電工電子技術(shù)與技能課件：常用半導(dǎo)體器件

常用半導(dǎo)體器件

模塊一半導(dǎo)體及半導(dǎo)體二極管模塊二晶體管的基本原理分析與檢測(cè)1.掌握半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理2.了解二極管結(jié)構(gòu)、特性及命名方法3.掌握二極管特性和主要參數(shù)。模塊一半導(dǎo)體及半導(dǎo)體二極管

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

【能力目標(biāo)】

1.能分析導(dǎo)體導(dǎo)電與半導(dǎo)體導(dǎo)電的差異性原理2.能目測(cè)二極管極性3.能用萬(wàn)用表電阻擋檢測(cè)二極管?！局R(shí)探究】

1）半導(dǎo)體：物質(zhì)根據(jù)導(dǎo)電能力強(qiáng)弱可分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體三大類。由于半導(dǎo)體的特殊原子結(jié)構(gòu)使得其導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，它有很多特點(diǎn)，而其最突出的特點(diǎn)就是其導(dǎo)電能力隨外界條件的變化而變化，有時(shí)像導(dǎo)體，有時(shí)像絕緣體。半導(dǎo)體導(dǎo)電與導(dǎo)體導(dǎo)電不僅導(dǎo)電能力不一樣，而且導(dǎo)電方式也有區(qū)別，最大區(qū)別就是半導(dǎo)體有兩種載流子參與導(dǎo)電，而導(dǎo)體只有一種載流子參與導(dǎo)電。目前，制造半導(dǎo)體器件用得最多的是硅和鍺兩種材料。由于硅和鍺的原子排列為單晶體結(jié)構(gòu)，因此用半導(dǎo)體材料制成的半導(dǎo)體管通常也稱為晶體管。1.半導(dǎo)體的基本概念

模塊一半導(dǎo)體及半導(dǎo)體二極管

半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性特性應(yīng)用熱敏特性大多數(shù)半導(dǎo)體對(duì)溫度比較敏感，且隨溫度的升高導(dǎo)電能力增強(qiáng)，電阻減小利用半導(dǎo)體的熱敏特性可以制成各種半導(dǎo)體器件，如熱敏電阻器光敏特性許多半導(dǎo)體多在受光照射后。導(dǎo)電能力增強(qiáng)，電阻減小利用光敏特性可以制成各種半導(dǎo)體器件，如光敏電阻、光電二極管等摻雜特性在純凈的半導(dǎo)體中摻入微量的某種雜質(zhì)元素，導(dǎo)電能力會(huì)增強(qiáng)很多，電阻急劇減小二極管、三極管都是利用摻雜特性制成的半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性模塊一半導(dǎo)體及半導(dǎo)體二極管

PN結(jié)具有特殊的導(dǎo)電性能，它是構(gòu)成各種半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。

PN結(jié)N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體2.PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?/p>

模塊一半導(dǎo)體及半導(dǎo)體二極管

1）PN結(jié)模塊一半導(dǎo)體及半導(dǎo)體二極管

2）PN結(jié)的單向?qū)щ娦?.PN結(jié)加正向電壓—正向?qū)?.PN結(jié)加反向電壓——反向截止3.二極管的結(jié)構(gòu)、符號(hào)和分類

模塊一半導(dǎo)體及半導(dǎo)體二極管

二極管的結(jié)構(gòu)圖、符號(hào)模塊一半導(dǎo)體及半導(dǎo)體二極管

種類說(shuō)明按材料不同分硅二極管硅材料二極管，常用二極管鍺二極管鍺材料二極管按用途不同分普通二極管常用二極管整流二極管主要用于整流穩(wěn)壓二極管常用于直流電源開關(guān)二極管專門用于開關(guān)的二極管，常用于數(shù)字電路發(fā)光二極管能發(fā)出可見光，常用于指示信號(hào)光電二極管對(duì)光有敏感作用的二極管變?nèi)荻O管常用于高頻電路按外殼封裝的不同材料分玻璃封裝二極管檢波二極管一般采用這種封裝材料塑料封裝二極管大量二極管都采用這種封裝材料金屬封裝二極管大功率整流二極管一般采用這種封裝材料二極管的種類二極管伏安特性曲線4.二極管的伏安特性

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二極管加正向電壓時(shí)導(dǎo)通，電路有電流通過(guò)；加反向電壓時(shí)截止，幾乎沒(méi)有電流通過(guò)。即：二極管具有單向?qū)щ娦?，這是二極管最重要的特性，它是由PN結(jié)的特性所決定的。二極管正向電阻小，反向電阻大。5.二極管的主要參數(shù)

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參數(shù)名稱符號(hào)說(shuō)明最大整流電流IFM允許通過(guò)二極管平均電流的最大值。正常工作時(shí)通過(guò)二極管電流應(yīng)小于IFM，否則二極管可能會(huì)因過(guò)熱而損壞最高反向工作電壓URM允許加在二極管兩端的反向電壓的最大值（一般情況下URM=1/2URR）。正常工作時(shí)二極管兩端所加電壓最大值應(yīng)小于URM，否則二極管將會(huì)反向擊穿而損壞反向電流IR在規(guī)定的反向電壓﹙＜URM﹚和環(huán)境溫度下的反向電流。此值越小，二極管的單向?qū)щ娦阅茉胶?，工作越穩(wěn)定。對(duì)溫度很敏感，使用時(shí)應(yīng)注意環(huán)境溫度不宜過(guò)高5.二極管的主要參數(shù)

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例題：二極管電路如圖所示，判斷各電路中二極管V的工作狀態(tài)，求二極管為硅管時(shí)的UAB。5.二極管的主要參數(shù)

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解：二極管為硅管，死區(qū)電壓0.5V,導(dǎo)通電壓0.7V。圖a：設(shè)B點(diǎn)為參考點(diǎn)，假設(shè)斷開二極管V，因UE=6V，UF=0V，二極管正極的電位大于負(fù)極的電位，且UEF=6V>0．5V，所以，二極管正偏導(dǎo)通，二極管兩端的電壓Uv為0.7V，UAB=6-0.7=5.3V；圖b：設(shè)B點(diǎn)為參考點(diǎn)，假設(shè)斷開二極管V，因UE=6V，Uv=0V，二極管負(fù)極的電位大于正極的電位，二極管反偏截止，通過(guò)二極管的電流為零，所以UAB=UR=0V；圖c：設(shè)B點(diǎn)為參考點(diǎn)，假設(shè)斷開二極管V，因UE=6V，UF=12V，二極管正極的電位大于負(fù)極的電位，且UFE=12—6V>0.5V，所以，二極管正偏導(dǎo)通，二極管兩端的電壓Uv為0.7V，UAB=0.7+6=6.7V?！炯寄苡?xùn)練】

模塊一半導(dǎo)體及半導(dǎo)體二極管

二極管的識(shí)別用萬(wàn)用表檢測(cè)二極管的極性與好壞

檢測(cè)方法：將萬(wàn)用表轉(zhuǎn)換開關(guān)撥到電阻擋，一般用R×100擋或R×1k擋(R×l擋電流較大，R×10k擋電壓較高，都容易損壞管子)。對(duì)調(diào)紅、黑表筆，分別測(cè)出二極管的正、反向電阻。模塊一半導(dǎo)體及半導(dǎo)體二極管

二極管好壞的判別方法：上述檢測(cè)中，如果兩次測(cè)量的阻值相差很大，說(shuō)明該二極管性能良好；如果兩次測(cè)量的阻值都很小，說(shuō)明二極管已被擊穿；如果兩次測(cè)量的阻值都很大，說(shuō)明二極管內(nèi)部已經(jīng)斷路；如果兩次測(cè)量的阻值相差不大，說(shuō)明二極管性能欠佳。二極管正、負(fù)極的判別方法：上述檢測(cè)中，如果二極管性能良好，那么根據(jù)測(cè)量阻值小的那一次的表筆接法(稱為正向連接)，判斷出與黑表筆連接的一端是二極管的正極，與紅表筆連接的一端是二極管的負(fù)極。模塊一半導(dǎo)體及半導(dǎo)體二極管

模塊一半導(dǎo)體及半導(dǎo)體二極管

【知識(shí)拓展】

穩(wěn)壓二極管是一種特殊的二極管，它正常工作在PN結(jié)的反向擊穿區(qū)，其特點(diǎn)是反向電流在一定范圍內(nèi)變化時(shí)穩(wěn)壓管兩端的電壓幾乎不變。穩(wěn)壓管型號(hào)有2CW、2DW等系列，它的文字符號(hào)為V,其外形和符號(hào)如圖所示。模塊一半導(dǎo)體及半導(dǎo)體二極管

發(fā)光二極管通常有砷化鎵、磷化鎵等半導(dǎo)體材料制成，它在通過(guò)正向電流時(shí)會(huì)發(fā)光。發(fā)光二極管根據(jù)所用的發(fā)光材料不同，可以發(fā)出紅、綠、黃、藍(lán)、橙等不同顏色的光。由于其具有亮度高、電壓低、體積小、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、響應(yīng)速度快、顏色鮮艷等特點(diǎn)，常被用來(lái)作為電路通、斷及工作指示。發(fā)光二極管廣泛應(yīng)用于數(shù)碼顯示、電氣設(shè)備的指示燈等，紅外發(fā)光二極管主要用于光電傳感技術(shù)。發(fā)光二極管的型號(hào)有2EF31、2EF201等。發(fā)光二級(jí)管通常用透明的塑料封裝，管腳長(zhǎng)的為正極，管腳短的為負(fù)極。其符號(hào)和外形如圖所示模塊一半導(dǎo)體及半導(dǎo)體二極管

【知識(shí)拓展】

光電二極管又稱光敏二極管，它能將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。其工作時(shí)需加反向電壓，在光照時(shí)能產(chǎn)生電流，且電流隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而上升。它的管殼上開設(shè)一個(gè)玻璃窗口，以便接受光線的照射。若二極管加上反向電壓，無(wú)光照時(shí)，二極管不導(dǎo)通；受到光線照射時(shí)，光電二極管導(dǎo)通。面積較大的光電二極管可制成光電池。光電二極管常用于可見光接收、紅外光接收及光電轉(zhuǎn)換的自動(dòng)控制、報(bào)警、計(jì)數(shù)等。模塊一半導(dǎo)體及半導(dǎo)體二極管

【知識(shí)拓展】

變?nèi)荻O管具有顯著的變?nèi)菪?yīng)，當(dāng)其加上反向電壓時(shí)，其PN結(jié)的結(jié)電容會(huì)隨著反向電壓的變化而變化。當(dāng)電壓增高時(shí)，結(jié)電容減小，反之增加；此外還與它本身的工藝有關(guān)。變?nèi)荻O管常用于高頻振蕩電路中，例如：用在電視機(jī)電調(diào)諧高頻頭的調(diào)諧電路中，通過(guò)改變反向偏置電壓來(lái)選擇電視頻道。變?nèi)荻O管的型號(hào)有2AC、2CC、2CE等系列。其符號(hào)和外形如圖所示模塊一半導(dǎo)體及半導(dǎo)體二極管

【知識(shí)拓展】

開關(guān)二極管和前述普通二極管的導(dǎo)電特性相同，即正偏導(dǎo)通，反偏截止。二極管的這一特性可以起到接通或關(guān)斷的作用。開關(guān)二極管和普通二極管的不同之處在于通過(guò)特殊的工藝使開關(guān)二極管的開關(guān)時(shí)間非常短（硅管僅幾個(gè)納秒），即它的開關(guān)速度非常高，因而被廣泛應(yīng)用于脈沖電路和自動(dòng)控制電路中。開關(guān)二極管的型號(hào)有2CK、2AK等系列，其符號(hào)和外形如圖所示?！菊n堂小結(jié)】1.半導(dǎo)體2.PN結(jié)及單向?qū)щ娦?.二極管的結(jié)構(gòu)4.伏安特性5.主要參數(shù)6.識(shí)別與檢測(cè)模塊一半導(dǎo)體及半導(dǎo)體二極管

常用半導(dǎo)體器件

模塊一半導(dǎo)體及半導(dǎo)體二極管模塊二晶體管的基本原理分析與檢測(cè)1.掌握晶體管工作導(dǎo)電特性2.了解晶體管結(jié)構(gòu)、特性、命名方法3.掌握晶體管基本作用和主要參數(shù)模塊二晶體管的基本原理分析與檢測(cè)

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

【能力目標(biāo)】

1.能夠分析和判斷晶體管工作狀態(tài)2.能目測(cè)晶體管管腳極性3.能用萬(wàn)用表電阻擋檢測(cè)晶體管【知識(shí)探究】

1.晶體管的結(jié)構(gòu)、符號(hào)和類型

模塊二晶體管的基本原理分析與檢測(cè)

按照兩個(gè)PN結(jié)的組合方式不同，晶體管分為NPN型和PNP型兩大類，其結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)如圖所示模塊二晶體管的基本原理分析與檢測(cè)

常見的三極管外形模塊二晶體管的基本原理分析與檢測(cè)

類型：

（1）依據(jù)制造材料的不同，分為鍺管和硅管。硅管受溫度影響小，性能穩(wěn)定，用得較為廣泛。（2）依據(jù)晶體管內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，分為NPN型和PNP型兩類。硅管多數(shù)是NPN型，且采用平面工藝制造；鍺管多數(shù)PNP型,且采用合金工藝制造。（3）依據(jù)工作頻率不同，分為高頻管（工作頻率≥3MHZ）和低頻管（工作頻率﹤3MHZ）。（4)依據(jù)功率不同，分為小功率管（耗散功率和﹤1W）大功率管(耗散功率和≥1W)。（5）依據(jù)用途的不同，分為普通管和開關(guān)管。2.晶體管的電流放大作用

模塊二晶體管的基本原理分析與檢測(cè)

要使晶體管具有正常的電流放大作用，必須在其發(fā)射結(jié)上加正向電壓

，在集電結(jié)上加反向電壓。由于NPN型PNP型晶體管極性不同，所以外加電壓的極性也不同，如圖所示。a)NPN型三極管b)PNP型三極管電流放大作用根據(jù)基爾霍夫定律，將晶體管用以假想的封閉曲面包圍起來(lái)，則流進(jìn)封閉曲面的電流應(yīng)等于流出封閉曲面的電流。在NPN型晶體管中IB、IC是流進(jìn)，在PNP型晶體管中IB、IC是流出。無(wú)論是NPN型還是PNP型，都是3．晶體管的伏安特性(a)輸入特性曲線（b）輸出特性曲線模塊二晶體管的基本原理分析與檢測(cè)

模塊二晶體管的基本原理分析與檢測(cè)

1．截止區(qū)：IC≈0，稱它為穿透電流ICEO,集電極與發(fā)射極之間相當(dāng)于斷路。2．放大區(qū)為平直部分的線性區(qū)域，幾乎與橫軸平行。需要的條件是發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。這個(gè)區(qū)域的特點(diǎn)是一IB定時(shí)，IC的大小與基本無(wú)關(guān)，具有恒流特性；IB改變時(shí)，IC也隨著改變，IC受IB控制，具有電流放大作用，ΔIC=?ΔIB。c極與e極之間的等效電阻線性可變，相當(dāng)于一可變電阻。電阻的大小受基極電流控制?；鶚O電流增大，c極與e極之間的等效電阻變小，反之則大。3．飽和區(qū)輸出特曲線的左側(cè)陰影部分，包括曲線的上升和彎曲部分。條件是發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處于正偏狀態(tài)，此區(qū)特點(diǎn)是UCE很低，IC不受IB控制，三極管失去放大作用，集電極和發(fā)射極相當(dāng)于一個(gè)接通的開關(guān)。4．晶體管的主要參數(shù)（1）電流放大系數(shù)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)hFE

（2）極間反向電流集電極—基極反向飽和電流ICBO集電極—發(fā)射極反向飽和電流ICEO

（3）極限參數(shù)集電極最大允許電流ICM反向擊穿電壓U(BR)CEO

集電極最大耗散功率PCM

模塊二晶體管的基本原理分析與檢測(cè)

【技能訓(xùn)練】

模塊二晶體管的基本原理分析與檢測(cè)

識(shí)別：一般晶體管管腳的排列是有一定規(guī)律的，根據(jù)這一規(guī)律，可以很方便地識(shí)別管腳極性。下表為常見晶體管的管腳排布規(guī)律模塊二晶體管的基本原理分析與檢測(cè)

萬(wàn)用表判別晶體管極性萬(wàn)用表測(cè)試小功率管時(shí)，一般選用R×100擋或R×1k擋；測(cè)大功率管時(shí)可選用R×10擋。