电子设备管理维护

1、电子元器件之一电子元器件之一教学内容教学内容 1. 1.电阻器电阻器 2.2.电位器电位器 重点重点电路中所起作用电路中所起作用 容量识别容量识别参数检测参数检测常用元器件之一常用元器件之一l电阻器作用电阻器作用l电阻器种类电阻器种类l电阻器识别电阻器识别l电阻器检测电阻器检测 主要教学内容主要教学内容分流分流限流限流分压分压负载负载滤波滤波( (与电容器配合与电容器配合) ) 电阻器的作用电阻器的作用固定电阻固定电阻 R R可变电阻可变电阻 R R敏感电阻：是指对温度、光、电压、敏感电阻：是指对温度、光、电压、 外力、外力、 气体浓度等反映敏感的电阻气体浓度等反映敏感的电阻RTRTRURU电

2、阻器的种类电阻器的种类 固定电阻的种类固定电阻的种类 碳膜电阻碳膜电阻 RTRT 金属电阻器金属电阻器 RJ RJ 特点特点: :稳定性好稳定性好, ,高频特性好，高频特性好， 价廉等价廉等, ,但精度较低。但精度较低。应用比较广泛应用比较广泛性能优于碳膜电阻。性能优于碳膜电阻。 片状电阻片状电阻主要用于主要用于SMTSMT技术中，它的优点是体技术中，它的优点是体积小，节约空间，例如：手机、积小，节约空间，例如：手机、MP3MP3等里面的用的都是片状电阻。等里面的用的都是片状电阻。 线绕电阻线绕电阻 RX RX 特点：功率大，热稳定性好，特点：功率大，热稳定性好， 耐高温，温度系数小，耐高温，

3、温度系数小， 精度高，但精度高，但高频高频特性差特性差, ,不能用于不能用于高频电路高频电路使用场合：低频，标准电阻等。使用场合：低频，标准电阻等。 固定电阻的种类固定电阻的种类 代表代表 4.7 4.7 代表代表 7.5k7.5k 数字法数字法4 4R7R77k57k5 直标法直标法用三位数字表示阻值，它主要用于片状电阻中。用三位数字表示阻值，它主要用于片状电阻中。2 22323代表阻值代表阻值2 22 21000=221000=2210103 3 =22k=22k电阻器的识别电阻器的识别 电阻器的识别电阻器的识别 四色环法四色环法R=10R=1010102 210% 10% 棕棕 黑黑 红

4、红 银银黑棕红橙黄绿蓝紫灰白黑棕红橙黄绿蓝紫灰白 金金 银银 无无 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5 10 201 234有效数字有效数字倍率倍率允许偏差允许偏差电阻器的识别电阻器的识别 五色环法五色环法 ( (第四、五位距离比较宽）第四、五位距离比较宽） 黄黄 紫紫 黑黑 黄黄 红红有效数字有效数字1 23 45倍率倍率允许偏差允许偏差R=470R=47010104 42% 2% 灰蓝黑橙绿？灰蓝黑橙绿？黑黑 0棕棕 1 1红红 2 2橙橙 3黄黄 4绿绿 5 0.5%蓝蓝 6 0.25%紫紫 7 0.1%灰灰 8 0.05%白白 9金金 0.1银银 0.01注意：注意：1 1）不

5、能用手同时）不能用手同时捏住捏住电阻引脚。电阻引脚。 用数字万用表电阻挡进行测量用数字万用表电阻挡进行测量数字万用表在测电阻以前需进行一次零欧姆测试检查：数字万用表在测电阻以前需进行一次零欧姆测试检查：将红、黑表笔相互短接，表头应显示将红、黑表笔相互短接，表头应显示“000000”；将红、黑表笔开路，表头应显示将红、黑表笔开路，表头应显示“1 1”（超量程指示）。（超量程指示）。 电阻器的检测电阻器的检测 2 2）不能不能在路在路检测电阻。检测电阻。3 3）数字万用表）数字万用表量程量程要要大于大于被测电阻阻值。被测电阻阻值。l电位器的作用电位器的作用l电位器的种类电位器的种类l电位器的检测电

6、位器的检测 主要教学内容主要教学内容 变阻器变阻器分压器分压器 1 13 3UiUiR RUoUo2 2结构原理如图所示结构原理如图所示R R1 13 32 2 接接1、2或或2、3两端两端 123415带开关电位器带开关电位器数字电位器数字电位器123123123 机械结构判断机械结构判断 注意：注意： 1 1）在量程正确情况下如出现）在量程正确情况下如出现“1 1”则内部则内部开开路路 2 2）如出现）如出现“000000”则内部则内部短路短路 3 3）如读数时高时低，则内部损坏。）如读数时高时低，则内部损坏。 测量电位器的标称值测量电位器的标称值 选择合适量程，用数字万用表检测选择合适量

7、程，用数字万用表检测电位器两端阻值是否与标称值相符。电位器两端阻值是否与标称值相符。 将数字表红、黑表笔分别接中间端与电位器任何一端，将数字表红、黑表笔分别接中间端与电位器任何一端，然后缓慢旋转电位器旋柄，看读数是否平稳跳变。然后缓慢旋转电位器旋柄，看读数是否平稳跳变。 表头读数应在表头读数应在0 0标称值之间或标称值标称值之间或标称值0 0之间变化之间变化 检测阻值变化情况检测阻值变化情况 标称值读取与电标称值读取与电阻类似阻类似电阻器电阻器 本课主要介绍了用色环法及数字表测量电阻本课主要介绍了用色环法及数字表测量电阻器阻值、电阻器种类及应用器阻值、电阻器种类及应用 课后请同学们掌握用色环法

8、判别测试板上电阻课后请同学们掌握用色环法判别测试板上电阻的阻值及允许的偏差。的阻值及允许的偏差。 希望同学们通过理论课的学习，在实习产品希望同学们通过理论课的学习，在实习产品的制作过程中，运用所学理论知识分析、排除所的制作过程中，运用所学理论知识分析、排除所遇到的故障。遇到的故障。中德实训17电子元器件之二电子元器件之二中德实训18教学内容教学内容 电容器识电容器识别与测试别与测试 重点重点电路中所起作用电路中所起作用 容量识别容量识别参数检测参数检测常用元器件之二常用元器件之二中德实训19电路符号及特性电路符号及特性电容器的种类电容器的种类电容器的作用电容器的作用电容器的识别电容器的识别电容

9、器的检测电容器的检测 主要教学内容主要教学内容 中德实训20 加在电容两端的加在电容两端的电压电压不能突变；不能突变； 电路符号：电路符号： C C电解电容、电解电容、钽电容等钽电容等 通高频，阻低频，对直流电流，相当于通高频，阻低频，对直流电流，相当于开路开路。能够充放电；能够充放电；CQU 主要参数：主要参数：容量、额定工作电压容量、额定工作电压特性：特性：dSC4电容容量电容容量中德实训21注意：注意：使用时，电源的使用时，电源的正极正极接电解电容接电解电容的的正极正极，负极接电解电容的负极，负极接电解电容的负极。容量大，价格低但容量大，价格低但误差误差大，稳定性差大，稳定性差。一般用于

10、一般用于直流或低频直流或低频电路如电源滤波，耦合，旁路等。电路如电源滤波，耦合，旁路等。优点：优点： 体积小，稳定性高，寿命长。体积小，稳定性高，寿命长。一般用于要求较高的电路一般用于要求较高的电路定时、延时。定时、延时。 电解电容：有电解电容：有正正、负负极之分极之分钽电解电容钽电解电容铝电解电容铝电解电容 不能用于不能用于高频电路。高频电路。中德实训22容量比较小容量比较小,适用于适用于超高频信号超高频信号的旁的旁路，耦合，滤波等。路，耦合，滤波等。 涤纶电容涤纶电容 瓷介电容器瓷介电容器 独石电容器独石电容器：具有耐高温，体积小，电容：具有耐高温，体积小，电容容量大，稳定性好等优点，广泛

11、用于精密容量大，稳定性好等优点，广泛用于精密仪器中仪器中高频电路高频电路作谐振，耦合，滤波，旁作谐振，耦合，滤波，旁路用。路用。 （无极性电容）（无极性电容）（无极性电容）（无极性电容）用于用于中低频中低频电路，如信号耦合，旁路，电路，如信号耦合，旁路，隔直等，隔直等，不宜在高频电路中使用。不宜在高频电路中使用。中德实训23 根据电容在电路中的使用，有常见的五种功能根据电容在电路中的使用，有常见的五种功能 滤波滤波 C C1 1：电解电容：低频滤波：电解电容：低频滤波C C2 2：高频信号滤波：高频信号滤波u uc c中德实训24 旁路作用旁路作用+Ec+EcR2R2R1R1R4R4C CNP

12、NNPN- -R3R3 交流耦合交流耦合（通交流隔直流）（通交流隔直流）中德实训25 RCRC定时作用定时作用根据电容两端的充电根据电容两端的充电电压可以控制后面的电压可以控制后面的电路电路 )1 (RCtcceEU中德实训26 低通滤波器低通滤波器fof0012fRCRLCRLC二阶低通滤波器二阶低通滤波器LCfo21中德实训27 高通滤波器高通滤波器中德实训28 数字法：适用于瓷介，涤纶电容数字法：适用于瓷介，涤纶电容例如：例如：224224表示电容容量为：表示电容容量为： 直标法：适用于电解电容直标法：适用于电解电容把容量、耐压、精度直接标在电把容量、耐压、精度直接标在电容体上容体上 2

13、05=205=？224=22224=2210104 4pF=220nF=0.22uFpF=220nF=0.22uF中德实训29用数字用数字RLCRLC电桥可以直接测电容的容量电桥可以直接测电容的容量 被测量被测量 工作方式工作方式 频率频率 C C 并联并联 电解电容电解电容 100Hz100Hz 其他电容器其他电容器 10kHz10kHz电容容电容容量直读量直读RLCRLC电桥电桥表头左表头左边读数边读数, ,注意单注意单位。位。 按按RLCRLC按钮按钮中德实训30 本节课主要介绍了常见电容器的种类、应用及检本节课主要介绍了常见电容器的种类、应用及检测方法。测方法。 课后请同学们用课后请同

14、学们用RLCRLC电桥测量所提供电容的容量电桥测量所提供电容的容量小结小结 希望同学们通过理论课的学习，在实习产品的制希望同学们通过理论课的学习，在实习产品的制作过程中，运用所学理论知识分析、排除所遇到的作过程中，运用所学理论知识分析、排除所遇到的故障。故障。中德实训31 220uF/50V 220uF/50V电解电容可以替代电解电容可以替代200uF/16V200uF/16V电解电容电解电容? ? 瓷片电容器能否用于低频信号的耦合与滤波？瓷片电容器能否用于低频信号的耦合与滤波？ 电解电容器能否用于高频信号的耦合与滤波？电解电容器能否用于高频信号的耦合与滤波？思考题思考题中德实训32电子元器件

15、之三电子元器件之三中德实训33电感的外形及电路符号电感的外形及电路符号电感的特性及作用电感的特性及作用电感器的检测电感器的检测 电感器电感器中德实训34电感器电感器 电感器外形及种类电感器外形及种类中德实训35空心电感器空心电感器磁芯电感器磁芯电感器可调电感器可调电感器 电感器电感器电感器的电感器的电感大小电感大小与线圈的结构有关与线圈的结构有关,线圈绕的线圈绕的匝匝数越多数越多,电感愈大电感愈大。在同样匝数情况下，线圈增加。在同样匝数情况下，线圈增加了了磁芯磁芯后，电感量后，电感量增大增大。中德实训36流过电感器的电流不能突变流过电感器的电流不能突变通低频信号，阻高频信号通低频信号，阻高频信

16、号通直流信号，阻交流信号通直流信号，阻交流信号LfLXL 2电容两端电压不能突变电容两端电压不能突变 电感器电感器通交流信号，阻直流信号通交流信号，阻直流信号通高流信号，阻低流信号通高流信号，阻低流信号电感器主要用于电源滤波电路电感器主要用于电源滤波电路,与电容构成与电容构成LC谐振电路谐振电路当流过线圈的电流大小发生变化时，线圈会产生一个当流过线圈的电流大小发生变化时，线圈会产生一个感应电动势来维持原电流的大小不变。感应电动势来维持原电流的大小不变。中德实训37 与与C C形成并联谐振电路形成并联谐振电路dCLf421UdUd Cd f Cd f 电感器电感器中德实训38 高频扼流：高频扼流

17、：L L2 2、L L1 1，阻高频，通低频，阻高频，通低频L2：磁环电感，测量时：磁环电感，测量时 L1：色环电感：色环电感电感量不能太小电感量不能太小 电感器电感器电感器作用电感器作用中德实训39 滤波滤波 与与C C形成高通滤波器形成高通滤波器76MHz76MHzfA 电感器电感器电感器作用电感器作用中德实训40 与与C C形成二阶低通滤波器形成二阶低通滤波器11)()(2SRLLCSsiusouLCfo21f fo o幅频特性幅频特性 电感器电感器电感器作用电感器作用中德实训41用用RLCRLC直流测试电桥直接测量电感器的电感量直流测试电桥直接测量电感器的电感量 被测量被测量 工作方式

18、工作方式 频率频率 L (L (按按LCR) LCR) 串联串联 10kHz10kHzRLCRLC电桥调零电桥调零开路开路 清零清零 表头显示表头显示SHSH( (右边表右边表) )短路短路 清零清零 表头显示表头显示OPOP开路开路 清零清零开始测量开始测量 电感容量直读电感容量直读RLCRLC电桥左边表头电桥左边表头读数读数, ,注意单位。注意单位。电感器电感器中德实训42 电感器电感器 本节课主要介绍了常见电感器的种类、应用及检本节课主要介绍了常见电感器的种类、应用及检测方法。测方法。 课后请同学们用课后请同学们用RLCRLC电桥测量所提供电感的容量电桥测量所提供电感的容量(1-43)l

19、电子技电子技术术l 第一章 l半导体器件l模拟电路部分模拟电路部分(1-44)l第一章第一章 半导体器件半导体器件l 1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识l 1.2 PN 结及半导体二极管结及半导体二极管l 1.3 特殊二极管特殊二极管l 1.4 半导体三极管半导体三极管l 1.5 场效应晶体管场效应晶体管(1-45)l1.1 半导体的基本知半导体的基本知识识l1.1.1 导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体l导体：导体：自然界中很容易导电的物质称为自然界中很容易导电的物质称为导体导体，金属一般都是导体。金属一般都是导体。l绝缘体：绝缘体：有的物质几乎不导电，称为有的物质几乎不导电，称

20、为绝缘绝缘体体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。l半导体：半导体：另有一类物质的导电特性处于导另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为体和绝缘体之间，称为半导体半导体，如锗、硅、，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。砷化镓和一些硫化物、氧化物等。(1-46)l半导体半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。例如：有不同于其它物质的特点。例如： 当受外界热和光的作用时，它的导电能当受外界热和光的作用时，它的导电能 l 力明显变化。力明显变化。 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使往纯净的半导体中掺入某些杂质，

21、会使l 它的导电能力明显改变。它的导电能力明显改变。(1-47)l1.1.2 本征半导体本征半导体l一、本征半导体的结构特点一、本征半导体的结构特点lGelSil通过一定的工艺过程，可以将半导体制成通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体晶体。l现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。的最外层电子（价电子）都是四个。(1-48)l本征半导体：本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。完全纯净的、结构完整的半导体晶体。l在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处

22、在正四面体的中心，晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成与其相临的原子之间形成共价键共价键，共用一对价，共用一对价电子。电子。l硅和锗的硅和锗的晶体结构：晶体结构：(1-49)l硅和锗的共价键结构硅和锗的共价键结构l共价键共价键共共l用电子用电子对对l+4l+4l+4l+4l+4+4表示表示除去价电除去价电子后的原子后的原子子(1-50)l共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为为束缚电子束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为，常温下束缚电子

23、很难脱离共价键成为自由电子自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。以本征半导体的导电能力很弱。l形成共价键后，每个原子的最外层电子形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。是八个，构成稳定结构。l共价键有很强的结合力，使原子共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。规则排列，形成晶体。l+4l+4l+4l+4(1-51)l二、本征半导体的导电机理二、本征半导体的导电机理l在绝对在绝对0度度（T=0K）和没有外界激发时和没有外界激发时, ,价价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有电子完全被共价键束缚着，本

24、征半导体中没有可以运动的带电粒子（即可以运动的带电粒子（即载流子载流子），它的导电），它的导电能力为能力为 0，相当于绝缘体。，相当于绝缘体。l在常温下，由于热激发，使一些价电子获在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由自由电子电子，同时共价键上留下一个空位，称为，同时共价键上留下一个空位，称为空穴空穴。l1.1.载流子、自由电子和空穴载流子、自由电子和空穴(1-52)l+4l+4l+4l+4l自由电子自由电子l空穴空穴l束缚电子束缚电子(1-53)l2.本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理l+4l+4l+4l+4l在

25、其它力的作用下，在其它力的作用下，空穴吸引附近的电子空穴吸引附近的电子来填补，这样的结果来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流可以认为空穴是载流子。子。l本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子自由电子和和空穴空穴。(1-54)l温度越高，载流子的浓度越高。因此本征温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的性能的一个重要的外部因素，这是

26、半导体的一大特点。一大特点。l本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。l本征半导体中电流由两部分组成：本征半导体中电流由两部分组成：l 1. 自由电子移动产生的电流。自由电子移动产生的电流。l 2. 空穴移动产生的电流。空穴移动产生的电流。(1-55)l1.1.3 杂质半导体杂质半导体l在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。杂半导体的某种载流子浓度大大增加。lP 型半导体：型半导体：空穴浓度大大增加的

27、杂空穴浓度大大增加的杂质半导体，也称为（空穴半导体）。质半导体，也称为（空穴半导体）。lN 型半导体：型半导体：自由电子浓度大大增加自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为（电子半导的杂质半导体，也称为（电子半导体）。体）。(1-56)l一、一、N 型半导体型半导体l在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原子形成共价键，其中四个与相邻的半导体原子形成共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束

28、缚，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原子给出一个电子，称为子给出一个电子，称为施主原子施主原子。(1-57)l+4l+4l+5l+4l多余多余l电子电子l磷原子磷原子lN 型半导体型半导体中的载流子是中的载流子是什么？什么？l1 1、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。l2 2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。、本征半导体中成对产生的电子和空穴。l掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所

29、以，掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载多数载流子流子（多子多子），空穴称为），空穴称为少数载流子少数载流子（少子少子）。）。(1-58)l二、二、P 型半导体型半导体l在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的l半导体原子形成共价键时，半导体原子形成共价键时，产生一个空穴。这个空穴产生一个空穴。这个空

30、穴可能吸引束缚电子来填补，可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于硼的带负电的离子。由于硼原子接受电子，所以称为原子接受电子，所以称为受主原子受主原子。l+4l+4l+3l+4l空穴空穴l硼原子硼原子lP 型半导体中空穴是多子，电子是少子型半导体中空穴是多子，电子是少子。(1-59)l三、杂质半导体的示意表示法三、杂质半导体的示意表示法lllllllllllllllllllllllllP 型半导体型半导体l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+lN 型半导体型半导体l杂质杂质型半导体多子和少

31、子的移动都能形成电流。型半导体多子和少子的移动都能形成电流。但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。近似认为多子与杂质浓度相等。(1-60)l1.2 PN结及半导体二极管结及半导体二极管l2.1.1 PN 结的形结的形成成l在同一片半导体基片上，分别制造在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导型半导体和体和N 型半导体，经过载流子的扩散，在它们的型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了交界面处就形成了PN 结。结。(1-61)lP型半导体型半导体lllllllllllllllllllllllllN型半导体型半导体

32、l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l扩散运动扩散运动l内电场内电场El漂移运动漂移运动l扩散的结果是使空间扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。电荷区越宽。l内电场越强，就使漂移内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。间电荷区变薄。l空间电荷区，空间电荷区，l也称耗尽层。也称耗尽层。(1-62)l漂移运动漂移运动lP型半导型半导体体lllllllllllllllllllllllllN型半导体型半导体l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l

33、+l+l+l+l+l+l+l扩散运动扩散运动l内电场内电场El所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。度固定不变。(1-63)lllllllllllllllllllllllll+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l+l空间空间电荷电荷区区lN型区型区lP型区型区l电位电位VlV0(1-64)l1 1、空间电荷区中没有载流子。、空间电荷区中没有载流子。l2 2、空间电荷区中内电场阻碍、空间电荷区中

34、内电场阻碍P P中的空穴、中的空穴、N区区 中的电子（中的电子（都是多子都是多子）向对方运动）向对方运动（扩散运动扩散运动）。）。l3 3、P 区中的电子和区中的电子和 N区中的空穴（区中的空穴（都是都是少少），数量有限，因此由它们形成的电流），数量有限，因此由它们形成的电流很小。很小。l注意注意: :(1-65)l2.1.2 PN结的单向导电性结的单向导电性l PN 结结加上正向电压加上正向电压、正向偏置正向偏置的意思都是：的意思都是： P 区加正、区加正、N 区加负电压。区加负电压。l PN 结结加上反向电压加上反向电压、反向偏置反向偏置的意思都是：的意思都是： P区加负、区加负、N 区加

35、正电压。区加正电压。(1-66)lllll+l+l+l+lRlEl一、一、PN 结正向偏结正向偏置置l内电内电场场l外电外电场场l变变薄薄lPlNl+l_l内电场被削弱，多子内电场被削弱，多子的扩散加强能够形成的扩散加强能够形成较大的扩散电流。较大的扩散电流。(1-67)l二、二、PN 结反向偏结反向偏置置lllll+l+l+l+l内电内电场场l外电外电场场l变厚变厚lNlPl+l_l内电场被被加强，多内电场被被加强，多子的扩散受抑制。少子子的扩散受抑制。少子漂移加强，但少子数量漂移加强，但少子数量有限，只能形成较小的有限，只能形成较小的反向电流。反向电流。lRlE(1-68)l2.1.3 半

36、导体二极管半导体二极管l一、基本结一、基本结构构lPN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。l引引线线l外壳线外壳线l触丝触丝线线l基基片片l点接触型点接触型lPN结结l面接触型面接触型lPlNl二极管的电路符号：二极管的电路符号：(1-69)l 二、伏安特性二、伏安特性lUlIl死区电压死区电压 硅管硅管0.6V,锗管锗管0.2V。l导通压降导通压降: : 硅管硅管0.60.7V,锗管锗管0.20.3V。l反向击反向击穿电压穿电压UBR(1-70)l三、主要参数三、主要参数l1. 最大整流电流最大整流电流 IOMl二极管长期使用时，允许流过二极管的最二

37、极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。大正向平均电流。l2. 反向击穿电压反向击穿电压UBRl二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压电压UWRM一般是一般是UBR的一半。的一半。(1-71)l3. 反向电流反向电流 IRl指二极管加反向峰值工作电压时的反向电指二极管加反向峰值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流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电

38、流受差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。硅管大几十到几百倍。l以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。下面介绍两个交流参数。保护等等。下面介绍两个交流参数。(1-72)l4. 微变电阻微变电阻 rDliDluDlIDlUDlQl iDl uDlrD 是二极管特性曲线上是二极管特性曲线上工作点工

39、作点Q 附近电压的变化附近电压的变化与电流的变化之比：与电流的变化之比：DDDiurl显然，显然，rD是对是对Q附近的微附近的微小变化区域内的电阻。小变化区域内的电阻。(1-73)l5. 二极管的极间电容二极管的极间电容l二极管的两极之间有电容，此电容由两部分组二极管的两极之间有电容，此电容由两部分组成：成：势垒电容势垒电容CB和和扩散电容扩散电容CD。l势垒电容：势垒电容：势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时，就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表时，就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出的电容是现出的电容是势垒电容势垒电容。l扩

40、散电容：扩散电容：为了形成正向电流为了形成正向电流（扩散电流），注入（扩散电流），注入P 区的少子区的少子（电子）在（电子）在P 区有浓度差，越靠区有浓度差，越靠近近PN结浓度越大，即在结浓度越大，即在P 区有电区有电子的积累。同理，在子的积累。同理，在N区有空穴的区有空穴的积累。正向电流大，积累的电荷积累。正向电流大，积累的电荷多。多。这样所产生的电容就是扩散这样所产生的电容就是扩散电容电容CD。lPl+l-lN(1-74)lCB在正向和反向偏置时均不能忽略。而反向偏在正向和反向偏置时均不能忽略。而反向偏置时，由于载流子数目很少，扩散电容可忽略。置时，由于载流子数目很少，扩散电容可忽略。lP

41、N结高频小信号时的等效电路：结高频小信号时的等效电路：l势垒电容和扩散势垒电容和扩散电容的综合效应电容的综合效应lrd(1-75)l二极管：二极管：死区电压死区电压=0 .5V，正向压降，正向压降 0.7V(硅二极管硅二极管) 理想二极管：理想二极管：死区电压死区电压=0 ，正向压降，正向压降=0 lRLluiluoluiluoltltl二极管的应用举例二极管的应用举例1：二极管半波整流二极管半波整流(1-76)l二极管的应用举例二极管的应用举例2：ltltltluiluRluolRlRLluiluRluo(1-77)l1.3 特殊二极管特殊二极管l1.3.1 稳压二极稳压二极管管lUlIlI

42、ZlIZmaxl UZl IZl稳稳压误压误差差l曲线越曲线越陡，电压陡，电压越稳定。越稳定。l+l-lUZl动态电阻：动态电阻：ZZIUZrlrz越小，越小，稳压性能越稳压性能越好。好。(1-78)l（4）稳定电流稳定电流IZ、最大、最小稳定电流最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。l（5）最大允许功耗）最大允许功耗maxZZZMIUPl稳压二极管的参数稳压二极管的参数:l（1）稳定电压）稳定电压 UZl（2）电压温度系数）电压温度系数 U（%/）l 稳压值受温度变化影响的的系数。稳压值受温度变化影响的的系数。l（3）动态电阻）动态电阻ZZIUZr(1-79)l稳压二极管的应用举例稳压二

43、极管的应用举例luoliZlDZlRliLliluilRL5mA 20mA, V,10minmaxzzzWIIUl稳压管的技术参数稳压管的技术参数:k10LRl负载电阻负载电阻 。l要求要求当输入电压由正常值发当输入电压由正常值发生生 20%波动时，负载电压基本不变。波动时，负载电压基本不变。l解：令输入电压达到上限时，流过稳压管解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为的电流为Izmax 。l求：求：电阻电阻R和输入电压和输入电压 ui 的正常值。的正常值。mA25maxLZWzRUIi102521RUiRu.zWil方程方程1(1-80)l令输入电压降到下限令输入电压降到下限时，流过稳压

44、管的电时，流过稳压管的电流为流为Izmin 。mA10minLZWzRUIi101080RUiRu.zWil方程方程2luoliZlDZlRliLliluilRLl联立方程联立方程1、2，可解得：，可解得：k50V7518.R,.ui(1-81)l1.3.2 光电二极管光电二极管l反向电流随光照强度的增加而上升。反向电流随光照强度的增加而上升。lIlUl照度增加照度增加(1-82)l1.3.3 发光二极管发光二极管l有正向电流流过有正向电流流过时，发出一定波长时，发出一定波长范围的光，目前的范围的光，目前的发光管可以发出从发光管可以发出从红外到可见波段的红外到可见波段的光，它的电特性与光，它的

45、电特性与一般二极管类似。一般二极管类似。(1-83)l1.4 半导体三极管半导体三极管l1.4.1 基本结构基本结构lBlElClNlNlPl基极基极l发射极发射极l集电极集电极lNPN型型lPlNlPl集电极集电极l基极基极l发射极发射极lBlClElPNP型型(1-84)lBlElClNlNlPl基极基极l发射极发射极l集电极集电极l基区：较薄，基区：较薄，掺杂浓度低掺杂浓度低l集电区：集电区：面积较大面积较大l发射区：掺发射区：掺l杂浓度较高杂浓度较高(1-85)lBlElClNlNlPl基极基极l发射极发射极l集电极集电极l发射结发射结l集电结集电结(1-86)l1.4.2 电流放大原

46、理电流放大原理lBlElClNlNlPlEBlRBlEClIEl基区空基区空穴向发射穴向发射区的扩散区的扩散可忽略。可忽略。lIBEl进入进入P区的电子区的电子少部分与基区的少部分与基区的空穴复合，形成空穴复合，形成电流电流IBE ，多数，多数扩散到集电结。扩散到集电结。l发射结发射结正偏，发正偏，发射区电子射区电子不断向基不断向基区扩散，区扩散，形成发射形成发射极电流极电流IE。(1-87)lBlElClNlNlPlEBlRBlEClIEl集电结反偏，集电结反偏，有少子形成的有少子形成的反向电流反向电流ICBO。lICBOlIC=ICE+ICBO ICElIBElICEl从基区扩从基区扩散来

47、的电散来的电子作为集子作为集电结的少电结的少子，漂移子，漂移进入集电进入集电结而被收结而被收集，形成集，形成ICE。(1-88)lIB=IBE-ICBO IBElIBlBlElClNlNlPlEBlRBlEClIElICBOlICElIC=ICE+ICBO ICElIBE(1-89)lICE与与IBE之比称为电流放大倍数之比称为电流放大倍数l要使三极管能放大电流，必须使发射结正要使三极管能放大电流，必须使发射结正偏，集电结反偏。偏，集电结反偏。BCCBOBCBOCBECEIIIIIIII(1-90)lBlElClIBlIElIClNPN型三极管型三极管lBlElClIBlIElIClPNP型三

48、极管型三极管(1-91)l1.4.3 特性曲线特性曲线lIClmAl AlVlVlUCElUBElRBlIBlEClEBl 实验线路实验线路(1-92)l一、一、输入特性输入特性lUCE 1VlIB( A)lUBE(V)l20l40l60l80l0.4l0.8l工作压降：工作压降： 硅硅管管UBE 0.60.7V,锗管锗管UBE 0.20.3V。lUCE=0VlUCE =0.5Vl 死区电死区电压，硅管压，硅管0.5V，锗，锗管管0.2V。(1-93)l二、二、输出特性输出特性lIC(mA )l1l2l3l4lUCE(V)l3l6l9l12lIB=0l20 Al40 Al60 Al80 Al1

49、00 Al此区域此区域满足满足IC= IB称称为线性区为线性区（放大（放大区）。区）。l当当UCE大于大于一定的数值时，一定的数值时，IC只与只与IB有关，有关，IC= IB。(1-94)lIC(mA )l1l2l3l4lUCE(V)l3l6l9l12lIB=0l20 Al40 Al60 Al80 Al100 Al此区域中此区域中UCE UBE,集电结正集电结正偏，偏， IBIC，UCE 0.3V称为饱称为饱和区。和区。(1-95)lIC(mA )l1l2l3l4lUCE(V)l3l6l9l12lIB=0l20 Al40 Al60 Al80 Al100 Al此区域中此区域中 : IB=0,IC

50、=ICEO,UBEIC，UCE 0.3V l(3) 截止区：截止区： UBE 死区电压，死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0 (1-97)l例：例： =50， USC =12V，l RB =70k ， RC =6k l 当当USB = -2V，2V，5V时，时，l晶体管的静态工作点晶体管的静态工作点Q位位l于哪个区？于哪个区？l当当USB =-2V时：时：lIClUCElIBlUSClRBlUSBlClBlElRClUBEmA2612maxCSCCRUIlIB=0 ， IC=0lIC最大饱和电流：最大饱和电流：lQ位于截止区位于截止区 (1-98)l例：例： =50， USC =12V

51、，l RB =70k ， RC =6k l 当当USB = -2V，2V，5V时，时，l晶体管的静态工作点晶体管的静态工作点Q位位l于哪个区？于哪个区？lIC Icmax(=2 mA)， Q位于饱和区。位于饱和区。(实际上，此时实际上，此时IC和和IB 已不是已不是 的关系）的关系）mA061070705.RUUIBBESBB5mA03mA061050.IIBC(1-100)l三、主要参数三、主要参数l前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接法。集接法。l共射共射直流电流

52、放大倍数直流电流放大倍数：BCII_l工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为直流上的交流信号。基极电流的变化量为 IB，相应的集电极电流变化为相应的集电极电流变化为 IC，则，则交流电流放交流电流放大倍数大倍数为：为：BIICl1. 电流放大倍数电流放大倍数和和 _(1-101)l例：例：UCE=6V时时：IB = 40 A, IC =1.5 mA； IB = 60 A, IC =2.3 mA。5 .3704. 05 . 1_BCII4004. 006. 05 . 13 . 2BCIIl在以后的计算中，一般作近似处理：在

53、以后的计算中，一般作近似处理： =(1-102)l2.集集- -基极反向截止电流基极反向截止电流ICBOl AlICBOlICBO是集是集电结反偏电结反偏由少子的由少子的漂移形成漂移形成的反向电的反向电流，受温流，受温度的变化度的变化影响。影响。(1-103)lBlElClNlNlPlICBOlICEO= IBE+ICBO lIBEl IBElICBO进入进入N区，形区，形成成IBE。l根据放大关根据放大关系，由于系，由于IBE的存在，必有的存在，必有电流电流 IBE。l集电结集电结反偏有反偏有ICBOl3. 集集- -射极反向截止电流射极反向截止电流ICEOlICEO受温度影响受温度影响很大

54、，当温度上很大，当温度上升时，升时，ICEO增加增加很快，所以很快，所以IC也也相应增加。相应增加。三极三极管的温度特性较管的温度特性较差差。(1-104)l4.集电极最大电流集电极最大电流ICMl集电极电流集电极电流IC上升会导致三极管的上升会导致三极管的 值的下值的下降，当降，当 值下降到正常值的三分之二时的集电值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为极电流即为ICM。l5.集集-射极反向击穿电压射极反向击穿电压l当集当集-射极之间的电压射极之间的电压UCE超过一定的数值超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是25 C、基极开路时的击

55、穿电压基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。(1-105)l6. 集电极最大允许功耗集电极最大允许功耗PCM 集电极电流集电极电流IC l 流过三极管，流过三极管，l 所发出的焦耳所发出的焦耳l 热为：热为：lPC =ICUCE 必定导致结温必定导致结温l 上升，所以上升，所以PCl 有限制。有限制。lPC PCMlIClUCElICUCE=PCMlICMlU(BR)CEOl安全工作区安全工作区(1-106)l1.5 场效应晶体场效应晶体管管l场效应管与双极型晶体管不同，它是多子场效应管与双极型晶体管不同，它是多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好。导电，输入阻抗高，温度稳定性好。l结型场效应管结

56、型场效应管JFETl绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管MOSl场效应管有两种场效应管有两种:(1-107)lNl基底基底 ：N型半导体型半导体lPlPl两边是两边是P区区lG(栅栅极极)lS源极源极lD漏极漏极l一、结构一、结构l1.5.1 结型场效应管结型场效应管:l导电沟道导电沟道(1-108)lNlPlPlG(栅极栅极)lS源极源极lD漏极漏极lN沟道结型场效应管沟道结型场效应管lDlGlSlDlGlS(1-109)lPlNlNlG(栅极栅极)lS源极源极lD漏极漏极lP沟道结型场效应管沟道结型场效应管lDlGlSlDlGlS(1-110)l二、工作原理（以二、工作原理（以P沟道为例）沟道

57、为例）lUDS=0V时时lPlGlSlDlUDSlUGSlNlNlNlNlIDlPN结反偏，结反偏，UGS越大则耗尽越大则耗尽区越宽，导电沟区越宽，导电沟道越窄。道越窄。(1-111)lPlGlSlDlUDSlUGSlNlNlIDlUDS=0V时时lNlNlUGS越大耗尽区越宽，越大耗尽区越宽，沟道越窄，电阻越大。沟道越窄，电阻越大。l但当但当UGS较小时，耗较小时，耗尽区宽度有限，存在尽区宽度有限，存在导电沟道。导电沟道。DS间相当间相当于线性电阻。于线性电阻。(1-112)lPlGlSlDlUDSlUGSlNlNlUDS=0时时lUGS达到一定值时达到一定值时（夹断电压夹断电压VP）,耗耗尽区碰到一起，尽区碰到一起，DS间被夹断，间被夹断，这时，即这时，即使使UDS 0V，漏极电漏极电流流ID=0A。lID(1-113)lPlGlSlDlUDSlUGSlUGS0、UGDVP时时耗尽区的形状耗尽区的形状lNlNl越靠近漏端，越靠近漏端，PN结反压越大结反压越大lID