模擬電子技術(shù) 教學(xué) 作者 葛中海 1 常用半導(dǎo)體器件課件

第一章

二極管、晶體管、晶閘管1導(dǎo)體：自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，金屬一般都是導(dǎo)體。絕緣體：有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半導(dǎo)體：導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為半導(dǎo)體，如鍺、硅、等。1.1二極管2本征半導(dǎo)體：不含雜質(zhì)且無晶格缺陷半導(dǎo)體（純凈和具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體）。1.1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)雜質(zhì)半導(dǎo)體：向本本征半導(dǎo)體摻如特定的雜質(zhì)，能該原本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性；雜質(zhì)半導(dǎo)體有N型（電子型）和P型（空穴型）。3在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P

型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，經(jīng)過特定工藝擴(kuò)散技術(shù)，在它們的交界面處就形成了PN

結(jié)。在PN結(jié)的兩極上，分別引出兩個(gè)電極，就成了二極管。所謂二極管的單相導(dǎo)電性，可以簡(jiǎn)單等效于PN結(jié)的導(dǎo)電特性。1.1.2二極管的單相導(dǎo)電性5

加正向電壓（正偏）——電源正極接P區(qū)，負(fù)極接N區(qū)

1、正向偏置時(shí)加在二極管兩端的正向電壓較小時(shí)，二極管不能導(dǎo)通，流過二極管的正向電流十分微弱。2、當(dāng)正向電壓達(dá)到某一數(shù)值后（死區(qū)電壓）二極管才能真正導(dǎo)通。3、導(dǎo)通后二極管兩端的電壓基本上保持不變，這個(gè)數(shù)值稱為二極管的“正向壓降”。

6加反向電壓——電源正極接N區(qū)，負(fù)極接P區(qū)

1、反向偏置時(shí)二極管會(huì)流過微弱的反向電流，這個(gè)電流稱為漏電流。2、漏電流與環(huán)境溫度緊密關(guān)聯(lián)，溫度越高漏電流越大，反之亦反。同等溫度下，鍺管漏電流比硅管顯著。

7伏安特性UI死區(qū)電壓硅管0.5V,鍺管0.1V。導(dǎo)通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓UBR91.1.3二極管的名稱1、國(guó)產(chǎn)命名參考<附錄1>2、國(guó)外命名日本以“1S”開頭，美國(guó)以“1N”開頭。101.1.4二極管的分類劃分方法及種類說明按功能劃分整流二極管專門用于整流的二極管開關(guān)二極管作為電子開關(guān)使用穩(wěn)壓二極管專門用于直流穩(wěn)壓的二極管（小電流輸出）發(fā)光二極管專門用于指示的二極管，能發(fā)出可見光光敏二極管對(duì)光（紅外光、激光）有敏感作用的二極管變?nèi)荻O管高頻電路中作為可調(diào)電容器使用按PN結(jié)大小劃分點(diǎn)接觸型專門用于檢波等小電流信號(hào)處理的二極管面接觸型專門用于整流等大電流信號(hào)處理的二極管按封裝劃分塑料封裝小功率二極管常采用的封裝形式玻璃封裝一般為點(diǎn)接觸型，工作電流小但工作頻率高，如小信號(hào)檢波電路的應(yīng)用金屬封裝一般為面接觸型二極管，電流大，頻率低，如大功率整流電路的應(yīng)用按材料劃分硅二極管硅材料二極管鍺二極管鍺材料二極管111.2.1晶體管基礎(chǔ)知識(shí)BECNNP基極發(fā)射極集電極NPN型PNP集電極基極發(fā)射極BCEPNP型1.2晶體管1.晶體管的結(jié)構(gòu)13BECNNP基極發(fā)射極集電極基區(qū)：較薄，摻雜濃度低集電區(qū)：面積較大發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高14BECNNP基極發(fā)射極集電極發(fā)射結(jié)集電結(jié)152.晶體管的名稱1、國(guó)產(chǎn)命名參考<附錄1>2、國(guó)外命名日本以“2S”開頭，美國(guó)以“2N”開頭。173.晶體管的的分類劃分方法及種類說明按結(jié)構(gòu)劃分PNP-NPN-按材料劃分硅管用半導(dǎo)體硅材料制造的管子鍺管用半導(dǎo)體鍺材料制造的管子按工作頻率劃分低頻管共射特征頻率低于3MHz（如8050、8550）高頻管共射特征頻率高于3MHz（如9018）按功率劃分小功率管耗散功率小于1瓦（如8050、8550）中功率管耗散功率幾瓦（如TIP41、TIP42）大功率管耗散功率為幾瓦～幾十瓦按用途劃分普通放大三極管模擬放大電路使用的管子開關(guān)三極管開關(guān)控制電路使用的管子184.晶體管的封裝外形

195.晶體管類型的判斷（2）NPN型三極管PNP型三極管21ICmAAVVUCEUBERBIBECEB1.2.1電流分配和放大原理22結(jié)論:1.IE=IC+IB3.IB=0,IC=ICEO4.要使晶體管放大,發(fā)射結(jié)必須正偏,集電結(jié)必須反偏。23二、輸出特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域滿足IC=IB稱為線性區(qū)（放大區(qū)）。當(dāng)UCE大于一定的數(shù)值時(shí)，IC只與IB有關(guān)，IC=IB。1、放大區(qū)25IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中UCEUBE,集電結(jié)正偏，IB>IC，UCE0.3V稱為飽和區(qū)。2、飽和區(qū)26IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中:IB=0,IC=ICEO,UBE<死區(qū)電壓，稱為截止區(qū)。3、截止區(qū)27三、主要參數(shù)前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點(diǎn)，稱為共射接法，相應(yīng)地還有共基、共集接法。共射直流電流放大倍數(shù)：工作于動(dòng)態(tài)的三極管，真正的信號(hào)是疊加在直流上的交流信號(hào)?；鶚O電流的變化量為IB，相應(yīng)的集電極電流變化為IC，則交流電流放大倍數(shù)為：1.電流放大倍數(shù)和

292.集電極最大電流ICM集電極電流IC上升會(huì)導(dǎo)致三極管的值的下降，當(dāng)值下降到正常值的三分之二時(shí)的集電極電流即為ICM。3.集-射極反向擊穿電壓當(dāng)集-射極之間的電壓UCE超過一定的數(shù)值時(shí)，三極管就會(huì)被擊穿。手冊(cè)上給出的數(shù)值是25C、基極開路時(shí)的擊穿電壓U(BR)CEO。30

一種大功率半導(dǎo)體器件，出現(xiàn)于70年代。它的出現(xiàn)使半導(dǎo)體器件由弱電領(lǐng)域擴(kuò)展到強(qiáng)電領(lǐng)域。體積小、重量輕、無噪聲、壽命長(zhǎng)、容量大（正向平均電流達(dá)千安、正向耐壓達(dá)數(shù)千伏）。

特點(diǎn)1.3晶閘管311.3.1基本結(jié)構(gòu)A（陽極）四層半導(dǎo)

體K（陰極）G（控制極）P1P2N1三個(gè)

PN結(jié)N232符號(hào)AKG1.3.2工作原理GKP1P2N1N2APPNNNPAGK示意圖33APPNNNPGKi

g?i

g??ig工作原理分析KAGT1T234工作原理說明ib1

=i

giC1=ig=ib2ic2=?ib2=

ig=ib1UAK

>0

、UGK>0時(shí)T1導(dǎo)通T2導(dǎo)通形成正反饋晶閘管迅速導(dǎo)通；T1進(jìn)一步導(dǎo)通35（1）晶閘管開始工作時(shí)，UAK加反向電壓，或不加觸發(fā)信號(hào)（即UGK=0）；1、晶閘管導(dǎo)通后，去掉UGK，依靠正反饋，晶閘管仍維持導(dǎo)通狀態(tài)；2、晶閘管截止的條件：（2）晶閘管正向?qū)ê?，令其截止，必須減小UAK，或加大回路電阻，使晶閘管中電流的正反饋效應(yīng)不能維持。361.3.6

可控整流電路(1)電路及工作原理設(shè)u1為正弦波

u2>0時(shí)，加上觸發(fā)電壓uG，晶閘