十章常用半导体器件

1、 第一节第一节二极管二极管第二节第二节三极管三极管第三节第三节晶闸管晶闸管知识拓展知识拓展 单结晶体管单结晶体管第十章第十章常用半导体器件常用半导体器件第十章第十章常用半导体器件常用半导体器件知识拓展知识拓展场效晶体管及其应用场效晶体管及其应用本章小结本章小结 一、半导体简介一、半导体简介二、二极管二、二极管三、二极管单向导电性三、二极管单向导电性四、二极管的伏安特性四、二极管的伏安特性五、二极管的简单检测五、二极管的简单检测六、二极管的主要参数六、二极管的主要参数第一节第一节二极管二极管第一节第一节二极管二极管 一、半导体简介一、半导体简介（一）自然界中不同导电性能的三种物质（一）自然界中不

2、同导电性能的三种物质（二）导电能力差异的原因（二）导电能力差异的原因第一节第一节二极管二极管 （一）自然界中不同导电性能的三种物质（一）自然界中不同导电性能的三种物质 1导体：导电性能良好的物质，如银、铜、铁等。导体：导电性能良好的物质，如银、铜、铁等。2绝缘体：几乎不能导电的物质，如塑料、橡胶、陶瓷绝缘体：几乎不能导电的物质，如塑料、橡胶、陶瓷等。等。3半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间，如锗、硅、半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间，如锗、硅、砷化镓等。砷化镓等。第一节第一节二极管二极管 （二）导电能力差异的原因（二）导电能力差异的原因根据半导体的特点，制成多种电子元器件，如二极管、三根

3、据半导体的特点，制成多种电子元器件，如二极管、三极管、晶闸管等。极管、晶闸管等。物质内部结构的不同。物质内部结构的不同。1导体内有大量自由电子，自由电子定向运动形成电流。导体内有大量自由电子，自由电子定向运动形成电流。2绝缘体内含极少自由电子，表现为绝缘性。绝缘体内含极少自由电子，表现为绝缘性。3半导体导电能力介于二者之间且伴随掺入杂质、输入半导体导电能力介于二者之间且伴随掺入杂质、输入电压（或电流）、温度和光照等条件发生很大变化。电压（或电流）、温度和光照等条件发生很大变化。第一节第一节二极管二极管 二、二极管二、二极管（一）二极管的构成、电路符号（一）二极管的构成、电路符号（二）二极管的分

4、类（二）二极管的分类（三）二极管的命名方法（三）二极管的命名方法第一节第一节二极管二极管 1构成：构成： （一）二极管的构成、电路符号（一）二极管的构成、电路符号 2符号：符号：VD 金金属属）外外壳壳（塑塑料料、玻玻璃璃、或或区区分分别别引引出出正正、负负电电极极区区和和从从结结）管管芯芯（ N PPNP 区引出端为正极（阳极），区引出端为正极（阳极），N 区引出端为负极（阴极），箭头指示区引出端为负极（阴极），箭头指示电流方向。电流方向。二极管结构示意图如图所示。二极管结构示意图如图所示。第一节第一节二极管二极管 第一节第一节二极管二极管3按管芯结构分类：按管芯结构分类：外形如图所示外形如

5、图所示 电电路路。载载流流量量大大，适适用用于于整整流流结结接接触触面面积积大大面面接接触触型型及及平平面面型型：电电路路等等小小电电流流状状况况下下。适适用用于于高高频频电电路路、开开关关结结接接触触面面小小点点接接触触型型： PN PN （二）二极管的分类（二）二极管的分类常见二极管的分类常见二极管的分类（1）以材料分类：硅二极管和锗二极管。）以材料分类：硅二极管和锗二极管。（2）以）以 PN 结面积大小分类：点接触型、面接触型。结面积大小分类：点接触型、面接触型。（3）以用途分类：整流二极管、稳压二极管、开关二极）以用途分类：整流二极管、稳压二极管、开关二极管、光敏二极管、热敏二极管、发

6、光二极管等。管、光敏二极管、热敏二极管、发光二极管等。第一节第一节二极管二极管 由五部分组成，各部分意义如图所示。由五部分组成，各部分意义如图所示。（三）二极管的命名方法（三）二极管的命名方法第一节第一节二极管二极管 其中，其中，2、3 位字母含义如下表所示位字母含义如下表所示例如，例如，2BS21 的含义：的含义：P 型锗材料隧道二极管。型锗材料隧道二极管。第第 2 位位第第 3 位位字母字母意义意义字母字母意义意义字母字母意义意义AN 型锗材料型锗材料P普通管普通管S隧道管隧道管BP 型锗材料型锗材料W稳压管稳压管U光电管光电管CN 型硅材料型硅材料Z整流管整流管N阻尼管阻尼管DP 型硅材

7、料型硅材料K开关管开关管L整流管整流管第一节第一节二极管二极管 实验实验1PN 结单向导电性实验结单向导电性实验三、二极管单向导电性三、二极管单向导电性二 极 管 正 极 加 高 电 平二 极 管 正 极 加 高 电 平（），负极加低电平（）（），负极加低电平（）时：指示灯发光，说明时：指示灯发光，说明 PN 结结导通。导通。二 极 管 正 极 加 低 电 平二 极 管 正 极 加 低 电 平（），负极加高电平（）（），负极加高电平（）时：指示灯灭，时：指示灯灭， PN 结截止。结截止。二极管加正向电压导通，反向电压截止，这一导电特性，二极管加正向电压导通，反向电压截止，这一导电特性，称为二极

8、管的单向导电性。称为二极管的单向导电性。第一节第一节二极管二极管 归纳：二极管是用半导体材料制成的单向导电性器件，电归纳：二极管是用半导体材料制成的单向导电性器件，电路中的符号如图所示。它在电子电路中具有广泛应用。二极管路中的符号如图所示。它在电子电路中具有广泛应用。二极管的核心就是一个的核心就是一个 PN 结。结。第一节第一节二极管二极管 四、二极管的伏安特性四、二极管的伏安特性实验实验 2二极管正、反向特性实验二极管正、反向特性实验1正向特性正向特性（1）在实验线路板上安装如图所示电路。）在实验线路板上安装如图所示电路。第一节第一节二极管二极管 （2）调节电位器）调节电位器 RP，可改变二

9、极管，可改变二极管 VD 的正向电压的正向电压 UVD 和正向电流和正向电流 IVD ，得到如图第一象限所示曲线。，得到如图第一象限所示曲线。第一节第一节二极管二极管 2反向特性反向特性（1）在实验线路板上安装如图所示电路。）在实验线路板上安装如图所示电路。第一节第一节二极管二极管 （2）调节电位器）调节电位器 RP，可改变二极管，可改变二极管 VD 的反向电压的反向电压 UVD 和反向电流和反向电流 IVD ，得到如上图第三象限所示曲线。，得到如上图第三象限所示曲线。图示曲线即为二极管图示曲线即为二极管的伏安特性曲线，它描述的伏安特性曲线，它描述了二极管两端的电压和流了二极管两端的电压和流过

10、二极管的电流的关系。过二极管的电流的关系。第一节第一节二极管二极管 （1）正向特性）正向特性结论：结论： 起始阶段，正向电压较小，正向电流极小，称为死区，起始阶段，正向电压较小，正向电流极小，称为死区，二极管电阻很大，处于截止状态。二极管电阻很大，处于截止状态。 正向电压超过门坎电压或死区电压（硅管正向电压超过门坎电压或死区电压（硅管 0.5 V，锗管，锗管 0.2 V），电流随电压的上升急剧增大，二极管电阻变得很小，），电流随电压的上升急剧增大，二极管电阻变得很小，进入导通状态，二极管导通后，正向电流与正向电压呈非线性进入导通状态，二极管导通后，正向电流与正向电压呈非线性关系，正向电流变化较

11、大时，二极管两端正向压降近于定值，关系，正向电流变化较大时，二极管两端正向压降近于定值，硅管正向电压降约为硅管正向电压降约为 0.7 V，锗管约为，锗管约为 0.3 V。第一节第一节二极管二极管 （2）反向特性）反向特性反向击穿的两种情况反向击穿的两种情况 应应避避免免热热击击穿穿：永永久久性性损损坏坏，制制作作稳稳压压管管电电击击穿穿：可可恢恢复复，用用于于 起始阶段，反向电流很小，不随反向电压变化，称为反起始阶段，反向电流很小，不随反向电压变化，称为反向饱和电流（锗管大于硅管的反向电流）。向饱和电流（锗管大于硅管的反向电流）。 当反向电压增加到某一数值（反向击穿电压）时，反向当反向电压增加

12、到某一数值（反向击穿电压）时，反向电流急剧增大，称为反向击穿。电流急剧增大，称为反向击穿。第一节第一节二极管二极管 五、二极管的简单检测五、二极管的简单检测 可利用万用表电阻挡判别二极管极性。可利用万用表电阻挡判别二极管极性。测量方法：测量方法：1万用表拨到万用表拨到 R 100 或或 R k 挡。挡。2红、黑表笔分别接二极管两端。若阻值在几百到几千欧红、黑表笔分别接二极管两端。若阻值在几百到几千欧时，再将二极管两个电极对调位置，如图所示。若测得阻值在时，再将二极管两个电极对调位置，如图所示。若测得阻值在几十千欧或几百千欧以上，则表明二极管是正常的。几十千欧或几百千欧以上，则表明二极管是正常的

13、。第一节第一节二极管二极管 注意事项：注意事项： 若测得正、反电阻均较小，说明二极管内部短路；若正、若测得正、反电阻均较小，说明二极管内部短路；若正、反阻值均很大，说明二极管内部开路或接触不良；若正、反向反阻值均很大，说明二极管内部开路或接触不良；若正、反向电阻差别不大，说明二极管性能不好。电阻差别不大，说明二极管性能不好。1不用不用 R 1 挡测二极管，因为挡测二极管，因为 R 1 挡内部电流较大，挡内部电流较大，容易烧坏二极管。容易烧坏二极管。2不用不用 R 10 k 挡测二极管，因为挡测二极管，因为 R 10 k 挡内部电压较挡内部电压较高，可能击穿管子内部的高，可能击穿管子内部的 PN

14、 结。结。第一节第一节二极管二极管 六、二极管的主要参数六、二极管的主要参数 二极管的参数是反映其性能、质量的数据。使用时根据需二极管的参数是反映其性能、质量的数据。使用时根据需要通过在晶体管手册选取。要通过在晶体管手册选取。 主要参数：主要参数：1最大整流电流最大整流电流 IVM2最高反向工作电压最高反向工作电压 URM 指二极管允许承受的反向工作电压峰值。通常采用二极管指二极管允许承受的反向工作电压峰值。通常采用二极管反向击穿电压的反向击穿电压的 1/2 或或 1/3 。3反向漏电流反向漏电流 IR ( (最大反向电流最大反向电流) )在规定的反向电压和环境温度下测得的二极管反向电流值。在

15、规定的反向电压和环境温度下测得的二极管反向电流值。这个电流值越小，二极管的单向导电性能越好。这个电流值越小，二极管的单向导电性能越好。第一节第一节二极管二极管 一、晶体管的结构一、晶体管的结构二、晶体管的放大作用二、晶体管的放大作用三、晶体管的三种工作状态三、晶体管的三种工作状态四、晶体管的主要参数四、晶体管的主要参数五、晶体管的管型和管脚判断五、晶体管的管型和管脚判断第二节第二节晶体三极管晶体三极管 一、晶体管的结构一、晶体管的结构1结构和符号结构和符号（1）结构：）结构： 结结：集集电电结结、发发射射结结两两个个、发发射射区区三三个个区区：集集电电区区、基基区区PN三个区对应引出三个极：三

16、个区对应引出三个极： cbe集电极：集电极：基极：基极：发射极：发射极：如图所示如图所示第二节第二节晶体三极管晶体三极管 （2）符号）符号发射极的箭头表示电流的方向，文字符号用发射极的箭头表示电流的方向，文字符号用“V”表示。表示。NPNNPN型三极管和型三极管和PNPPNP型三极管的电路符号如下图所示。型三极管的电路符号如下图所示。第二节第二节晶体三极管晶体三极管 2晶体管类型晶体管类型按结构分按结构分 型型型型PNPNPN按材料分按材料分 硅管硅管锗管锗管按功率分按功率分 大功率管大功率管中功率管中功率管小功率管小功率管按工作频率分按工作频率分 高高频频管管低低频频管管3型号及命名可通过晶

17、体管手册查阅。型号及命名可通过晶体管手册查阅。第二节第二节晶体三极管晶体三极管 二、晶体管的放大作用二、晶体管的放大作用1晶体管的工作电压晶体管的工作电压晶体管工作在放大状态的条件：晶体管工作在放大状态的条件： 接接正正）接接负负，集集电电结结加加反反向向电电压压（接接负负）接接正正，发发射射结结加加正正向向电电压压（NPNP如图所示为如图所示为 NPN 型和型和 PNP 型晶体管工作在放大状态采用的型晶体管工作在放大状态采用的双电源接线图。双电源接线图。NPN 型型PNP 型型第二节第二节晶体三极管晶体三极管 （2）注意：）注意： 电源极性：两种晶体管外接电源的正、负极相反。电源极性：两种晶

18、体管外接电源的正、负极相反。 集射极间反向电压为几伏至十几伏。集射极间反向电压为几伏至十几伏。 基、射极之间的正向电压（偏压）：基、射极之间的正向电压（偏压）： （锗管）（锗管）（硅管）（硅管）V3 . 01 . 0V 7 . 06 . 0第二节第二节晶体三极管晶体三极管 2晶体管的放大作用晶体管的放大作用实验电路。实验电路。第二节第二节晶体三极管晶体三极管 操作：调节操作：调节( (或改变或改变 E1 ) )以改变基极电流以改变基极电流 IB 的大小的大小, ,记录记录每一次测得的数据。每一次测得的数据。 次数次数电流电流12345IB/mA00.010.020.030.04IC/mA0.0

19、10.561.141.742.33IE/mA0.010.571.161.772.37（1）直流电流分配关系：）直流电流分配关系： BCEIII 由于由于 IB VB，VBVE（NPNNPN管，管，PNPPNP管正好相反）管正好相反）。第二节第二节晶体三极管晶体三极管 （2）放大状态）放大状态UBE 大于死区电压，大于死区电压，IB 0，集电极电流，集电极电流 IC 受受 IB 控制，即控制，即 BCII BCII 或或晶体管处于放大状态的条件是：发射结正偏，集电结反偏，晶体管处于放大状态的条件是：发射结正偏，集电结反偏，即即V VC C V VB B V VE E （NPNNPN管，管，PNP

20、PNP管正好相反）管正好相反） 。第二节第二节晶体三极管晶体三极管 （3）饱和状态）饱和状态基极电流基极电流 IB 不断增大，当不断增大，当 IB 增大到一定数值时，增大到一定数值时，IC 不再随不再随IB 增加而增大，晶体管输出回路有增加而增大，晶体管输出回路有cC2CERIEU 当当 IC 随随 IB 增大而增大时，增大而增大时，UCE 逐渐下降，由于逐渐下降，由于 UCE 的下降的下降有一定的限度，所以有一定的限度，所以 IC 的增加也是有一定限度的。假设的增加也是有一定限度的。假设UCE = 0，那么，那么 IC 达到最大，即达到最大，即 ，IC 不再随不再随 IB 增大了。增大了。这

21、就是饱和状态，此时这就是饱和状态，此时 IB 失去了对失去了对 IC 的控制作用。集电极和发的控制作用。集电极和发射极之间相当于短路或认为是一个导通开关。射极之间相当于短路或认为是一个导通开关。C2CREI 晶体管处于饱和状态的条件：集电结、发射结处于正偏状晶体管处于饱和状态的条件：集电结、发射结处于正偏状态，态，VB VE，VB VC （NPNNPN管，管，PNPPNP管正好相反）管正好相反） 。 第二节第二节晶体三极管晶体三极管 四、晶体管的主要参数四、晶体管的主要参数 通常取值在通常取值在 60 100 之间。之间。2穿透电流穿透电流 ICEO1电流放大系数电流放大系数 或或 。 共发射

22、极交流和直流放大系数共发射极交流和直流放大系数 （1）定义：）定义：基极开路基极开路 IB = 0 时，集电极和发射极之间的反时，集电极和发射极之间的反向电流向电流 ICEO 称为穿透电流。称为穿透电流。（2）特点：）特点： ICEO 随温度升高而增大。随温度升高而增大。 ICEO 越小，管子越小，管子的性能越好。的性能越好。（3）应用：）应用：ICEO 越小越小，管子的性能越好。，管子的性能越好。第二节第二节晶体三极管晶体三极管 3集电极最大允许电流集电极最大允许电流 ICM。（1）定义：晶体管正常工作时集电极所允许的最大电流称）定义：晶体管正常工作时集电极所允许的最大电流称为集电极最大允许

23、电流为集电极最大允许电流 ICM 。（2）特点：）特点：IC 增大，增大， 开始下降，直到开始下降，直到 IC 超过了超过了ICM ， 就下降到不允许的程度了。就下降到不允许的程度了。（3）应用：）应用：IC ICM第二节第二节晶体三极管晶体三极管 4反向击穿电压反向击穿电压 UCEO（1）定义：基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大）定义：基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压。允许电压。（2）应用：）应用： UCE UCEO ，否则三极管击穿。，否则三极管击穿。5集电极最大耗散功率集电极最大耗散功率 PCM（1）定义：晶体管正常工作时，集电结允许的最大耗散）定义：晶体管正常工作

24、时，集电结允许的最大耗散功率为集电极最大耗散功率。功率为集电极最大耗散功率。小功率管：小功率管： PCM 1 W；大功率管：；大功率管： PCM 1 W。（2 2）特点：当实际功率超过）特点：当实际功率超过PCM，晶体管会因工作温度过，晶体管会因工作温度过高而损坏。大功率管的高而损坏。大功率管的PCM值是在常温下并带有散热器的数值。值是在常温下并带有散热器的数值。第二节第二节晶体三极管晶体三极管 五、晶体管的管型和管脚的判断五、晶体管的管型和管脚的判断利用万用表来测试晶体管的各个管脚。利用万用表来测试晶体管的各个管脚。1判定晶体管的基极和管型判定晶体管的基极和管型（1）测试原则：依据）测试原则

25、：依据 PN 结正向电阻小，反向电阻大的结正向电阻小，反向电阻大的特点。利用万用表的电阻挡来特点。利用万用表的电阻挡来判断基极和管型。判断基极和管型。第二节第二节晶体三极管晶体三极管 万用表拨至欧姆挡万用表拨至欧姆挡 R 100 或或 R 1k 挡。挡。 黑表笔（内接电池正极）黑表笔（内接电池正极）接晶体管假想的基极，用红表笔接晶体管假想的基极，用红表笔（内接电池负极）接其余两只管（内接电池负极）接其余两只管脚，若两次测量阻值都很小，则脚，若两次测量阻值都很小，则黑表笔接的是基极，且管型为黑表笔接的是基极，且管型为 NPN 型；若红表笔接假想的基极型；若红表笔接假想的基极重复上述步骤，有相同结

26、果，则重复上述步骤，有相同结果，则红表笔接的是基极，且管型为红表笔接的是基极，且管型为 PNP 型。型。（2）测试方法）测试方法如图所示如图所示：第二节第二节晶体三极管晶体三极管 2判定集电极和发射极判定集电极和发射极（1）测试方法如图所示）测试方法如图所示 判定基极后，假设其余两判定基极后，假设其余两只管脚中的一只为集电极只管脚中的一只为集电极 c，在，在 b、 c 之 间 接 入 一 个电阻之 间 接 入 一 个电阻 Rb（10 100 k ），或用手捏两），或用手捏两极以代替。极以代替。 用手指捏住基极用手指捏住基极 b 和假定的集电极和假定的集电极 c（两极不能接触），（两极不能接触）

27、，用黑表笔接触用黑表笔接触 c 极，红表笔接触极，红表笔接触 e 极，测出一个数值。极，测出一个数值。以以 NPN 型管为例型管为例第二节第二节晶体三极管晶体三极管 将假定两极对调，以同将假定两极对调，以同样方法再次测出一个数值。样方法再次测出一个数值。 比较两次读数大小，读比较两次读数大小，读数较小的即电流较大的一次数较小的即电流较大的一次假设为正确。假设为正确。第二节第二节晶体三极管晶体三极管 第三节第三节晶闸管晶闸管一、单向晶闸管一、单向晶闸管二、双向晶闸管二、双向晶闸管 晶闸管又称硅可控整流元件，俗称可控硅。晶闸管又称硅可控整流元件，俗称可控硅。为控制强电的半导体器件，即为控制开关元件

28、；为控制强电的半导体器件，即为控制开关元件；广泛应用于无触点开关电路及可控整流设备中。广泛应用于无触点开关电路及可控整流设备中。晶闸管有单向晶闸管和双向晶闸管两种类型。晶闸管有单向晶闸管和双向晶闸管两种类型。第三节第三节晶闸管晶闸管 一、单向晶闸管一、单向晶闸管（一）单向晶闸管的外形、结构和电路符号（一）单向晶闸管的外形、结构和电路符号（二）单向晶闸管的特点及工作原理（二）单向晶闸管的特点及工作原理（三）单向晶闸管的主要参数（三）单向晶闸管的主要参数 第三节第三节晶闸管晶闸管 晶闸管由晶闸管由 P1、N1、P2、N2 四层半导体组成，从四层半导体组成，从 P1 引出的引出的是阳极是阳极 A，从

29、，从 N2 引出的是阴极引出的是阴极 K，控制极，控制极 G 从从 P2 引出，显然引出，显然有三个有三个 PN 结，分别用结，分别用 J1、J2、J3 表示。表示。（一）单向晶闸管的外形、结构和电路符号（一）单向晶闸管的外形、结构和电路符号第三节第三节晶闸管晶闸管 1步骤：步骤：单向晶闸管很像一只二极管，但比二极管多了一个控制极单向晶闸管很像一只二极管，但比二极管多了一个控制极G，它的导通可以控制。，它的导通可以控制。（二）单向晶闸管的特点及工作原理（二）单向晶闸管的特点及工作原理实验实验101晶闸管导电实验晶闸管导电实验（1）按图所示，在电）按图所示，在电路板上接好电路图。路板上接好电路图

30、。第三节第三节晶闸管晶闸管 （2）合上）合上 S1，断开，断开 S2，此时，灯，此时，灯亮亮/不亮不亮。（3）将）将 S1 合上，合上，S2 也合上，此时，灯也合上，此时，灯亮亮/不亮不亮。（4）将）将 S2 断开，灯断开，灯熄灭熄灭/不熄灭不熄灭。（5）断开）断开 S1，此时，灯熄灭。，此时，灯熄灭。（6）将晶闸管反接，无论）将晶闸管反接，无论 S1、S2 断开还是闭合，灯总是断开还是闭合，灯总是不亮不亮/亮亮。（不亮）（不亮）（亮）（亮）（不熄灭）（不熄灭）（不亮）（不亮）第三节第三节晶闸管晶闸管 （2）晶闸管导通后，降低或去掉控制极电压时，晶闸管）晶闸管导通后，降低或去掉控制极电压时，晶

31、闸管仍然导通（仍然导通（UGK失效）。失效）。2实验结论：实验结论：（1）导通条件：）导通条件： 晶闸管晶闸管 A、K 之间正向偏压。之间正向偏压。 晶闸管晶闸管 G、K 之间也必须正向偏压。之间也必须正向偏压。（3）导通后的晶闸管要关断时，必须减小其阳极电流，）导通后的晶闸管要关断时，必须减小其阳极电流，使其小于晶闸管的某一个电流值。使其小于晶闸管的某一个电流值。第三节第三节晶闸管晶闸管 3工作原理工作原理（1）晶闸管具有弱电触发信号）晶闸管具有弱电触发信号 控控制强电（制强电（IAK）的作用。）的作用。 可视为由可视为由 NPN 晶体管和晶体管和 PNP 晶体管组成。晶体管组成。（2）单向

32、晶闸管的特点是由它的）单向晶闸管的特点是由它的内部结构决定，从等效电路中可知，内部结构决定，从等效电路中可知， A 和和 K 之间加正向电压，之间加正向电压，V1、V2 不导通，晶闸管关断。不导通，晶闸管关断。第三节第三节晶闸管晶闸管GU G 和和 K 之间加正向电压，之间加正向电压，V1 的基的基极上加上正向电压，产生基极电流极上加上正向电压，产生基极电流 Ig，电，电流经流经 V1 在在 V1 的集电极上就产生的集电极上就产生 Ig 的电的电流，流， Ig 是是 V2 的基极电流，在的基极电流，在 V2 的集电的集电极的电流达极的电流达 1 2 2 Ig ，再反馈到，再反馈到 V1 作基极

33、作基极电流。如此反复，剧烈正反馈过程使晶闸电流。如此反复，剧烈正反馈过程使晶闸管阳极和阴极间完全导通。去掉管阳极和阴极间完全导通。去掉UGK后，后，V1 和和 V2 仍然保持导通状态。仍然保持导通状态。晶闸管导通时，总压降约为晶闸管导通时，总压降约为 1 V 左右。左右。第三节第三节晶闸管晶闸管 （1）额定正向平均电流）额定正向平均电流（2）维持电流）维持电流（三）单向晶闸管的主要参数（三）单向晶闸管的主要参数 定义：在规定的环境温度和散热条件下，允许通过阳极和定义：在规定的环境温度和散热条件下，允许通过阳极和阴极之间的电流平均值。阴极之间的电流平均值。定义：在规定的环境温度、控制极断开的条件

34、下，保证晶定义：在规定的环境温度、控制极断开的条件下，保证晶闸管处于导通状态所需要的最小正向电流，一般为几毫安至几闸管处于导通状态所需要的最小正向电流，一般为几毫安至几十毫安。十毫安。第三节第三节晶闸管晶闸管 定义：在环境温度及一定的正向电压条件下，使晶闸管从定义：在环境温度及一定的正向电压条件下，使晶闸管从关断到导通，控制极所需的最小正向电压和电流。关断到导通，控制极所需的最小正向电压和电流。一般情况下，小功率晶闸管触发电压约为一般情况下，小功率晶闸管触发电压约为1 V左右，触发电左右，触发电流零点几毫安至几毫安，中功率以上晶闸管触发电压约为几伏流零点几毫安至几毫安，中功率以上晶闸管触发电压

35、约为几伏至几十伏，电流为几毫安至几百毫安。至几十伏，电流为几毫安至几百毫安。（3）控制极触发电压和电流）控制极触发电压和电流第三节第三节晶闸管晶闸管 （4）正向转折电压）正向转折电压这是安全工作的最大电压，一般晶闸管的额定电压就是指这是安全工作的最大电压，一般晶闸管的额定电压就是指峰值电压。峰值电压。控制极关断，使晶闸管击穿的阳极和阴极所加的电压。控制极关断，使晶闸管击穿的阳极和阴极所加的电压。（5）反向阻断峰值电压）反向阻断峰值电压第三节第三节晶闸管晶闸管 二、双向晶闸管二、双向晶闸管（一）双向晶闸管的外形、结构和电路符号（一）双向晶闸管的外形、结构和电路符号（二）双向晶闸管的导电特性及特点

36、（二）双向晶闸管的导电特性及特点（三）双向晶闸管的检测（三）双向晶闸管的检测 第三节第三节晶闸管晶闸管 （一）双向晶闸管的外形、结构和电路符号（一）双向晶闸管的外形、结构和电路符号(a) (a) 双向晶闸管实物双向晶闸管实物 (b) (b) 电路图形符号电路图形符号 双向晶闸管是一种新型的半导体三端器件，它具有相当于双向晶闸管是一种新型的半导体三端器件，它具有相当于两个单向晶闸管反向并联工作的作用。如图所示为双向晶闸管两个单向晶闸管反向并联工作的作用。如图所示为双向晶闸管的实物和电路图形符号。的实物和电路图形符号。 符号中的符号中的T1T1、T2T2称为两个主电极，无所谓阳极和阴极之分，称为两

37、个主电极，无所谓阳极和阴极之分，其中其中T1T1称为第一主电极，称为第一主电极，T2T2称为第二主电极，称为第二主电极，G G仍为控制极。仍为控制极。第三节第三节晶闸管晶闸管 1 1导电特性导电特性 在双向晶闸管第一主电极和第二主电极之间加上合适的工在双向晶闸管第一主电极和第二主电极之间加上合适的工作电压后，若控制极加正极性触发信号，双向晶闸管导通，电作电压后，若控制极加正极性触发信号，双向晶闸管导通，电流方向是从流方向是从T2T2流向流向T1T1；若控制极加负极性触发信号，双向晶闸；若控制极加负极性触发信号，双向晶闸管也导通，电流方向从管也导通，电流方向从T1T1流向流向T2T2。由此可见，

38、双向晶闸管控制。由此可见，双向晶闸管控制极极G G上的触发脉冲极性改变时，就可以控制其导通电流的方向。上的触发脉冲极性改变时，就可以控制其导通电流的方向。加在控制极加在控制极G G上的触发脉冲的大小或时间改变时，就能改变其导上的触发脉冲的大小或时间改变时，就能改变其导通电流的大小。通电流的大小。 与单向晶闸管的区别是，双向晶闸管与单向晶闸管的区别是，双向晶闸管G G极上触发脉冲的极性极上触发脉冲的极性改变时，其导通方向就随着极性的变化而改变，从而能够控制改变时，其导通方向就随着极性的变化而改变，从而能够控制交流电负载。而单向晶闸管经触发后只能从阳极向阴极单方向交流电负载。而单向晶闸管经触发后只

39、能从阳极向阴极单方向导通，所以晶闸管有单双向之分。导通，所以晶闸管有单双向之分。 （二）双向晶闸管的导电特性及特点（二）双向晶闸管的导电特性及特点第三节第三节晶闸管晶闸管 2 2双向晶闸管的特点双向晶闸管的特点 可控的双向导电开关。可控的双向导电开关。 阻断阻断导通的条件：第二主电极（导通的条件：第二主电极（T2T2）和）和 控制极（控制极（G G）相对于第一主电极（）相对于第一主电极（T1T1）的电压同）的电压同为正或同为负（即为正或同为负（即 和和 同为正偏或反偏）。同为正偏或反偏）。 导通导通阻断的条件：阻断的条件： 或或 。 导通后控制极失去控制作用。导通后控制极失去控制作用。 2 1

40、T TU1GTU2 1T THII02 1T TU第三节第三节晶闸管晶闸管 （三）双向晶闸管的检测（三）双向晶闸管的检测 项目项目1 1：直观识别双向晶闸管的管脚：直观识别双向晶闸管的管脚 双向晶闸管的管脚多数是按第一主电极（双向晶闸管的管脚多数是按第一主电极（T1T1）、第二主电极（、第二主电极（T2T2）、控制极（）、控制极（G G）的顺序从左至）的顺序从左至右排列（电极管脚向下，面对有字符的一面时）。右排列（电极管脚向下，面对有字符的一面时）。如右图所示。如右图所示。 项目项目2 2：万用表判断双向晶闸管的管脚：万用表判断双向晶闸管的管脚 将万用表拨至电阻挡将万用表拨至电阻挡R R1 1

41、 挡，调零。分别测量任意两只管挡，调零。分别测量任意两只管脚的电阻，出现小电阻时，没有与表笔相连的管脚是第二主电极脚的电阻，出现小电阻时，没有与表笔相连的管脚是第二主电极T2T2。假设余下的两只管脚中的一只为控制极。假设余下的两只管脚中的一只为控制极G G，另一只为，另一只为T1T1，黑表，黑表笔接笔接T2T2，红表笔接假设的，红表笔接假设的T1T1，短接，短接T2T2和和G G，如果表针偏转，说明假，如果表针偏转，说明假设正确；如果表针不动，说明假设错误，重新假设后重复上述操设正确；如果表针不动，说明假设错误，重新假设后重复上述操作。作。 第三节第三节晶闸管晶闸管 项目项目3：双向晶闸管的性

42、能检测：双向晶闸管的性能检测 1. 1.万用表拨至电阻挡万用表拨至电阻挡R R1 1挡，调零。两表笔分别接第一主电挡，调零。两表笔分别接第一主电极与第二主电极，表针不动或微动为正常，调换两表笔再测，表极与第二主电极，表针不动或微动为正常，调换两表笔再测，表针不动或微动为正常。针不动或微动为正常。 2.2.黑表笔接第一主电极，红表笔接第二主电极，将控制极与黑表笔接第一主电极，红表笔接第二主电极，将控制极与第二主电极短路一下后离开，万用表应保持几十欧以下的读数；第二主电极短路一下后离开，万用表应保持几十欧以下的读数；调换两表笔，再次将控制极与第二主电极短路一下后离开，万用调换两表笔，再次将控制极与

43、第二主电极短路一下后离开，万用表也应保持在几十欧以下的读数。对于小功率双向晶闸管，按以表也应保持在几十欧以下的读数。对于小功率双向晶闸管，按以上方法测量，若双向晶闸管一直保持高阻值，则表明此管无法触上方法测量，若双向晶闸管一直保持高阻值，则表明此管无法触发导通，管子已损坏。对于中、大功率双向晶闸管，按以上方法发导通，管子已损坏。对于中、大功率双向晶闸管，按以上方法测量，若双向晶闸管一直保持高阻值，则有可能是万用表提供的测量，若双向晶闸管一直保持高阻值，则有可能是万用表提供的电流小于晶闸管的维持电流，所以晶闸管不能触发导通。电流小于晶闸管的维持电流，所以晶闸管不能触发导通。 第三节第三节晶闸管晶

44、闸管 1结构及符号结构及符号晶闸管的导通还必须在控制极加正向触发电压，提供正向晶闸管的导通还必须在控制极加正向触发电压，提供正向触发电压的电路称为触发电路。在这里常用脉冲电压作为触发触发电压的电路称为触发电路。在这里常用脉冲电压作为触发电压。电压。知识拓展知识拓展单结晶体管单结晶体管 2组成：组成：（2）一个结：）一个结：PN 结结故称单结晶体管或双基极二极管。故称单结晶体管或双基极二极管。（1） 21bbe第第二二基基极极第第一一基基极极发发射射极极三三个个极极：3型号：型号：有有 BT31、BT32、BT33、BT35 等。等。知识拓展知识拓展单结晶体管单结晶体管 4等效电路分析：等效电路

45、分析：（1）等效电路）等效电路Rb1e 与与 b1 之间的电阻，它随发射极之间的电阻，它随发射极电流而变，即电流而变，即 ie Rb1 。Rb2e 与与 b2 之间的电阻，它与之间的电阻，它与 ie 无关。无关。Rbb两基极间的电阻，且两基极间的电阻，且 Rbb = Rb1+Rb2。 Rb1 与与 Rb2 的比值称为分压比，的比值称为分压比， =Rb1/Rb2（一般取值（一般取值0.3 0.8 之间）。之间）。E1是加在是加在 b2 上的正向电压。上的正向电压。E2是加在是加在 e 上的正向电压。上的正向电压。VDe 与与 b1 之间的之间的 PN 结。结。知识拓展知识拓展单结晶体管单结晶体管

46、 （2）若）若 E2 很低，很低，VD 反偏截止；当反偏截止；当 E2 上升至某数值，上升至某数值，VD 导通，导通，Rb1 突然下降，与此同时，突然下降，与此同时，e 与与 b1 之间趋向导通（单结晶之间趋向导通（单结晶体管导通）。体管导通）。( (VD 为为 PN 结的正向压降，可取结的正向压降，可取 0.7 V ) )（4）应用：可通过改变）应用：可通过改变 E2 的大小，来控制单结晶体管的的大小，来控制单结晶体管的导通与截止，从而在导通与截止，从而在 b1 输得到脉冲电压。输得到脉冲电压。（3）导通条件：）导通条件：D12VEE 知识拓展知识拓展单结晶体管单结晶体管 一、场效晶体管的外

47、形、符号、分类一、场效晶体管的外形、符号、分类 知识拓展知识拓展 场效晶体管及其应用场效晶体管及其应用二、场效晶体管的放大作用二、场效晶体管的放大作用三、场效晶体管的主要参数三、场效晶体管的主要参数四、场效晶体管的特点四、场效晶体管的特点五、场效晶体管的应用五、场效晶体管的应用 1外形和电路符号外形和电路符号一、场效晶体管的外形、符号、分类一、场效晶体管的外形、符号、分类 文字符号用文字符号用 V 表示。表示。知识拓展知识拓展场效应管及其应用场效应管及其应用 2结构结构:3分类分类 DSG漏漏极极源源极极栅栅极极三三个个电电极极知识拓展知识拓展场效应管及其应用场效应管及其应用 1场效晶体管是电

48、压控制的器件（晶体管是电流控制的器场效晶体管是电压控制的器件（晶体管是电流控制的器件）。件）。2场效晶体管可以使输出端工作于导通、截止和放大三种场效晶体管可以使输出端工作于导通、截止和放大三种状态。状态。3如图所示为场效晶体如图所示为场效晶体管共源极（相当于晶体管的管共源极（相当于晶体管的共射极）放大电路。共射极）放大电路。二、场效晶体管的放大作用二、场效晶体管的放大作用知识拓展知识拓展场效应管及其应用场效应管及其应用 R1 和和 RS场效晶体管的直流偏置电阻，产生静态输出电场效晶体管的直流偏置电阻，产生静态输出电流流 ID。ID静态输出电流，静态输出电流，IS = ID。UGS静态栅偏压静态

49、栅偏压 UGS = UG- -US = 0 - - IS RS = - -IDRS。调整调整 RS 可改变可改变 UGS，使场效晶体管工作于放大区。所以上，使场效晶体管工作于放大区。所以上图称为自偏压放大电路。图称为自偏压放大电路。CS交流旁路电容，相当于共射放大电路中的交流旁路电容，相当于共射放大电路中的Ce。C1、C2分别为输入端、输出端耦合电容。分别为输入端、输出端耦合电容。RD漏极电阻，将交流输出电流转换成交流输出信号电漏极电阻，将交流输出电流转换成交流输出信号电压。压。知识拓展知识拓展场效应管及其应用场效应管及其应用 在输入信号在输入信号 ui 的作用下，电路进入动态。改变的作用下，

50、电路进入动态。改变 ui 使管子的使管子的栅源偏压栅源偏压 ugs 发生较大变化，变化的电流通过负载，从而得到输发生较大变化，变化的电流通过负载，从而得到输出。负号表示输出与输入反相。出。负号表示输出与输入反相。知识拓展知识拓展场效应管及其应用场效应管及其应用 （1）跨导）跨导 gmgm 越越大，场效晶体管的放大能力越强。大，场效晶体管的放大能力越强。（2）夹断电压）夹断电压 UP 或开启电压或开启电压 UT当当 UGS 为定值，为定值，ID = 0，UGS 的值为夹断电压的值为夹断电压 UP，场效晶，场效晶体管开始导通时的体管开始导通时的 UGS 值称为开启电压值称为开启电压 UT。）（常数

51、常数mSDSGSDm UUIg三、场效晶体管的主要参数三、场效晶体管的主要参数知识拓展知识拓展场效应管及其应用场效应管及其应用 （3）饱和电流）饱和电流 IDSS管子用作放大时的最大输出电流。该值越大，表明信号动管子用作放大时的最大输出电流。该值越大，表明信号动态范围越大。态范围越大。（4）漏源极间穿透电压）漏源极间穿透电压 U(BR)DS指漏极和源极开始雪崩击穿，指漏极和源极开始雪崩击穿，ID 恒流值急剧增加时的恒流值急剧增加时的 UDS值。值。（5）最大耗散功率）最大耗散功率 PDM这是这是 ID 与与 UDS 的最大积的允许值，否则将烧坏管子。的最大积的允许值，否则将烧坏管子。知识拓展知

52、识拓展场效应管及其应用场效应管及其应用 与晶体管比较有以下特点：与晶体管比较有以下特点：（1）控制方式是电压控制，即）控制方式是电压控制，即 UGS 控制控制 ID。（2）其放大参数是跨导）其放大参数是跨导gm，且，且 gm一般在一般在 1 5 mS。（3）输入电阻很大，一般在）输入电阻很大，一般在 105 107 。（4）工作噪声小，稳定性好，抗辐射能力强。）工作噪声小，稳定性好，抗辐射能力强。 （5）制作工艺简单。）制作工艺简单。四、场效晶体管的特点四、场效晶体管的特点知识拓展知识拓展场效应管及其应用场效应管及其应用 1应用范围应用范围集成电路中用得很多，集成电路中用得很多，CMOS 系列均表示场效晶体管。系