光光强强有有确确定定的的比比例例关关系系。由由于于光光电电二二极极管管的的这这一一特特性性，光光电电二二极极管管也也称称光光敏敏二二极极管管，常常用用于于路路灯、冲床等遥控。灯、冲床等遥控。4.2 4.2 光电二极管光电二极管4.2.3 4.2.3 特性曲线特性曲线 不不同同光光照照时时，光光电电二二极极管管两两端端电电

13、压压u uD D和和流流过过电电流流i iD D之之间间的的关关系系，称称为为光光电电二二极极管管的的伏伏安安特特性性曲曲线线。典典型型的的光光电电二二极极管管的的特特性性曲曲线线如如图图所所示示。图图中中画画出出了了三三条条曲曲线线，最最上上面面一一条条是是无无光光照照时时的的特特性性曲曲线线，其其下下面面的的三三条条是是有有光光照照射射时时的的特性曲线，最下面的曲线，光照最强。特性曲线，最下面的曲线，光照最强。无无光光照照时时的的特特性性曲曲线线和和普普通通二二极极管管一一样样，具具有有单单向向导导电电性性。外外加加正正向向电电压压时时，电电流流与与电电压压成成指指数数关关系系；外外加加反

14、反向向电电压压时时，流流过过光光电电二二极极管管的的电电流流称称为为暗电流，通常小于暗电流，通常小于0.2A0.2A。4.2 4.2 光电二极管光电二极管4.2.3 4.2.3 特性曲线特性曲线 有有光光照照时时，特特性性曲曲线线下下移移，由由图图可可知知，外外加加反反向向电电压压时时，光光照照引引起起的的电电流流基基本本不不随随反反向向电电压压的的大大小小变变化化，这这一一电电流流称称为为光光电电流流。照照度度越越大大，光光电电流流也也越越大大，在在光光电电流流大大于于几几十微安时，光电流与照度成线性关系。十微安时，光电流与照度成线性关系。4.2 4.2 光电二极管光电二极管4.2.4 4.

15、2.4 主要参数主要参数光谱特性：光谱特性：光光电电二二极极管管具具有有一一定定的的光光谱谱响响应应范范围围，硅硅光光电电二二极极管管光光谱响应范围是波长谱响应范围是波长0.40.41.1m1.1m的光。的光。暗电流：暗电流：在无光照条件下，加有一定反向工作电压的光电二极管在无光照条件下，加有一定反向工作电压的光电二极管的反向漏电流，称为暗电流。它等于反向饱和电流、复合的反向漏电流，称为暗电流。它等于反向饱和电流、复合电流、表面漏电流和热电流之和，其大小一般在电流、表面漏电流和热电流之和，其大小一般在1010-8-81010-9-9安范围内。安范围内。光电流：光电流：在在受受到到一一定定光光照

16、照的的条条件件下下，加加有有一一定定反反向向工工作作电电压压的的光光电电二极管中流过的电流，称为光电流。二极管中流过的电流，称为光电流。最高反向工作电压：最高反向工作电压：允许的最高反向工作电压。允许的最高反向工作电压。4.2 4.2 光电二极管光电二极管4.2.4 4.2.4 主要参数主要参数 常常用用国国产产光光电电二二极极管管的的型型号号有有2CU2CU系系列列和和2DU2DU系系列等，部分国产列等，部分国产2CU2CU系列光电二极管的参数如下表所示。系列光电二极管的参数如下表所示。注注：光光电电流流是是光光照照为为1000L1000Lx x、负负载载为为零零、电电压压为为10V10V的

17、条件下测定的。的条件下测定的。部分国产光电二极管参数部分国产光电二极管参数 4.2 4.2 光电二极管光电二极管4.2.5 4.2.5 基本应用电路基本应用电路 有有光光照照时时，光光电电流流在在电电阻阻上上产产生生与与光光电电流流成成正正比比的的电电压压，有有时时这这个个电电压压过过于于微微弱弱，不不能能直直接接用用来来显显示示或或记记录录，因因此此，常常需需要要通通过过放放大大电电路路对对其其放放大大。例例如如，光光强强10L10Lx x时时，光光电电流流只只有有0.8A0.8A左左右右，如如果果电电阻阻R=10kR=10k，R R两两端端的的电电压只有压只有8mV8mV。光光电电二二极极

18、管管常常用用于于光光强强的的测测量量，使使用用时时应应该该反反向向偏偏置置。图图4-74-7是是光光电电二二极极管管用用于于测测量量光光照照时时的的电电路路，V VCCCC=10V=10V为为电电源源电压，电压，VDVD1 1为光电二极管，电阻为光电二极管，电阻R R和光电二极管串联。和光电二极管串联。8mV8mV4.3 4.3 光电三极管光电三极管4.3.1 4.3.1 结构和产品外型结构和产品外型结构结构图图(b)(b)是光电三极管的电路符号。是光电三极管的电路符号。光电三极管管芯结构和晶体管相似处，它也包含两个光电三极管管芯结构和晶体管相似处，它也包含两个PNPN结，结，NPNNPN型光

19、电三极管的管芯结构如图型光电三极管的管芯结构如图(a)(a)所示。与晶体管不同的所示。与晶体管不同的是：光电三极管的引脚只有从两个是：光电三极管的引脚只有从两个N N区引出的集电极区引出的集电极c c和发射和发射极极e e，基极没有外引脚；管芯封装在有透光窗口的管壳内，基极没有外引脚；管芯封装在有透光窗口的管壳内，使管芯的集电结可以直接接收入射光。使管芯的集电结可以直接接收入射光。4.3 4.3 光电三极管光电三极管4.3.1 4.3.1 结构和产品外型结构和产品外型产品外型产品外型光电三极管光电三极管3DU313DU31 典典型型的的光光电电三三极极管管产产品品的的外外型型如如下下图图所所示

20、示，国国产产光光电电三三极极管管的的型型号号是是3DU3DU系系列列和和3CU3CU系系列列，下下图图所所示示的的是是型型号号为为3DU313DU31的的光光电电三三极极管管。其其顶顶部部是是透透光光窗窗口口，由由图图还还可可以以看看出，它只有两只引脚，其外型与光电二极管很难区分。出，它只有两只引脚，其外型与光电二极管很难区分。4.3 4.3 光电三极管光电三极管4.3.2 4.3.2 工作原理工作原理 当当光光照照射射到到集集电电区区和和基基区区形形成成的的PNPN结结（集集电电结结）上上时时，这这个个PNPN结结相相当当于于光光电电二二极极管管，于于是是产产生生光光电电流流I Ib0b0。

21、这这个个电电流流是是集集电电结结的的反反向向饱饱和和电电流流，因因此此，光光电电流流的的方方向向是是从从集集电电极极流流向向基基极极。现现在在基基极极无无外外引引脚脚，电电流流I Ib0b0就就全全部部流流向向发发射射极极，于于是是，光光电电流流I Ib0b0实实际际上上就就成成为为光光电电三三极极管管的的基基极极电电流流。和和晶晶体体管管一一样样，从从发发射射结结注注入入基基极极电电流流时时，在在集集电电极极将将产产生生放放大大了了的的集集电电极极电电流流，因因此此，可可以以将将光光电电三三极极管管看看作作为为是是具具有有放放大大作作用用的的光光电电器器件件，光光照照的的情情况况下下，集集电

22、电极极所所得得到到的的光光电电流流要要比光电二极管的光电流大比光电二极管的光电流大倍。倍。I Ib0b0放大后的集电极电流放大后的集电极电流+电源电源4.3 4.3 光电三极管光电三极管4.3.3 4.3.3 主要参数主要参数 光光谱谱特特性性：硅硅光光电电三三极极管管所所响响应应的的光光波波，其其波波长长在在0.40.41.1m1.1m范范围围，锗锗光光电电三三极极管管，所所响响应应的的光光波波，波波长长在在0.50.51.7m1.7m。I Ib0b0放大后的集电极电流放大后的集电极电流+电源电源暗暗电电流流：在在无无光光照照条条件件下下，c c、e e极极之之间间加加有有一一定定电电压压U

23、 UCECE时时，c c、e e极之间之间的漏电流，称为暗电流。极之间之间的漏电流，称为暗电流。光电流：光电流：在加有一定工作电压的条件下，受到一定光照射在加有一定工作电压的条件下，受到一定光照射（通常是（通常是1000lx1000lx）时的集电极电流，称为光电流。）时的集电极电流，称为光电流。4.3 4.3 光电三极管光电三极管4.3.3 4.3.3 主要参数主要参数 光电三极管的输出特性曲线光电三极管的输出特性曲线 入射光强入射光强CECE极间电压极间电压集集电电极极电电流流 这这一一输输出出特特性性曲曲线线和和晶晶体体管管的的特特性性曲曲线线十十分分相相似似，所所不不同同的的是是输输出出

24、特特性性曲曲线线族族每每条条曲曲线线的的参参数数不不是是基基极极电电流流，而而是是入入射射光光的的照照度。度。4.3 4.3 光电三极管光电三极管4.3.4 4.3.4 典型应用电路典型应用电路 待待测测光光照照射射在在光光电电三三极极管管的的基基极极，形形成成光光电电流流，经经三三极极管管放放大大（1+1+）倍倍后后从从发发射射极极输输出出，电电阻阻R R两两端端的的电电压压是是R R和和发发射射极极电电流流I IE E的的乘乘积积，与与光光电电二二极极管管相相比比，相相同同的的电电阻阻R R上上的的信信号号电电压压大大增增大大了了，因因此此光光电电三三极极管管测测量量光光强强时时的的灵灵敏

25、度要比二极管高。敏度要比二极管高。光电三极管测量光强度的基本电路如下图所示光电三极管测量光强度的基本电路如下图所示 在在提提高高灵灵敏敏度度的的同同时时且且降降低低了了频频率率特特性性，光光电电三三极极管管的的缺缺点是频率特性比光电二极管差。点是频率特性比光电二极管差。4.4 4.4 晶闸管简介晶闸管简介 4.3.4 4.3.4 典型应用电路典型应用电路何谓晶闸管？何谓晶闸管？晶晶闸闸管管是是晶晶体体闸闸流流管管的的简简称称，也也称称可可控控硅硅。从从上上世世纪纪5050年年代代诞诞生生以以来来，晶晶闸闸管管已已经经发发展展成成一一个个庞庞大大的的家家族族，主主要要成成员员有有单单向向晶晶闸闸

26、管管、双双向向晶晶闸闸管管、光光控控晶晶闸闸管管、逆逆导导晶晶闸闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管等等。管、可关断晶闸管、快速晶闸管等等。主要用途主要用途 普普通通晶晶闸闸管管最最基基本本的的用用途途就就是是可可控控整整流流，二二极极管管的的整整流流是是不不可可控控制制的的，加加正正压压时时导导通通，加加反反向向电电压压时时截截止止。晶晶闸闸管管除除了了阳阳极极（相相当当于于二二极极管管正正极极）和和阴阴极极（相相当当于于二二极极管管负负极极）之之外外，还还有有一一个个控控制制极极，给给控控制制极极施施加加信信号号能能控控制制晶晶闸闸管管导导通通的的时时间间，正正是是由由于于这这一一优优点点，晶晶

27、闸闸管管的的应应用用十十分广泛。分广泛。4.4 4.4 晶闸管简介晶闸管简介4.4.1 4.4.1 晶闸管的外形和结构晶闸管的外形和结构1 1、结构、结构 晶闸管对外共有三个引脚，从晶闸管对外共有三个引脚，从P P1 1区引出的称为阳极，用符区引出的称为阳极，用符号号A A表示；从表示；从P P2 2区引出的称为控制极（也称门极），用符号区引出的称为控制极（也称门极），用符号G G表示；从表示；从N N2 2区引出的称为阴极，用符号区引出的称为阴极，用符号C C表示。表示。由由四四层层P P型型半半导导体体和和N N型型半半导导体体交交替替组组合合而而成成，每每一一层层分分别别用用P P1 1

28、、N N1 1、P P2 2、N N2 2表表示示，相相邻邻的的不不同同类类型型半半导导体体形形成成PNPN结结，因因此此晶晶闸闸管管包包含含三三个个PNPN结结，从从上上到到下下，依依次次称称为为J J1 1、J J2 2、J J3 3结结。由由于于这这一一结结构构上上的的特特点点，晶晶闸闸管管也也称称四四层层器器件或件或PNPNPNPN器件。器件。电路符号电路符号 结构结构4.4 4.4 晶闸管简介晶闸管简介4.4.1 4.4.1 晶闸管的外形和结构晶闸管的外形和结构2 2、外形、外形 晶晶闸闸管管是是大大功功率率器器件件，一一般般都都用用在在较较高高电电压压和和较较大大电电流流的的场场合

29、合，常常常常需需要要安安装装散散热热片片，因因此此其其外外形形都都制制造造得得便便于于安装和散热。安装和散热。(a),(b),(c)(a),(b),(c)属螺栓形封装属螺栓形封装(f),(g)(f),(g)属平板形封装属平板形封装 (d)(d)(g)(g)属小功率晶闸管属小功率晶闸管 4.4 4.4 晶闸管简介晶闸管简介4.4.2 4.4.2 晶闸管特性晶闸管特性1 1、存在两个阻断状态。、存在两个阻断状态。让让晶晶闸闸管管的的阴阴极极接接地地，控控制制极极不不加加电电压压，然然后后在在阳阳极极加加上上正正压压或或负负压压，如如右右图图所所示示。这这两两种种情情况况下下晶晶闸闸管管都都将将处处

30、于于阻阻断断的的状状态态，即即流流过过晶晶闸闸管管的的电电流流为为零零。我我们们将将阳阳极极加加负负电电压压时时晶晶闸闸管管所所处处的的状状态态称称为为反反向向阻阻断断状状态态；将将阳阳极极加加正正电电压压时时晶晶闸闸管管所所处处的的状状态态称称为为正向阻断状态正向阻断状态。阳极加正压或负压阳极加正压或负压 控制极控制极 不加电压不加电压4.4 4.4 晶闸管简介晶闸管简介4.4.2 4.4.2 晶闸管特性晶闸管特性2 2、在在控控制制极极施施加加触触发发信信号号可可使使晶闸管导通晶闸管导通 对对于于处处于于正正向向阻阻断断状状态态的的晶晶闸闸管管，阳阳极极A A和和阴阴极极C C之之间间加加

31、正正向向电电压压的的同同时时，在在控控制制极极G G和和阴阴极极C C之之间间也也加加上上正正向向电电压压，如如右右图图所所示示，只只要要这这个个电电压压足足够够大大，就就能能使使晶晶闸管迅速进入完全导通的状态。闸管迅速进入完全导通的状态。阳极加正压阳极加正压 控制极控制极 加电压加电压4.4 4.4 晶闸管简介晶闸管简介4.4.2 4.4.2 晶闸管特性晶闸管特性阳极加正压阳极加正压 3 3、控控制制信信号号撤撤消消后后导导通通状状态态仍仍能维持能维持 经经过过上上述述触触发发过过程程进进入入导导通通状状态态以以后后，晶晶闸闸管管即即依依靠靠内内部部的的正正反反馈馈维维持持导导通通状状态态，

32、控控制制极极的的电电压压已已失失去去控控制制作作用用 ，将将它它撤撤除除与与否否都都不不会会影影响响晶晶闸闸管管的的导导通通。可可见见，只只要要在在控控制制极极一一定定幅幅度度和和宽宽度度的的正正脉脉冲冲，即即可可以以使使晶晶闸闸管管进进入入导导通通状状态态。处处于于导导通通状状态态的的晶晶闸闸管管，其其阳阳极极-阴阴极极间间的的压压降降一般为一般为0.6V0.6V1.2V1.2V。撤除控制极电压撤除控制极电压不影响晶闸管导不影响晶闸管导通通4.4 4.4 晶闸管简介晶闸管简介4.4.2 4.4.2 晶闸管特性晶闸管特性4 4、有两种途径返回阻断状态、有两种途径返回阻断状态 进进入入导导通通状

33、状态态后后，只只有有两两个个途途径能使晶闸管返回到阻断状态：径能使晶闸管返回到阻断状态：第第一一，改改变变电电压压极极性性，使使晶晶闸闸管管反反向向偏偏置置（阳阳极极加加负负压压），这这样，晶闸管返回到反向阻断状态；样，晶闸管返回到反向阻断状态；第第二二，减减小小阳阳极极电电流流，当当阳阳极极电电流流小小于于维维持持电电I IH H时时，正正反反馈馈不不能能持持续续，晶晶闸闸管管关关断断，进进入入正正向向阻断状态。阻断状态。4.4 4.4 晶闸管简介晶闸管简介4.4.2 4.4.2 晶闸管特性晶闸管特性总结上述讨论，晶闸管有以下四个性质：总结上述讨论，晶闸管有以下四个性质：1 1、存在两个阻断

34、状态：、存在两个阻断状态：正向阻断状态和反向阻断状态正向阻断状态和反向阻断状态2 2、在控制极施加触发信号可使晶闸管导通、在控制极施加触发信号可使晶闸管导通 阳极加正向电压的同时，在控制极阳极加正向电压的同时，在控制极G G也加上正向电压可使也加上正向电压可使晶闸管从正向阻断状态进入导通状态晶闸管从正向阻断状态进入导通状态 3 3、控制信号撤消后导通状态仍能维持、控制信号撤消后导通状态仍能维持 进入导通状态以后，控制极的电压即失去控制作用，撤除进入导通状态以后，控制极的电压即失去控制作用，撤除与否都不会影响晶闸管的导通与否都不会影响晶闸管的导通 4 4、有两种途径返回阻断状态、有两种途径返回阻

35、断状态 其一，改变电压极性使晶闸管反向偏置（阳极加负压）；其一，改变电压极性使晶闸管反向偏置（阳极加负压）；其二，减小阳极电流，其二，减小阳极电流，4.4 4.4 晶闸管简介晶闸管简介4.4.3 4.4.3 晶闸管简单应用举例晶闸管简单应用举例1 1、用晶闸管实现可控整流、用晶闸管实现可控整流（1 1）二极管整流和晶闸管可控整流电路结构比较：）二极管整流和晶闸管可控整流电路结构比较：二极管整流电路二极管整流电路晶闸管可控整流晶闸管可控整流4.4 4.4 晶闸管简介晶闸管简介4.4.3 4.4.3 晶闸管简单应用举例晶闸管简单应用举例1 1、用晶闸管实现可控整流、用晶闸管实现可控整流（2 2）二

36、极管整流的功能）二极管整流的功能输入电压波形输入电压波形输出电压波形输出电压波形 输出电压波形、平均输出电压波形、平均电压是不可控制的。电压是不可控制的。4.4 4.4 晶闸管简介晶闸管简介4.4.3 4.4.3 晶闸管简单应用举例晶闸管简单应用举例-1 1、用晶闸管实现可控整流、用晶闸管实现可控整流（3 3）晶闸管可控整流）晶闸管可控整流 t t1 1t t2 2、t t3 3t t4 4期间，输入电压为负半周，晶闸管和二极期间，输入电压为负半周，晶闸管和二极管反向偏置，无论晶闸管还是二极管整流，这期间的输出电管反向偏置，无论晶闸管还是二极管整流，这期间的输出电压压u u0 0均为零。均为零

37、。4.4 4.4 晶闸管简介晶闸管简介 在在0 0t t1 1、t t2 2t t3 3期间，输入电压为正半周，晶闸管和二极期间，输入电压为正半周，晶闸管和二极管都正向偏置，二极管导通，输出电压是正向半波。管都正向偏置，二极管导通，输出电压是正向半波。但晶闸管是否导通，还要看控制极电压，只有控制极出现但晶闸管是否导通，还要看控制极电压，只有控制极出现正脉冲电压后，晶闸管才开始导通，此后一直维持导通状态正脉冲电压后，晶闸管才开始导通，此后一直维持导通状态 控制正脉冲出现时间，即可以调节输出电压平均值。控制正脉冲出现时间，即可以调节输出电压平均值。控制脉冲出现，控制脉冲出现，开始导通开始导通4.4

38、 4.4 晶闸管简介晶闸管简介 图图(b)(b)与与(c)(c)相相比比，前前者者脉脉冲冲出出现现早早，导导通通时时间间长长，输输出出电电压压波波形形较较宽宽，平平均均电电压压较较高高；后后者者正正脉脉冲冲出出现现时时间间迟迟，正正半半周周时时导导通通时时间间短短，输输出出电电压压波波形形较较窄窄，平平均均电电压压就就低低。于于是是，使使用用晶晶闸闸管管整整流流，可可以以通通过过控控制制极极脉脉冲冲出出现现时时间间迟迟早早的的调调节节来控制输出电压的平均值，于是就实现了可控整流。来控制输出电压的平均值，于是就实现了可控整流。控制脉冲出现，控制脉冲出现，开始导通开始导通4.4 4.4 晶闸管简介

39、晶闸管简介晶晶闸闸管管导导通通时时间间可可以以用用位位相相角角来来描描述述，整整个个正正半半周周所所对对应应的的相相位位是是180180（或或），工工程程上上称称为为电电角角度度，晶晶闸闸管管从从开开始始导导通通至至阳阳极极电电压压变变负负（进进入入负负半半周周）而而阻阻断断这这段段时时间间所所对对应应的的电电角角度度，称称为为晶晶闸闸管管的的导导通通角角。图图(b)(b)和和(c)(c)标标出出了了导导通通角角所所对对应应的的时时间间长长度度，按按照照一一个个周周期期对对应应22相相位位角角的的比比例例，即即可可换算出导通角，图换算出导通角，图(b)(b)的导通时间长，导通角也大。的导通时间

40、长，导通角也大。控制脉冲出现，控制脉冲出现，开始导通开始导通4.4 4.4 晶闸管简介晶闸管简介2 2、晶闸管恒温控制器、晶闸管恒温控制器控制电路组成：控制电路组成：晶晶闸闸管管构构成成的的温温度度控控制制器器电电路路如如右右图图所所示示。图图中中D D1 1D D4 4为为整整流流二二极极管管，G G1 1为为晶晶闸闸管管，H H为为220V220V，5W5W的的钨钨丝丝灯灯泡泡，用用作作指指示示，WJWJ是是可可调调式式电电接接点点玻玻璃璃水水银银温温度度计计，也也称导电表。称导电表。在讨论恒温控制电路工作原理之前，首先介绍导电表的在讨论恒温控制电路工作原理之前，首先介绍导电表的构造和工作

41、原理构造和工作原理4.4 4.4 晶闸管简介晶闸管简介将将铂铂丝丝调调整整到到预预设设的的温温度度（例例如如5050）并并固固定定后后，导导电电表表就就具具有有以以下下功功能能：温温度度低低于于设设定定值值时时，两两根根引引线线之之间间相相互互断开；温度高于设定值时两引线彼此接通。断开；温度高于设定值时两引线彼此接通。导电表结构如右图导电表结构如右图其其测测温温部部分分即即为为水水银银温温度度计计，与与普普通通水水银银温温度度计计不不同同，在在其其水水银银柱柱上上方方还还有有一一根根金金属属铂铂丝丝，铂铂丝丝和和水水银银柱柱各各经经一一根根引引出出线线引引出出。温温度度升升高高时时，水水银银柱

42、柱上上升升与与铂铂丝丝相相接接触触，两两根根引引出出线线之之间间便便接接通通；温温度度下下降降，水水银银柱柱与与铂铂丝丝脱脱开开，两两根根引引线线之之间间就就断断开开。导导电电表表中中铂铂丝丝的的高高度度可可以以通通过过顶顶部部调调整整帽帽（内内部部装装有有磁磁钢钢）的的旋旋转转来来进进行行调调节节，调调整整到到所所需需要要的的位位置置后后，旋旋转转固固定定螺螺丝丝，铂铂丝丝的的位位置置就就可可以以固定下来。固定下来。4.4 4.4 晶闸管简介晶闸管简介2 2、晶闸管恒温控制器、晶闸管恒温控制器恒温控制器工作原理：恒温控制器工作原理：正正半半周周时时，电电流流由由电电网网经经电电阻阻丝丝DD2

43、 2晶晶闸闸管管DD4 4电电网网；负负半半周周时时，电电流流由由电电网网经经D D3 3晶晶闸闸管管DD1 1电电阻阻丝丝电电网网，可可见见电电阻阻丝丝和和晶晶闸管是串联关系。闸管是串联关系。因因此此，电电阻阻丝丝是是否否有有电电流流通通过过，决决定定于于晶晶闸闸管管是是否否导导通通：晶晶闸闸管管导导通通，电电阻阻丝丝就就通通电电加加热热；晶晶闸闸管管处处于于阻阻断断状状态态，电阻丝就停止加热。电阻丝就停止加热。恒恒温温箱箱温温度度的的高高低低决决定定于于电电阻阻丝丝通通电电加加热热时时间间的的长长短短，电电阻阻丝丝加加热热时时间间的的长长短短又又决决定定于于晶晶闸闸管管的的导导通通时时间间

44、，因因此此调调节节晶晶闸闸管管的的导导通通角角，就就可可以以实实现现恒温箱温度的控制。恒温箱温度的控制。4.4 4.4 晶闸管简介晶闸管简介2 2、晶闸管恒温控制器、晶闸管恒温控制器恒温控制器工作原理：恒温控制器工作原理：如如果果恒恒温温箱箱温温度度低低于于设设定定值值，则则导导电电表表断断开开，整整流流后后的的单单向向脉脉动动电电压压经经灯灯泡泡加加到到晶晶闸闸管管的的控控制制极极，晶晶闸闸管管被被触触发发导导通通，于于是是电电阻阻丝丝通通电电加加热热。加加热热后后，恒恒温温箱箱温温度度随随之之上上升升，温温度度升升高高到到设设定定值值以以上上时时，导导电电表表两两引引线线之之间间短短路路，

45、触触发发极极和和阴阴极极之之间间彼彼此此短短路路，触触发发电电压压为为零零，晶晶闸闸管管处处于于阻阻断断状状态态，电电阻阻丝丝停止热。停止热。因因电电阻阻丝丝停停止止加加热热，恒恒温温箱箱温温度度开开始始下下降降，温温度度降降到到设设定定值值以以下下时时，导导电电表表又又断断开开，晶晶闸闸管管触触发发导导通通，开开始始新新一一轮轮加加热热，如如此此反反复复，就就可实现恒温箱温度的控制。可实现恒温箱温度的控制。4.4 4.4 晶闸管简介晶闸管简介2 2、晶闸管恒温控制器、晶闸管恒温控制器 导导电电表表的的控控温温精精度度可可达达11，许许多多医医疗疗上上常常用用的的恒恒温温培培养养箱箱不不少少产

46、产品品采采取取上上述述控控温温方方法法，右右图图是是303303系系列列导导电电表表电电热热恒恒温温培培养养箱箱的的外外型型，其箱体顶部所插的即为导电表。其箱体顶部所插的即为导电表。这这种种系系列列产产品品温温度度调调节节范范围围是是：室室温温+5+56060，温温度度均均匀匀度度+/-1+/-1，温温度度波波动动+/-0.5+/-0.5，功功率率400W400W。由由于于只只有有加加热热元元件件，没没有有降降温温的的元元件件，因因此此这这类类培培养养箱箱只只能能工工作作在在室室温温55以上的温度范围内。以上的温度范围内。4.4 4.4 晶闸管简介晶闸管简介1 1、额定正向平均电流、额定正向平

47、均电流I IF F在在环环境境温温度度小小于于4040和和标标准准散散热热条条件件下下，允允许许连连续续通通过过晶晶闸闸管管阳阳极极的的工工频频（50Hz50Hz）正正弦弦半半波波电电流流的的平平均均值值。使使用用时时，应应根根据据不不同同的的需需要要选选择择不不同同额额定定正正向向平平均均电电流流的的晶晶闸闸管管。例例如如恒恒温温培培养养箱箱电电阻阻丝丝的的加加热热功功率率为为2 2千千瓦瓦，则则应应选选用用I IF F为为1010安安培培或或略略高高的的晶晶闸闸管管。4.4.4 4.4.4 晶闸管主要技术参数晶闸管主要技术参数2 2、维持电流、维持电流I IH H在在规规定定的的环环境境温

48、温度度下下，控控制制极极开开路路时时晶晶闸闸管管维维持持导导通通的的最最小小阳阳极极电电流流。正正向向阳阳极极电电流流小小于于I IH H时时，晶晶闸管自动阻断。闸管自动阻断。4.4 4.4 晶闸管简介晶闸管简介4 4、反向击穿电压、反向击穿电压U UBRBR是是指指在在额额定定结结温温下下，晶晶闸闸管管阳阳极极与与阴阴极极之之间间施施加加正正弦弦半半波波反反向向电电压压，当当其其反反向向漏漏电电电电流流急急剧剧增增加加时时所所对应的峰值电压。对应的峰值电压。4.4.4 4.4.4 晶闸管主要技术参数晶闸管主要技术参数3 3、触发电压、触发电压U UG G和触发电流和触发电流I IG G 室温

49、情况下，当室温情况下，当A-CA-C电压电压U UACAC=6V=6V时使晶闸管从阻时使晶闸管从阻断状态进入完全导通所需要的最小控制极直流电断状态进入完全导通所需要的最小控制极直流电压和电流。压和电流。U UG G一般为一般为1 15V5V，I IG G为几十几百毫安。为几十几百毫安。4.5 4.5 单结晶体管单结晶体管 常常用用单单结结晶晶体体管管构构成成的的触触发发电电路路具具有有结结构构简简单单、调调节节方方便便的的优优点点，可可克克服服上上述述电电路路的的缺缺点点。单单结结管管组组成成的的触触发发电电路路已已在在晶晶闸闸管管控控制制电电路路中中得得到到广广泛泛的的应用。应用。晶晶闸闸管

50、管的的导导通通情情况况由由控控制制极极电电压压控控制制，在在恒恒温温箱箱控控制制电电路路中中晶晶闸闸管管的的控控制制电电压压直直接接取取自自阳阳极极电电压压，阳阳极极电电压压由由零零开开始始上上升升，当当它它大大于于触触发发电电压压且且产产生生大大于于触触发发电电流流时时，晶晶闸闸管管即即进进入入导导通通状状态态，这这种种触触发发方方式式的的缺缺点点是是晶晶闸闸管管的的导导通通角角不不能能随随意意调节。调节。4.5 4.5 单结晶体管单结晶体管结构结构4.5.1 4.5.1 结构和产品外型结构和产品外型 在在一一个个低低掺掺杂杂的的N N型型硅硅片片上上利利用用扩扩散散工工艺艺形形成成一一个个