1、學習目標 1. 了解半導體的基礎知識，理解PN結的形成及其單向導電性； 2. 了解二極管的結構，掌握其伏安特性并能對具體電路進行分析及其應用；,下一頁,3. 了解穩(wěn)壓二極管、光電二極管、發(fā)光二極管及激光二極管的特性及應用； 4. 了解三極管的基本結構、特性曲線，掌握其電流分配與放大原理，并能根據(jù)具體要求選擇符合功能條件的三極管； 5. 了解晶閘管的結構及其工作原理，掌握其伏安特性曲線。,下一頁,1.1 半導體及PN結 1.2 半導體二極管 1.3 幾種常見的特殊二極管 1.4 半導體三極管 1.5 晶閘管 實踐應用 小結,下一頁,返回,1.1.1 半導體的基本知識 1.1.2 PN結,返回,下

2、一頁,1.1 半導體及PN結,1.概念 自然界的物質，根據(jù)物體導電能力（電阻率）的不同，可劃分為 ： 導體 絕緣體 半導體,1.1.1 半導體的基本知識,2.半導體的特點 在外界能源的作用下，導電性能顯著變化 在純凈半導體內摻入雜質，導電性能顯著增加,1.1.1 半導體的基本知識,半導體可分為本征半導體和雜質半導體。 3本征半導體 化學成分純凈、結構完整的半導體。,1.1.1 半導體的基本知識,（1） 本征半導體的共價鍵結構 （2） 電子空穴對 （3） 空穴的移動,1.1.1 半導體的基本知識,4雜質半導體 在本征半導體硅或鍺中摻入微量的其它適當元素后所形成的半導體。 在本征半導體中摻入某些微

3、量元素作為雜質，可使半導體的導電性發(fā)生顯著變化。,1.1.1 半導體的基本知識,根據(jù)摻雜元素的性質，雜質半導體分為P型（空穴型）半導體和N型（電子型）半導體。 P型（positive）半導體 在本征半導體中摻入三價雜質元素，如硼、鎵、銦等形成了P型半導體，也稱為空穴型半導體。 因三價雜質原子在與硅原子形成共價鍵時，缺少一個價電子而在共價鍵中留下一空穴。在P型半導體中，空穴的濃度遠大于自由電子的濃度。,1.1.1 半導體的基本知識,N（negative）型半導體 在本征半導體中摻入五價雜質元素如磷、砷和銻等，可形成N型半導體，也稱電子型半導體。,1.1.1 半導體的基本知識,1PN結的形成,1.

4、1.2 PN結,1.1.2 PN結,2PN結的單向導電性 PN結正向偏置 PN結反向偏置 PN結的擊穿,1.1.2 PN結,1.2.1 二極管的結構 1.2.2 二極管的伏安特性 1.2.3 主要參數(shù) 1.2.4 二極管電路的應用舉例,返回,下一頁,1.2 半導體二極管,1二極管的結構 點接觸型二極管 PN結面積小，用于檢波和變頻等高頻電路。 面接觸型二極管 PN結面積大，用于工頻大電流整流電路。 平面型二極管 PN 結面積可大可小，用于高頻整流和開關電路中。,返回,下一頁,1.2.1 二極管的結構,2二極管的圖形符號,返回,下一頁,1.2.1 二極管的結構,3二極管的實物照片,返回,下一頁,

5、1.2.1 二極管的結構,返回,下一頁,1.2.2 二極管的伏安特性,1二極管的主要參數(shù) 最大整流電流IF 最大反向工作電壓URM 反向電流IR 正向壓降UF 最高工作頻率fM,返回,下一頁,1.2.3 主要參數(shù),2二極管的大信號模型 根據(jù)二極管伏安特性，可把它導通和截止兩種狀態(tài)。 對于硅管來說當ud0.7V時就導通。 對于鍺管來說當ud0.2V時就導通。,返回,下一頁,1.2.3 主要參數(shù),3. 二極管的性能測試 如果測得正、反向電阻均為無窮大，說明內部斷路； 若測量值均為零，則說明內部短路； 如測得正、反向電阻幾乎一樣大，這樣的二極管已經(jīng)失去單向導電性，沒有使用價值了。二極管正、反向電阻的

6、測量值相差愈大愈好。,返回,下一頁,1.2.3 主要參數(shù),返回,下一頁,1.2.4 二極管電路的應用舉例,1整流,返回,下一頁,1.2.4 二極管電路的應用舉例,2鉗位,返回,下一頁,1.2.4 二極管電路的應用舉例,3限幅,返回,下一頁,1.2.4 二極管電路的應用舉例,4元件保護,返回,下一頁,1.2.4 二極管電路的應用舉例,5邏輯門電路,1.3.1 穩(wěn)壓二極管 1.3.2 光電二極管 1.3.3 發(fā)光二極管 1.3.4 激光二極管,返回,下一頁,1.3 幾種常見的特殊二極管,1穩(wěn)壓二極管的符號及伏安特性,返回,下一頁,1.3.1 穩(wěn)壓二極管,2穩(wěn)壓二極管的應用,返回,下一頁,1.3.1

7、 穩(wěn)壓二極管,1光電二極管的符號及實物圖,返回,下一頁,1.3.2 光電二極管,2光電二極管的特點,返回,下一頁,1.3.2 光電二極管,使用時要反向接入電路中，即其正極接電源負極，負極接電源正極。,3光電二極管的應用,返回,下一頁,1.3.2 光電二極管,遠距離光電傳輸?shù)脑?1發(fā)光二極管的符號、伏安特性及實物圖,返回,下一頁,1.3.3 發(fā)光二極管,2發(fā)光二極管的應用,返回,下一頁,1.3.3 發(fā)光二極管,1） 指示燈,返回,下一頁,1.3.3 發(fā)光二極管,2）七段型數(shù)碼管,激光二極管簡稱激光管。受激勵能產生激光的二極管。激光管與普通二極管的差異是有一個光諧振腔（由兩個互相平行并與PN結嚴

8、格垂直的光學平面鏡組成）。 激光二極管工作時發(fā)射的主要是紅外線，廣泛用于激光條碼閱讀器、激光打印機、光盤CD/VCD/DVD及激光測量等設備上，具有體積小、重量輕、功率轉換效率高和調制方便等優(yōu)點。,返回,下一頁,1.3.4 激光二極管,1.4.1 基本結構 1.4.2 電流分配與放大原理 1.4.3 三極管的特性曲線 1.4.4 三極管的主要參數(shù) 1.4.5 三極管的選擇,返回,下一頁,1.4 半導體三極管,返回,下一頁,常用半導體三極管實物圖片,返回,下一頁,1.4.1 基本結構,返回,下一頁,1.4.1 基本結構,1實現(xiàn)電流放大作用的條件 外部條件 其發(fā)射結加正向偏置，集電結加反向偏置。

9、內部條件 發(fā)射區(qū)摻雜濃度高，基區(qū)薄且摻雜濃度低，集電結面積大。,返回,下一頁,1.4.2 電流分配與放大原理,2電流放大原理,返回,下一頁,1.4.2 電流分配與放大原理,1輸入特性曲線,返回,下一頁,1.4.3 三極管的特性曲線,2輸出特性曲線,返回,下一頁,1.4.3 三極管的特性曲線,1電流放大倍數(shù) 2穿透電流ICEO 3最大集電極允許電流ICM 4反向擊穿電壓U（BR）CEO 5集電極最大允許功耗PCM 6特征頻率fT,返回,下一頁,1.4.4 三極管的主要參數(shù),從滿足電路所要求的功能（如放大作用、開關作用等）出發(fā)，選擇合適的類型。 如大功率管、小功率管、高頻管、低頻管、開關管等。 根

10、據(jù)電路要求，選擇值。 一般情況下，值越大，溫度穩(wěn)定性越差，通常取50100。 根據(jù)放大器頻帶的要求，選擇管子適當?shù)墓不鶚O特征頻率fT。 根據(jù)已知條件選擇管子的極限參數(shù)，一般要求： 最大集電極電流ICM2IC； 擊穿電壓U（BR）CEO2UCC；,返回,下一頁,1.4.5 三極管的選擇,1.5.1 晶閘管的外形、結構及符號 1.5.2 類型 1.5.3 工作原理 1.5.4 晶閘管的伏安特性曲線及其主要參數(shù),返回,下一頁,1.5 晶閘管,返回,下一頁,1.5.1 晶閘管的外形、結構及符號,返回,下一頁,1.5.2 類型,1晶閘管的電路模型,返回,下一頁,1.5.3 工作原理,2晶閘管的工作原理,

11、返回,下一頁,1.5.3 工作原理,3晶閘管的基本特性總結,返回,下一頁,1.5.3 工作原理,1 承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導通。 2 承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開通。 3 晶閘管一旦導通，門極就失去控制作用。 4 要使晶閘管關斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下。,4晶閘管的導通條件,返回,下一頁,1.5.3 工作原理,1 陽極與陰極之間加上正向電壓； 2 門極與陰極之間加上適當?shù)恼螂妷骸?5閘管關斷的條件,實現(xiàn)的方式： 減小陽極電壓；增大負載電阻；加反向陽極電壓。,1晶閘管的伏安特性曲線,返回,下一頁,1.5.4 晶閘管的

12、伏安特性曲線及其主要參數(shù),2晶閘管的主要參數(shù) 1 額定正向平均電流IF 2 維持電流IH 3 控制極觸發(fā)電壓UG和電流IG 4 正向阻斷峰值電壓UDRM 5 反向阻斷峰值電壓URRM,返回,下一頁,1.5.4 晶閘管的伏安特性曲線及其主要參數(shù),3晶閘管的簡單測試方法,返回,下一頁,1.5.4 晶閘管的伏安特性曲線及其主要參數(shù),依據(jù)PN結單向導電原理，用萬用表歐姆擋測試元件的三個電極之間的阻值，可初步判斷管子是否完好。如用萬用表R1k 擋測量陽極A和陰極K之間的正、反向電阻都很大，在幾百千歐以上，且正、反向電阻相差很??；用R10或R100擋測量控制極G和陰極K之間的阻值，其正向電阻應小于或接近于

13、反向電阻，這樣的晶閘管是好的。如果陽極與陰極或陽極與控制極間有短路，陰極與控制極間為短路或斷路，則晶閘管是壞的。,下一頁,實踐應用,返回,下一頁,本章小結,1. 半導體的導電能力主要取決于其內部空穴和自由電子這兩種載流子數(shù)目的多少。提高半導體導電能力最有效的方法是對半導體摻入微量的雜質。根據(jù)摻入的雜質不同分為N型和P型半導體。當N型與P型半導體結合在一起時，在某交界面形成一個空間電荷區(qū)或耗盡層，稱為PN結，它是制造半導體器件的基本部件。,返回,下一頁,本章小結,2. 由一個PN結經(jīng)封裝并引出電極后就構成二極管，二極管的基本特性為單向導電性。二極管主要用于整流、限幅等電路中。 3. 介紹的幾種常用二極管與普通二極管一樣，具有單向導電性，但又具有自身特殊性能。穩(wěn)壓二極管是利用它在反向擊穿狀態(tài)下的恒壓特性來構成穩(wěn)壓電路的；光電二極管的功能是將光能轉換為電能；發(fā)光二極管的功能是將電能轉換為光能；激光二極管用于產生相干的單色光信號。,返回,下一頁,本章小結,4. 由兩個相互影響的PN結構成的三極管，分NPN和PNP兩種類型。它的基本特性是具有電流放大作用?？捎幂斎胩匦院洼敵鎏匦员碚魅龢O管的性能，其中