第8單元認(rèn)識(shí)常用半導(dǎo)體器件

1、中等職業(yè)教育課程改革國(guó)家規(guī)劃新教材PPT電工電子技術(shù)與技能電工電子技術(shù)與技能（非電類（非電類 少學(xué)時(shí)）少學(xué)時(shí)）人民郵電出版社人民郵電出版社第第8 8單元單元 認(rèn)識(shí)常用半導(dǎo)體器件認(rèn)識(shí)常用半導(dǎo)體器件v 了解二極管的主要結(jié)構(gòu)、型號(hào)及參數(shù)v 認(rèn)識(shí)二極管的單向?qū)щ娞匦詖 了解三極管的主要結(jié)構(gòu)、型號(hào)及參數(shù)v 掌握三極管的電流放大作用v 能識(shí)別二極管的管腳v 掌握二極管的簡(jiǎn)易測(cè)試方法v 能識(shí)別三極管的管腳v 掌握三極管的簡(jiǎn)易測(cè)試方法認(rèn)識(shí)二極管認(rèn)識(shí)二極管1認(rèn)識(shí)三極管認(rèn)識(shí)三極管2任務(wù)1 認(rèn)識(shí)二極管 一、了解二極管的結(jié)構(gòu)與型號(hào) 二、認(rèn)識(shí)二極管的特性及參數(shù) 三、判別二極管管腳和好壞一、了解二極管的結(jié)構(gòu)與型號(hào)一、了解

2、二極管的結(jié)構(gòu)與型號(hào)二極管的結(jié)構(gòu)。二極管的結(jié)構(gòu)。 二極管是常見的電子元器件，其常用材料有硅（Si）、鍺（Ge）等，對(duì)外有兩個(gè)電極（管腳），故稱二極管。二極管的兩個(gè)電極稱為陽極和陰極，外殼上分別用“+”和“”標(biāo)注，二極管的圖形符號(hào)和文字符號(hào)如圖8.1(b) 所示。 二極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要是一個(gè)PN 結(jié)，所謂PN 結(jié)是指將P 型和N 型兩種半導(dǎo)體材料制作在一塊基片上，在其結(jié)合面上形成的一種特殊的薄層，如圖8.2 所示。二極管的結(jié)構(gòu)是將一個(gè)PN 結(jié)的兩端各引出一個(gè)電極，外加玻璃或塑料的管殼封裝而成的。二極管的型號(hào)。二極管的型號(hào)。 二極管有各種不同的類型，我國(guó)國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體器件的型號(hào)采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB24989

3、的規(guī)定，詳見本書的附錄A。 我國(guó)半導(dǎo)體器件的型號(hào)是按照它的材料、性能、類別來命名的，一般半導(dǎo)體器件的型號(hào)由5部分組成。 第一部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示器件的電極數(shù)目。 第二部分用漢語拼音字母表示器件的材料和極性。 第三部分用漢語拼音字母表示器件的類型。 第四部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示器件序號(hào)。 第五部分用漢語拼音字母表示規(guī)格號(hào)。二、認(rèn)識(shí)二極管的特性及參數(shù) 如圖8.3（a）、（b）所示電路中除了二極管VD 的方向不同外，其他各部分均一樣。原來二極管上的電流只能沿一個(gè)方向（從陽極流到陰極）流過二極管，故圖8.3（a）符合要求，燈泡就亮。二極管的這一特性稱為單向?qū)щ娦浴?二極管是非線性元件，它的伏安特性不能用簡(jiǎn)

4、單的解析式表達(dá)，但可以用圖形表示，二極管的伏安特性曲線如圖8.4 所示。圖中，橫坐標(biāo)表示二極管兩端所加的電壓，縱坐標(biāo)表示通過的電流。 二極管的伏安特性曲線可分為正向特性、反向特性兩大方面。1正向特性正向特性 在正向特性的起始部分，正向電流很小，幾乎為零，稱為死區(qū)，二極管呈現(xiàn)高阻值。當(dāng)正向電壓超過一定的數(shù)值（此電壓稱門坎電壓，鍺管約為0.2V，硅管約為0.5V），電流隨電壓的增加快速上升，二極管電阻變小，進(jìn)入導(dǎo)通區(qū)，此時(shí)二極管上通過的電流增大，但其兩端正向壓降近乎定值，稱為導(dǎo)通電壓。鍺管、硅管的導(dǎo)通電壓分別約為0.3V 和0.7V。2反向特性反向特性 在反向特性的起始部分一定范圍內(nèi)，反向電流很小

5、，且不隨反向電壓增大而增大，稱為反向飽和電流，此時(shí)二極管處于截止區(qū)。當(dāng)反向電壓增大到某一數(shù)值時(shí)，反向電流突然急劇增大，二極管反向電擊穿。若反向電流過大，PN 結(jié)發(fā)熱嚴(yán)重，二極管從電擊穿進(jìn)入熱擊穿。電擊穿是可逆的、可用的，熱擊穿則永久損壞二極管。二極管的主要參數(shù)。二極管的主要參數(shù)。（1）最大整流電流IFM：二極管允許通過的最大正向工作電流的平均值，如果實(shí)際工作時(shí)的正向電流平均值超過此值，二極管內(nèi)的PN 結(jié)可能會(huì)因過分發(fā)熱而損壞。（2）最高反向工作電壓URM：二極管允許承受的反向工作電壓的峰值。為了留有余量，通常標(biāo)定的最高反向工作電壓是反向擊穿電壓的1/2 或1/3。（3）反向漏電流IR：在規(guī)定的

6、反向電壓和環(huán)境溫度下測(cè)得的二極管反向電流值。這個(gè)電流值越小，二極管單向?qū)щ娦阅茉胶谩?硅是非金屬，其反向漏電流較小，在納安數(shù)量級(jí)；而鍺是金屬，其反向漏電流較大，在微安數(shù)量級(jí)。三、判別二極管管腳和好壞用指針式萬用表判別二極管的極性和好壞。用指針式萬用表判別二極管的極性和好壞。 如圖8.5 所示，將指針式萬用表置于電阻擋的R100 擋或R1k 擋。此時(shí)，萬用表的紅表筆接的是表內(nèi)電池的負(fù)極，黑表筆接的是表內(nèi)電池的正極。具體的測(cè)量方法是：將萬用表的紅、黑筆分別接在二極管的兩端，測(cè)量此時(shí)的電阻值。正常時(shí)，圖8.5（a）測(cè)得的正向電阻值比較小（幾千歐姆以下）；圖8.5（b）測(cè)得的反向電阻值比較大（幾百千歐

7、姆）。測(cè)得電阻值小的那一次，黑表筆接的是二極管的正極。（1）如果測(cè)得二極管的正、反向電阻值都很小，甚至于為零，表明管子內(nèi)部已短路。（2）如果測(cè)得二極管的正、反向電阻值都很大，則表明管子內(nèi)部已斷路。任務(wù)2 認(rèn)識(shí)三極管 一、了解三極管的結(jié)構(gòu)與型號(hào) 二、了解三極管的特性及參數(shù) 三、判別三極管的管腳和型號(hào)一、了解三極管的結(jié)構(gòu)與型號(hào)一、了解三極管的結(jié)構(gòu)與型號(hào)三極管的材料與結(jié)構(gòu)。三極管的材料與結(jié)構(gòu)。 三極管的制造材料主要有鍺（Ge）和硅（Si）。三極管外部由管座和3 個(gè)管腳構(gòu)成，其內(nèi)部有3 個(gè)區(qū)、2 個(gè)PN 結(jié)和3 個(gè)電極。 三極管是由兩個(gè)相距很近的PN 結(jié)組成的，它的3 個(gè)區(qū)，即發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)各自

8、引出了一個(gè)電極分別稱為發(fā)射極e、基極b 和集電極c。發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間的PN 結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，集電區(qū)與基區(qū)之間的PN 結(jié)稱為集電結(jié)，如圖8.11 所示。 三極管有兩種導(dǎo)電類型，分別為PNP 型和NPN 型。三極管的文字符號(hào)是VT，圖形符號(hào)如圖8.12 所示。 三極管在制造過程中有一定的工藝要求，3 個(gè)區(qū)各有特點(diǎn)，所以不能用兩個(gè)二極管代替三極管，也不能將三極管的發(fā)射極和集電極顛倒使用。 三極管的型號(hào)常用來表示它的制造材料、基本性能和用法。它同二極管的命名方法一樣，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB24989 的規(guī)定，也是由5 個(gè)部分組成，詳見附錄A。二、了解三極管的特性及參數(shù)（1）三極管各電極電流分配關(guān)系為IE=IB

9、+IC（2）三極管直流電流放大系數(shù)（3）三極管交流電流放大系數(shù)（hfe） ： 三極管基極電流發(fā)生微小變化時(shí)，會(huì)引起集電極電流的很大變化。這種以小電流控制大電流的作用，就是三極管的電流放大作用。三極管的電流放大特性三極管的電流放大特性1三極管的三極管的3 個(gè)工作狀態(tài)個(gè)工作狀態(tài) 根據(jù)三極管內(nèi)兩個(gè)PN 結(jié)的偏置情況，可把三極管工作狀態(tài)分成3 種情形：放大狀態(tài)、飽和狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)。3 種狀態(tài)的PN 結(jié)偏置情況如表8.3 所示。2三極管的電流放大作用三極管的電流放大作用 當(dāng)三極管工作在放大狀態(tài)時(shí)，三極管具有電流放大作用。三極管的主要參數(shù)。三極管的主要參數(shù)。 三極管的主要參數(shù)是用來表征三極管性能和適用范圍

10、的參考數(shù)據(jù)，主要參數(shù)如下。（1）電流放大系數(shù) ：表示三極管的電流放大能力的參數(shù)。一般要求 值為20 200， 值太大的三極管工作不穩(wěn)定。（2）穿透電流ICEO：指在基極開路、集電結(jié)反向偏置時(shí)，集電極與發(fā)射極之間的反向電流。ICEO 越小，三極管熱穩(wěn)定性越好。硅管的ICEO 比鍺管小得多，因此，硅管性能更穩(wěn)定。（3）極限參數(shù)。 集電極最大允許電流ICM：集電極電流過大，三極管 值要降低。當(dāng)IC 超過ICM 后， 將下降到不能允許的程度。 集電極最大允許耗散功率PCM：集電極電流通過三極管時(shí)引起功耗，主要使集電極發(fā)熱，結(jié)溫升高。當(dāng)功耗超過PCM 后，三極管過熱損壞。 反向擊穿電壓U（BR）CEO：

11、它是在基極開路時(shí)，加在集電極和發(fā)射極之間的最大允許電壓。電壓超過此值，三極管會(huì)因熱擊穿而損壞。三、判別三極管的管腳和型號(hào)1基極的判別基極的判別 將指針式萬用表置于電阻擋的R100 擋或R1k 擋。假設(shè)三極管的一個(gè)電極為b 極，并用黑表筆與假定的b 極相連，然后用紅表筆分別與另外兩個(gè)電極相連，如圖8.14 所示。若兩次測(cè)得的阻值要么同為大，要么同為小，則所假設(shè)的b 極為基極。若兩次測(cè)得的阻值一大一小，則表明假設(shè)的b 極并非真正的基極，需將黑表筆所接的管腳調(diào)換一下，再按上述方法測(cè)試。2發(fā)射極、集電極的判別發(fā)射極、集電極的判別 在基極確定后，可接著判別發(fā)射極e 和集電極c。以NPN 型三極管為例：將指針式萬用表的黑表筆和紅表筆分別接觸兩個(gè)待定的電極，然后用手指捏緊黑表筆和b 極（不能將兩極短路，即相當(dāng)于一個(gè)電阻器），觀察表針的擺動(dòng)幅度，如圖8.15 所示。然后將黑、紅表筆對(duì)調(diào)，重測(cè)一次。比較兩次表針擺動(dòng)幅度，擺幅大的一次，黑表筆所接管腳為c 極，紅表筆所接管腳為e 極。若為PNP型三極管，上述方法中將黑、紅表筆對(duì)換即可。通過本單元