电工电子实践二极管级PPT课件

1、电工电子实践电工电子实践 晶体管晶体管 自然界中的各种物质 自然界中的各种物质, ,按导电能力分为按导电能力分为: :导体、绝导体、绝 缘体、半导体。缘体、半导体。晶体管又称半导体管晶体管又称半导体管，半导体导电能，半导体导电能 力介于导体和绝缘体之间。力介于导体和绝缘体之间。 目前，制造晶体管的半导体材料多数是锗（GeGe）、硅（SiSi） 和镓（GaGa）。 通常将晶体管分为：晶体二极管、晶体三极管、场效应 管和晶闸管（可控硅）。 PN结的形成 u半导体中载流子有半导体中载流子有扩散运动扩散运动和和漂移运动漂移运动两种。两种。 u载流子在电场作用下的定向运动称为载流子在电场作用下的定向运动

2、称为漂移运动漂移运动。 u在半导体中，如果载流子浓度分布不均匀，因为浓度差，载流子将会在半导体中，如果载流子浓度分布不均匀，因为浓度差，载流子将会 从浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种运动称为从浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种运动称为扩散运动扩散运动。 u将一块半导体的一侧掺杂成将一块半导体的一侧掺杂成P P型半导体，另一侧掺杂成型半导体，另一侧掺杂成N N型半导体，在型半导体，在 两种半导体的两种半导体的交界面处交界面处将形成一个特殊的薄层将形成一个特殊的薄层PNPN结。结。 当当PNPN结两端加上不同极性的直流电压时，其导电性能将产生很结两端加上不同极性的直流电压时，其导电性能将产生

3、很 大差异大差异正向导通时，呈现的电阻较小；反向截止时呈现的电阻正向导通时，呈现的电阻较小；反向截止时呈现的电阻 较大较大。 PN PN 结的单向导电性结的单向导电性 可将可将PNPN结视为一个理想开关，即导通时视为结视为一个理想开关，即导通时视为“短路短路”，截止时视为，截止时视为“开路开路”。 一、晶体二极管一、晶体二极管 用一定的工艺方法把用一定的工艺方法把P型和型和N型半导体紧密地结合在一起，型半导体紧密地结合在一起， 由由P区和区和N区各引出一个电极，用金属、塑料或玻璃管壳封区各引出一个电极，用金属、塑料或玻璃管壳封 装后，即构成一个晶体二极管。装后，即构成一个晶体二极管。 按材料按

4、材料分：锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管；分：锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管； 按用途按用途分：整流二极管、稳压二极管、变容二极管、光电二极管、发光分：整流二极管、稳压二极管、变容二极管、光电二极管、发光 二极管、检波二极管、开关二极管、高压硅管等；二极管、检波二极管、开关二极管、高压硅管等； 晶体二极管的分类 按封装形式按封装形式分：塑封及金属封装等二极管；分：塑封及金属封装等二极管； 按功率按功率分：大功率、中功率及小功率等。分：大功率、中功率及小功率等。 按制作工艺按制作工艺分：点接触型、面接触型、平面型二极管。分：点接触型、面接触型、平面型二极管。 二极管的伏二极管的伏安特性：安特性

5、： 二极管伏二极管伏安特性：安特性： 二极管伏二极管伏安特性：安特性： 二极管伏二极管伏安特性：安特性： 二极管伏二极管伏安特性：安特性： 0.20.40.60.8 O 5 10 15 30U (BR) C C D D IR AA BB 硅锗 iV / mA u V / V (A) 5 二极管伏安特性曲线 半导体二极管的主要参数 1. 最大整流电流 最大整流电流是指长期工作时，允许通过的最大最大整流电流是指长期工作时，允许通过的最大正向正向电流值。使用时不能超过此值，否则二极管会发电流值。使用时不能超过此值，否则二极管会发 热而烧毁。热而烧毁。 是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是

6、二极管反向击穿电压是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二极管反向击穿电压U UBR BR的一半或三分之二。二极 的一半或三分之二。二极 管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。 指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，I IRM RM受温度的影响， 受温度的影响， 温度越高反向电流越大温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。

7、 二极管的应用二极管的应用 -限幅器限幅器 0u Eui EuiE iu = 整流：把交流电变成直流电的过程。 整流原理：二极管的单向导电特性。 二极管单相整流电路：把单相交流电变成直流电的电路。 半波整流 桥式整流 倍压整流 单相整流电路种类 常用二极管介绍常用二极管介绍 整流二极管：整流二极管：主要用于整流电路，把交流电变换成脉动的直流电。主要用于整流电路，把交流电变换成脉动的直流电。 单相半波整流电路单相半波整流电路 V：整流二极管，把交流电变成脉动直流电； T：电源变压器，把 v1 变成整流电路所需的电压值 v2。 利用二极管单向导电性可把交流电 v2 变成脉动直流电 vL。 由于电路

8、仅利用 v2 的半个波形，故称为半波整流电路。 由波形可见，v2 一周期内，负载只用单方向的半个波形， 这种大小波动、方向不变的电压或电流称为脉动直流电。 单相桥式整流电路 V1 V4 为整流二极管，电路 为桥式结构 简化画法简化画法 ( (2) )v2 负半周时，如图( (b) )所示，A 点电位低于 B 点电位，则 V2、V4 导通( (V1、V3 截止) )，i2 自上而下流过负 载 RL。 桥式整流电路工作过程 工作原理工作原理 ( (1) )v2 正半周时，如图( (a) )所示，A 点电位高于 B 点电位，则 V1、V3导通( (V2、V4截止) )，i1 自上而下流过负载 RL；

9、 由波形图可见，v2 一周期内，两组整 流二极管轮流导通产生的单方向电流 i1 和 i2 叠加形成了 iL。于是负载得到全波脉动 直流电压 vL。 半桥和全桥整流堆 整流元件组合件称为整流堆，常见的有： ( (1) )半桥：2CQ 型，如图( (a) )所示； ( (2) )全桥：QL 型，如图( (b) )所示。 稳压二极管：稳压二极管：主要用于整流电路，把交流电变换成脉动的直流电。主要用于整流电路，把交流电变换成脉动的直流电。 具有稳定电压的特点，实质上是一个二极管。 二极管反向击穿时，当反向电压增大到一定值时， 反向电流突然上升，此后当反向电压有极微小变化 时，反向电流就会有很大的增加。

10、二极管处于击穿 状态，如果把击穿电流限制在一定的范围内，管子 就可以长时间在反向击穿状态下稳定工作。 稳压管利用了稳压管利用了PNPN结反向击穿时其电压不随电流的变化而变化的特点结反向击穿时其电压不随电流的变化而变化的特点， 来达到稳压目的。来达到稳压目的。 稳压二极管是稳压二极管是反向接入反向接入稳压电路的。稳压电路的。 为了避免稳压管因过流而损坏，为了避免稳压管因过流而损坏，必须加限流电阻必须加限流电阻。 发光二极管：发光二极管：发光二极管是一种将发光二极管是一种将电能电能转化成转化成光能光能的半导体器件。当的半导体器件。当 给发光二极管加上正向电压，有一定的电流流过时就会发光。发光的给发

11、光二极管加上正向电压，有一定的电流流过时就会发光。发光的 颜色分为：红光、绿光、蓝光、三色变色发光。另外还有眼睛看不见颜色分为：红光、绿光、蓝光、三色变色发光。另外还有眼睛看不见 的红外光。的红外光。 光敏二极管光敏二极管 光电二极管 工作在反偏状态,它的 壳上有一个玻璃窗口， 以便接受光照。 变容二极管：变容二极管： 快恢复二极管：快恢复二极管： 15A / 80V 工作在反向偏置状态工作在反向偏置状态。变容二极管在无绳电。变容二极管在无绳电 话机中主要用在手机或座机的高频调制电路。话机中主要用在手机或座机的高频调制电路。 瞬态电压抑制二极管（过电压保护）：瞬态电压抑制二极管（过电压保护）：

12、 高压硅堆：高压硅堆： 性能测量：性能测量： (1)(1)使用二极管时使用二极管时, ,正、负极不可接反。正、负极不可接反。 (2)(2)更换二极管时更换二极管时, ,应用同类型或高一级的代替。应用同类型或高一级的代替。 (3)(3)二极管的引线弯曲处距离外壳端面应不小于二极管的引线弯曲处距离外壳端面应不小于2mm,2mm,以免造成引线折断或外壳破裂。以免造成引线折断或外壳破裂。 (4)由于发光二极管的正向导通电压一般在由于发光二极管的正向导通电压一般在1.5V1.5V以上，故检测时必须用万用表的以上，故检测时必须用万用表的R R 10k10k挡挡，正向电阻小于，正向电阻小于50k50k ，

13、反相电阻大于反相电阻大于200k200k 时发光二极管为正常。时发光二极管为正常。 使用注意事项： 万用表检测二极管 三极管大都是三极管大都是 塑料封装或金属塑料封装或金属 封装，常见三极封装，常见三极 管的外观如图。管的外观如图。 二、晶体三极管 也称为晶体三极管，可以说它是电子电路中也称为晶体三极管，可以说它是电子电路中 最重要的器件。它最主要的功能是最重要的器件。它最主要的功能是电流放大和开电流放大和开 关作用。关作用。 三极管三极管具有三个电极具有三个电极。三极管由。三极管由两个两个PNPN结结构构 成，共用的一个电极成为三极管的基极（用成，共用的一个电极成为三极管的基极（用b b表表

14、 示）。其他的两个电极成为集电极（用示）。其他的两个电极成为集电极（用c c表示）表示） 和发射极（用和发射极（用e e表示）。由于不同的组合方式，表示）。由于不同的组合方式， 形成了形成了NPNNPN型型和和PNPPNP型型三极管。三极管。 半导体三极管 晶体三极管晶体三极管 基本结构 NNP B E C B E C IB IE IC B E C IB IE IC 无论是无论是NPNNPN型管还是型管还是PNPPNP型管型管, ,它们内部均含它们内部均含 有有三个区三个区: :发射区、基区、集电区。从三个区发射区、基区、集电区。从三个区 各引出一个金属电极分别称为各引出一个金属电极分别称为发

15、射极发射极（e e）、）、 基极基极（b b）和）和集电极集电极（c c）; ;同时在三个区的两同时在三个区的两 个交界处形成个交界处形成两个两个PNPN结结, ,发射区与基区之间形发射区与基区之间形 成的成的PNPN结称为发射结结称为发射结, ,集电区与基区之间形成集电区与基区之间形成 的的PNPN结称为集电结。结称为集电结。 三极管的参数是用来表征其性能和适用范围的三极管的参数是用来表征其性能和适用范围的, , 也是评价三极管质量以及选择三极管的依据。也是评价三极管质量以及选择三极管的依据。 常用的主要参数有常用的主要参数有: 1: 1）电流放大系数）电流放大系数 2 2）反向饱和电流）反

16、向饱和电流I ICBO CBO 3 3）穿透电流）穿透电流I ICEO CEO 三极管的分类 (1) 按其结构类型分为NPN管和PNP管; (2) 按其制作材料分为硅管和锗管; (3) 按工作频率分为高频管和低频管; 三极管的主要参数 电流分配和放大原理 1. 三极管放大的外部条件 E EB RB RC 2. 各电极电流关系及电流放大作用 1）三电极电流关系 IE = IB + IC 2） IC IB ， IC IE 3） IC IB 基极电流的小的变化可以控制集电极电流的大的变化，这就是 三极管的电流放大特性。 O 放大区 放大区：发射结正偏，集电结反偏。 即： IC= IB , 且 IC

17、= IB 饱和区：发射结正偏， 集电结正偏。 即：U UCE CE I IC C， U UCE CE U UBE BE 0.3V 0.3V 截止区：截止区： U UBE BE = Vo + 3伏 Io = 1.5 A 可调式三端稳压器：可调式三端稳压器： LM317 、LM337、 CW317 、CW337 PN结的形成 u半导体中载流子有半导体中载流子有扩散运动扩散运动和和漂移运动漂移运动两种。两种。 u载流子在电场作用下的定向运动称为载流子在电场作用下的定向运动称为漂移运动漂移运动。 u在半导体中，如果载流子浓度分布不均匀，因为浓度差，载流子将会在半导体中，如果载流子浓度分布不均匀，因为浓

18、度差，载流子将会 从浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种运动称为从浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种运动称为扩散运动扩散运动。 u将一块半导体的一侧掺杂成将一块半导体的一侧掺杂成P P型半导体，另一侧掺杂成型半导体，另一侧掺杂成N N型半导体，在型半导体，在 两种半导体的两种半导体的交界面处交界面处将形成一个特殊的薄层将形成一个特殊的薄层PNPN结。结。 当当PNPN结两端加上不同极性的直流电压时，其导电性能将产生很结两端加上不同极性的直流电压时，其导电性能将产生很 大差异大差异正向导通时，呈现的电阻较小；反向截止时呈现的电阻正向导通时，呈现的电阻较小；反向截止时呈现的电阻 较大较大。 PN PN 结的单向导电性结的单向导电性 可将可将PNPN结视为一个理想开关，即导通时视为结视为一个理想开关，即导通时视为“短路短路”，截止时视为，截止时视为“开路开路”。 万用表检测二极管 无论是无论是NPNNPN型管还是型管还是PNPPNP型管型管, ,它们内部均含它们内部均