2.4.6半導(dǎo)體分立器件1

2.4.6半導(dǎo)體分立器件常用半導(dǎo)體及其分類常用半導(dǎo)體及其分類分立半導(dǎo)體器件從20世紀(jì)50年代問世，發(fā)揮了重大的作用。但是集成電路的廣泛使用，在不少場合取代了分立元件?？墒欠至⒃杂兴挠梦渲亍３Ｓ冒雽?dǎo)體及其分類類別半導(dǎo)體二極管雙極性三極管晶閘管場效應(yīng)管二極管的種類：按照材料分：鍺二極管硅二極管砷化鎵二極管二極管的種類：按照結(jié)構(gòu)分：點(diǎn)接觸二極管面接觸二極管

二極管的種類：按用途分 穩(wěn)壓二極管 變?nèi)荻O管 發(fā)光二極管 光電二極管硅二極管（低漏電）鍺二極管點(diǎn)接觸鍺二極管

變?nèi)荻O管穩(wěn)壓二極管發(fā)光二極管發(fā)光二極管光電二極管貼片二極管激光二極管二極管的一般符號

發(fā)光二極管

穩(wěn)壓二極管

光電二極管

變?nèi)荻O管

隧道二極管

溫度效應(yīng)二極管

to

雙向擊穿二極管

磁敏二極管

體效應(yīng)二極管

雙向二極管

交流開關(guān)二極管二極管的符號二極管的命名方式第一部分?jǐn)?shù)字字母字母(漢拼)數(shù)字字母(漢拼)

電極數(shù)材料和極性器件類型序號規(guī)格號2—二極管第二部分第三部分A—鍺材料N型B—鍺材料P型C—硅材料N型D—硅材料P型P—普通管W—穩(wěn)壓管Z—整流管K—開關(guān)管U—光電管第四部分第五部分例：

2CP2AP2CZ2CW

普通硅二極管普通鍺二極管硅整流二極管硅穩(wěn)壓二極管三、半導(dǎo)體二極管的幾個(gè)主要參數(shù)簡介

1.最大整流電流IF

2.反向擊穿電壓VBR

3.反向電流IR

半導(dǎo)體二極管的幾個(gè)主要參數(shù)簡介

1.最大整流電流IFM管子長期運(yùn)行時(shí)，允許通過的最大正向平均電流。

2.反向擊穿電壓VBR指管子反向擊穿時(shí)的電壓值

3.反向電流IR(sat)管子未擊穿時(shí)的反向直流電流

IR(sat)的數(shù)值愈小，管子的單向?qū)щ娦阅苡?。過度

2.反向擊穿電壓VBR

1.最大整流電流IFM

3.反向電流IR(sat)

半導(dǎo)體二極管的幾個(gè)主要參數(shù)簡介4.極間電容

2.反向擊穿電壓VBR

3.反向電流IR(sat)

4.最高工作頻率fM二極管具有單向?qū)щ娦缘淖罡吖ぷ黝l率。

1.最大整流電流IFM

fM的數(shù)值主要由管子的極間電容的大小決定。二極管極間電容的形成可參考康華光編《電子技術(shù)基礎(chǔ)》模擬部分(第四版)有關(guān)章節(jié)。

半導(dǎo)體二極管的幾個(gè)主要參數(shù)簡介考慮極間電容的等效電路考慮了極間電容后,二極管的等效電路如右圖所示。rC

PN結(jié)電阻,正向偏置時(shí)為正向電阻,反向偏置時(shí)為反向電阻。

PN結(jié)的極間電容很顯然,若C較大而電路的工作頻率又較高,由電容器的特性知二極管將失去單向?qū)щ娦缘墓δ堋?/p>

2.反向擊穿電壓VBR

1.最大整流電流IFM

3.反向電流IR(sat)

4.最高工作頻率fM

半導(dǎo)體二極管的幾個(gè)主要參數(shù)簡介二極管的管腳判斷1、目測法2、測量法1.目測判別極性觸絲半導(dǎo)體片三、二極管的測量

1、測量原理二極管在使用時(shí)必須先判別其性能的優(yōu)劣，然后判別“+”、“－”極引腳，在接入電路時(shí)二極管引腳的極性是不能接反的。二極管的測量

1、測量原理所謂正向連接，即電源的“+”極通過限流電阻與二極管的“+”極連接，電源的“－”極與二極管的“－”連接；反向連接剛好和正向連接相反.二極管是一種工作在正向?qū)?即正向電阻小)反向截止(反向電阻大)的元器件，這兩個(gè)電阻數(shù)值相差越大，表明二極管的質(zhì)量越好。測量二極管即應(yīng)用此原理。2、測量方法

表筆的連接二極管在使用時(shí)必須先判別其性能的優(yōu)劣，然后判別“+”、“－”極引腳，在接入電路時(shí)二極管引腳的極性是不能接反的。二極管的測量

2、測量方法

(2)把紅表筆和黑表筆分別與二極管的兩引腳連接，觀察其阻值并記下；然后把兩表筆對調(diào)再與二極管兩引腳連接，再次觀察并記錄下阻值.

(1)把萬用表打至電阻檔(

檔)并調(diào)到1k的量程上；數(shù)字式萬用表1k紅表筆黑表筆11100.001100.00表筆的連接二極管在使用時(shí)必須先判別其性能的優(yōu)劣，然后判別“+”、“－”極引腳，在接入電路時(shí)二極管引腳的極性是不能接反的。二極管的測量

2、測量方法

(1)把萬用表打至電阻檔(

檔)并調(diào)到1k的量程上；數(shù)字式萬用表1k11100.000050.00

(2)把紅表筆和黑表筆分別與二極管的兩引腳連接，觀察其阻值并記下；然后把兩表筆對調(diào)再與二極管兩引腳連接，再次觀察并記錄下阻值.表筆的連接二極管在使用時(shí)必須先判別其性能的優(yōu)劣，然后判別“+”、“－”極引腳，在接入電路時(shí)二極管引腳的極性是不能接反的。二極管的測量

2、測量方法數(shù)字式萬用表1k0000.001100.000050.00

(3)質(zhì)量判別:測得阻值大的越大，阻值小的越小，表示管子質(zhì)量好;若兩值相差不大(都很小或都很大),則表示管子有問題，不能使用;

(4)極性判別：測得阻值小時(shí)，黑筆所接二極管的那端引腳是二極管的“+”極，紅筆所接二極管的那端引腳是二極管的“－”極.+－注意:萬用表的黑筆其實(shí)是接表內(nèi)電池的“+”極，而紅筆是接表內(nèi)電池的“－”極,這一點(diǎn)很多同學(xué)會搞錯(cuò)的。+－注意:用指針式萬用表測量方法完全相同。注意：測量時(shí)不要用手指捏著管腳和筆，這樣人體的電阻就相當(dāng)于與二極管并聯(lián)，會影響測量的準(zhǔn)確度。二極管測量結(jié)束頁二極管在使用時(shí)必須先判別其性能的優(yōu)劣，然后判別“+”、“－”極引腳，在接入電路時(shí)二極管引腳的極性是不能接反的。二極管的測量

2、測量方法數(shù)字式萬用表1k0000.001100.000050.00

(3)質(zhì)量判別:測得阻值大的越大，阻值小的越小，表示管子質(zhì)量好;若兩值相差不大(都很小或都很大),則表示管子有問題，不能使用;

(4)極性判別：測得阻值小時(shí)，黑筆所接二極管的那端引腳是二極管的“+”極，紅筆所接二極管的那端引腳是二極管的“－”極.+－注意:萬用表的黑筆其實(shí)是接表內(nèi)電池的“+”極，而紅筆是接表內(nèi)電池的“－”極,這一點(diǎn)很多同學(xué)會搞錯(cuò)的。+－注意:用指針式萬用表測量方法完全相同。注意：測量時(shí)不要用手指捏著管腳和筆，這樣人體的電阻就相當(dāng)于與二極管并聯(lián)，會影響測量的準(zhǔn)確度。三極管三極管的常用主要參數(shù)三

極

管三極管的特性三極管的檢測半導(dǎo)體器件的命名方式三極管的外型

半導(dǎo)體三極管

一、三極管基本結(jié)構(gòu)BECNNP基極發(fā)射極集電極NPN型PNP集電極基極發(fā)射極BCEPNP型BECNNP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)：摻雜濃度較高半導(dǎo)體器件的命名方式第一部分?jǐn)?shù)字字母字母(漢拼)數(shù)字字母(漢拼)電極數(shù)材料和極性器件類型序號規(guī)格號2—二極管3—

三極管第二部分第三部分A—鍺材料N型B—鍺材料P型C—硅材料N型D—硅材料P型A—鍺材料PNPB—鍺材料NPNC—硅材料PNPD—硅材料NPNP—普通管W—穩(wěn)壓管K—開關(guān)管Z—整流管U—光電管X—低頻小功率管G—高頻小功率管D—低頻大功率管A—高頻大功率管第四部分第五部分例：

3AX313DG12B3DD6PNP低頻小功率鍺三極管NPN高頻小功率硅三極管NPN低頻大功率硅三極管

3CG

3AD3DK

PNP高頻小功率硅三極管PNP低頻大功率鍺三極管NPN硅開關(guān)三極管三極管的識別和檢測1.三極管極性的判別2.三極管性能的檢測(2)用指針式萬用表判別極性(1)

用萬用表的hFE擋檢測

值(2)用晶體管圖示儀或直流參數(shù)測試表檢測

(略)(1)目測判別極性(3)用指針式萬用表檢測穿透電流的檢測反向擊穿電壓的檢測放大能力的檢測目測判別三極管極性EBCECBEBCBECEBC

用指針式萬用表判斷三極管極性紅表筆是(表內(nèi)電源)負(fù)極黑表筆是(表內(nèi)電源)正極基極B的判斷：當(dāng)黑（紅）表筆接觸某一極，紅（黑）表筆分別接觸另兩個(gè)極時(shí)，萬用表指示為低阻，則該極為基極，該管為NPN（PNP）。在R100或

R1k

擋測量測量時(shí)手不要接觸引腳C、E極的判斷：基極確定后，比較B與另外兩個(gè)極間的正向電阻，較大者為發(fā)射極E，較小者為集電極C。用萬用表的

hFE擋檢測

值1.若有ADJ擋，先置于ADJ擋進(jìn)行調(diào)零。撥到hFE擋。將被測晶體管的C、B、E三個(gè)引腳分別插入相應(yīng)的插孔中（TO-3封裝的大功率管，可將其3個(gè)電極接出3根引線，再插入插孔）。從表頭或顯示屏讀出該管的電流放大系數(shù)

。三極管放大能力的檢測1k硅管：100k

鍺管：20k

01k硅管：100k

鍺管：20k

0PNPNPN指針偏轉(zhuǎn)角度越大，則放大能力越強(qiáng)用萬用表檢測穿透電流ICEO通過測量C、E間的電阻來估計(jì)穿透電流

ICEO的大小。一般情況下，中、小功率鍺管C、E間的電阻>10k

；大功率鍺管C、E間的電阻>1.5k

；硅管C、E間的電阻>100k

（在R

10k

擋測量）。1k

01k

0檢測反向擊穿電壓U(BR)CEO反向擊穿電壓低于50V的晶體管,可按圖示電路檢測。39k

5.1k

LED10~50VAB2SA1015增大電源電壓，當(dāng)發(fā)光二極管LED亮?xí)r，A、B之間的電壓即為晶體管的反向擊穿電壓。39k

5.1k

LED10~50VAB2SA1015三極管的特性iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O24684321uBE/ViB/

AO輸入特性輸出特性三極管的參數(shù)1.常用國產(chǎn)高頻小功率晶體管的主要參數(shù)部分進(jìn)口高頻小功率晶體管的主要參數(shù)2.部分國產(chǎn)高頻中、大功率晶體管的主要參數(shù)部分進(jìn)口高頻中、大功率晶體管的主要參數(shù)3.部分國產(chǎn)低頻小功率晶體管的主要參數(shù)部分進(jìn)口中、低頻小功率晶體管的主要參數(shù)5.常用國產(chǎn)低頻大功率晶體管的主要參數(shù)6.常用國產(chǎn)小功率開關(guān)晶體管的主要參數(shù)7.部分高反壓大功率開關(guān)晶體管的主要參數(shù)及封裝形式部分進(jìn)口中、低頻大功率晶體管的主要參數(shù)8.常用大功率互補(bǔ)對管的主要參數(shù)常用中、小功率互補(bǔ)對管及其主要參數(shù)網(wǎng)上查詢http://http://http://http://http：//部分三極管的外型場效應(yīng)管概述場效應(yīng)管是另一種具有正向受控作用的半導(dǎo)體器件。它體積小、工藝簡單，器件特性便于控制，是目前制造大規(guī)模集成電路的主要有源器件。場效應(yīng)管與三極管主要區(qū)別：場效應(yīng)管輸入電阻遠(yuǎn)大于三極管輸入電阻。場效應(yīng)管是單極型器件（三極管是雙極型器件）。場效應(yīng)管分類：MOS場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管3.1MOS場效應(yīng)管P溝道（PMOS）

N溝道（NMOS）

P溝道（PMOS）

N溝道（NMOS）

MOSFET增強(qiáng)型（EMOS）

耗盡型（DMOS）

N溝道MOS管與P溝道MOS管工作原理相似，不同之處僅在于它們形成電流的載流子性質(zhì)不同，因此導(dǎo)致加在各極上的電壓極性相反。N+N+P+P+PUSGD3.1.1增強(qiáng)型MOS場效應(yīng)管

N溝道EMOSFET結(jié)構(gòu)示意圖源極漏極襯底極

SiO2絕緣層金屬柵極P型硅襯底SGUD電路符號l溝道長度W溝道寬度場效應(yīng)管晶閘管半控器件—晶閘管1956年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了晶閘管。1957年美國通用電氣公司開發(fā)出第一只晶閘管產(chǎn)品。1958年商業(yè)化。開辟了電力電子技術(shù)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的嶄新時(shí)代。20世紀(jì)80年代以來，開始被全控型器件取代。能承受的電壓和電流容量最高，工作可靠，在大容量的場合具有重要地位。晶閘管（Thyristor）：晶體閘流管，可控硅整流器（SiliconControlledRectifier——SCR）晶閘管（Thyristor）別名：可控硅（SCR)

（Silicon

ControlledRectifier）

它是一種大功率半導(dǎo)體器件，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、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)晶閘管是在晶體管基礎(chǔ)上發(fā)展起來的大功率器件它有四層，三個(gè)結(jié)，三個(gè)引出極陽極(A)，陰極(K),控制極(G)陽極陰極控制極晶閘管可看成有PNP和NPN型兩個(gè)晶體管聯(lián)接而成晶閘管工作原理原理1)晶閘管陽極A與陰極K之間加正向電壓，控制極斷開，兩個(gè)三極管均無基極電流，晶閘管不導(dǎo)通。2)在控制極G與陰極K之間加正向電壓，當(dāng)IG到達(dá)一定數(shù)值，T2首先導(dǎo)通：IB2=IG，IC2=IB2=IG又：IB2=IC1,隨后T2導(dǎo)通，IC1與IG一起進(jìn)入T2的基極后再次放大。該過程在極短時(shí)間內(nèi)連鎖循環(huán)進(jìn)行，晶閘管瞬間全部飽和導(dǎo)通。等效電路一、工作原理1、結(jié)構(gòu)A（陽極）P1P2N1三個(gè)

PN結(jié)N2四層半導(dǎo)

體K（陰極）G（控制極）符號AKGGKP1P2N1N2APPNNNPAGK2、工作原理示意圖APPNNNPGKi

g?i

g??ig工作原理分析KAGT1T2應(yīng)用領(lǐng)域：逆變整流（交流直流）斬波（直流交流）變頻（交流交流）（直流直流）此外還可作無觸點(diǎn)開關(guān)等結(jié)論晶閘管具有單向?qū)щ娦裕ㄕчl管一旦導(dǎo)通，控制極失去作用。若使其關(guān)斷，必須降低UAK或加大回路電阻，把陽極電流減小到維持電流以下。向?qū)l件：A、K間加正向電壓，G、K間加觸發(fā)信號）；圖1-6晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號a)外形b)結(jié)構(gòu)c)電氣圖形符號外形有螺栓型和平板型兩種封裝。有三個(gè)聯(lián)接端。螺栓型封裝，通常螺栓是其陽極，能與散熱器緊密聯(lián)接且安裝方便。平板型晶閘管可由兩個(gè)散熱器將其夾在中間。晶閘管外型常用晶閘管的結(jié)構(gòu)螺栓型晶閘管晶閘管模塊平板型晶閘管外形及結(jié)構(gòu)部分晶閘管的型號與參數(shù)型號通態(tài)平均電流IT(AV)(A)斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM(V)反向重復(fù)峰值電壓URRM(V)額定結(jié)溫TJM(℃

)門極觸發(fā)電流IGT(mA)門極觸發(fā)電壓VGT(V)斷態(tài)電壓臨界上升率通態(tài)電流臨界上升率浪涌電流ITSM(A)門極不觸發(fā)電流IGD(mA)門極不觸發(fā)電壓VGD(V)門極正向峰值電流IGFM(A)KP5050100~30001008~150<3.5305094010.15/KP10010011510~250<410080188010.15/KP50050011520~300<510080942010.154集成電路引言半導(dǎo)體器件物理基礎(chǔ)：包括PN結(jié)的物理機(jī)制、雙極管、MOS管的工作原理等器件小規(guī)模電路大規(guī)模電路超大規(guī)模電路甚大規(guī)模電路電路的制備工藝：光刻、刻蝕、氧化、離子注入、擴(kuò)散、化學(xué)氣相淀積、金屬蒸發(fā)或?yàn)R射、封裝等工序引言

什么是集成電路？(相對分立器件組成的電路而言)

把組成電路的元件、器件以及相互間的連線放在單個(gè)芯片上，整個(gè)電路就在這個(gè)芯片上，把這個(gè)芯片放到管殼中進(jìn)行封裝，電路與外部的連接靠引腳完成。集成電路的基本分類數(shù)字集成電路：邏輯電路、微處理器、存儲器模擬集成電路：借口電路、光電器件、音頻/視頻電路、線形電路。根據(jù)集成電路規(guī)模的大小分(1)小規(guī)模集成電路（SmallScaleIntegration，SSI）

小規(guī)模集成電路通常指含邏輯門個(gè)數(shù)小于10門(或含元件數(shù)小于100個(gè))的電路。(2)中規(guī)模集成電路（MediumScaleIntegration，MSI）

中規(guī)模集成電路通常指含邏輯門數(shù)為10門～99門(或含元件數(shù)100個(gè)～999個(gè))的電路。(3)大規(guī)模集成電路（LargeScaleIntegration，LSI）

大規(guī)模集成電路通常指含邏輯門數(shù)為1000門～9999門(或含元件數(shù)1000個(gè)～99999個(gè))的電路。(4)超大規(guī)模集成電路（VeryLargeScaleIntegration，VLSI）

超大規(guī)模集成電路通常指含邏輯門數(shù)大于10000門(或含元