汽车电工电子技术课件

第五章常用半导体器件第一节PN结及其单向导电性第二节半导体二极管第三节特殊二极管第四节晶体管第五节场效应晶体管第六节半导体器件在汽车中的应用第五章常用半导体器件第一节PN结及其单向导电性半导体是四价元素，目前用得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。Si硅原子5.1

PN结及其单向导电性5.1.1本征半导体1.半导体+4返回半导体是四价元素，目前用得最多的半导体是硅和锗，它们的最外层+4

(1)纯净的、具有晶体结构的半导体称为本征半导体。(2)特点：＊有两种载流子参与导电(空穴、电子)，且导电能力微弱。2.本征半导体＊具有热敏、光敏特性T↑

导电能力↑光照↑导电能力↑＊掺入少量杂质导电能力会大大增强。+4(1)纯净的、具有晶体结构的半导体称为本征半磷原子硅原子+N型硅表示+4+5+4+4硅或锗+少量磷N型半导体多余电子5.1.2杂质半导体1.N型半导体N型半导体中电子为多数载流子，空穴为少数载流子。磷原子硅原子+N型硅表示+4+5+4+4硅或锗+少量磷硼原子P型硅表示+4+4+4+3硅原子硅或锗+少量硼P型半导体多余空穴2.P型半导体P型半导体中空穴为多子，电子为少子。硼原子P型硅表示+4+4+4+3硅原子硅或锗+少量硼P5.1.3PN结的形成扩散运动空间电荷区削弱内电场漂移运动内电场动态平衡－－－－－－－－－－－－－－－－P内电场电荷区空间扩散运动漂移运动N5.1.3PN结的形成扩散运动空间电荷区削弱内电场外电场方向与内电场方向相反

空间电荷区(耗尽层)变薄

扩散＞漂移导通电流很大,呈低阻态。5.1.4.PN结的单向导电性－－－－－－－－－－－－－－－－PN内电场外电场加正向电压（正偏）P（+）N（－）少子形成的电流，可忽略。外电场方向与内电场方向相反外电场与内电场相同耗尽层加厚

漂移＞扩散少子形成反向电流IR，很小，呈高阻态。N－－－－－－－－－－－－－－－－P内电场外电场加反向电压（反偏）P（－）N（+）PN结正偏，导通；PN结反偏，截止外电场与内电场相同N－－－－－－－－－－－－－－－－P内P端－阳极(正极)N端－阴极(负极)5.2

半导体二极管5.2.1半导体二极管的结构将PN结进行封装并接出引脚，就形成了二极管。+(阳极)(阴极)VD正极负极返回P端－阳极(正极)5.2半导体二极管5.2.1半导体UI导通压降:硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。反向击穿电压U(BR)死区电压硅管0.5V,锗管0.1V。反向漏电流(很小，A级)5.2.2半导体二极管的伏安特性E+-mAVE+-µAVUI导通压降:硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。5.2.3半导体二极管的主要参数1.最大整流电流IF二极管允许通过的最大正向平均电流。2.最高反向工作电压URM

保证二极管不被击穿允许加的最大反向电压。3.最大反向饱和电流IR室温下，二极管加最高反向电压时的反向电流，与温度有关。5.2.3半导体二极管的主要参数1.最大整流电流IF5.2.4半导体二极管的应用都是利用二极管的单向导电性(即开关特性)二极管的等效电路0.7或0.3VAB正向等效电路

(理想化)

-+当UA>UB时AB反向等效电路

当UB>UA时考虑导通管压降5.2.4半导体二极管的应用都是利用二极管的单向导电性(RL(1)单相半波整流电路正半周(0～π)a(+)b(－)VD导通；VDu2uo～u1abu2π2π3πuoπ2π3π负半周(π～２π)a(－)b(＋)VD截止；uo=u2ωtωtuo=0Uo=0.45

U21.整流：把交流电变换为(单向脉动的)直流电的过程。RL(1)单相半波整流电路正半周(0～π)VDu2u(2)单相桥式整流电路VD1～u2uou1RLabVD2VD3VD4正半周(０～π)a(＋)b(－)电流方向负半周(π～２π)a(－)b(＋)电流方向u2π2π3πuoπ2π3πωtωtUo=0.9

U2(2)单相桥式整流电路VD1～u2uou1RLabVD2V单相桥式整流电路其它画法RLD1D3D2D4u2uou2uo+

–

集成硅整流桥：~+~-

+–单相桥式整流电路其它画法RLD1D3D2D4u2uou2uo滤波电路RLCu2tuOt无滤波电容时的波形加入滤波电容时的波形滤波电路RLCu2tuOt无滤波电容加入滤波电容三端集成稳压器内部电路：串联型晶体管稳压电路类型：W7800系列——稳定正电压

W7805输出+5VW7809输出+9VW7812输出+12VW7815输出+15VW7900系列——稳定负电压

W7905输出-5VW7909输出-9VW7912输出-12VW7915输出-15V三端集成稳压器内部电路：串联型晶体管稳压电路1端:输入端2端:公共端3端:输出端W7800系列稳压器外形及接线图123+_W7805UI+_Uo132CI0.1~1FCo1µF+10V+5VCI:消除自激振荡Co:削弱高频噪声1端:输入端W7800系列稳压器外形及接线图123+W780电源变压器:将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。整流电路:将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。滤波电路:将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。直流稳压电源的组成：整流电路滤波电路稳压电路整流电路滤波电路稳压电路u1u2u3u4uo3W7812123W7912+A12B电源变压器:将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。整例、如图，E＝6V，二极管正向压降忽略不计，画出uo波形。EVD1uiEVD2Rui/V10ωtOuo6－6ui>E，VD1导通，VD2截止

uo=E=6V－E<ui<E，VD1、VD2截止，

uo=uiuoωtui<－E，

VD2导通，VD1截止

uo=－E=－6V6O2.限幅：将输出电压限制在某一数值上。例、如图，E＝6V，二极管正向压降忽略不计，画出uo波VD1率先导通，

UF＝3V－0.3V＝2.7V(箝位)VD2截止(隔离)例、二极管组成电路如图，设二极管导通电压为0.3V，试求输出电压UF。+3VUF－12VR0VVD1VD23.箝位：把某点的电位箝制在某一数值上。VD1受的正向电压高，VD1率先导通，VD2截止(隔离)例、二极管组成电路4.续流二极管的续流保护VT由截止到导通时VT由导通到截止时4.续流二极管的续流保护VT由截止到导通时VT由导通例1：已知ui=10sinωtV，画输出波形。VDuiuo6ui/VωtuoωtVDuiuouoωtOOO例1：已知ui=10sinωtV，画输出波形。VDuiuiuo6ui/VωtuoωtuiuouoωtOOOuiuo6ui/VωtuoωtuiuouoωtOOO例2：已知ui=6sinωtV，E

=3V，画输出波形。EVDuiuoui≥EVD截止uo=uiui<EVD导通uo=E36ui/Vωt3uoωtOO例2：已知ui=6sinωtV，E=3V，画输出波形。IZmax稳压二极管符号UIUZIZ稳压二极管特性曲线IZmin当稳压二极管工作在反向击穿状态下,当工作电流IZ在Izmax和

Izmin之间时,其两端电压近似为常数正向同二极管稳定电流稳定电压5.3

特殊二极管5.3.1稳压二极管的结构它是一种特殊制造的硅平面二极管。返回IZmax稳压二极管符号UIUZIZ稳压二极管特性曲线IZm例1、如图，已知UZ=10V，负载电压UL（）（Ａ）5Ｖ（Ｂ）10Ｖ（Ｃ）15Ｖ（Ｄ）20ＶAVS20V15kΩ5kΩUL稳压管的工作条件（１）必须工作在反向击穿状态。（２）电路中应有限流电阻，以保证反向电流不超过允许范围。例1、如图，已知UZ=10V，负载电压UL（）例2、已知ui=6sinωt，UZ=3V，画输出波形。VSuiuo6ui/Vωt3uoωt3OO例2、已知ui=6sinωt，UZ=3V，画输出波形。例3：图示电路，UI＝30V，R1＝1kΩ，RL＝2kΩ，稳压管UZ＝10V,稳定电流范围IZmax＝20mA，IZmin＝5mA，试分析UI波动10％时，电路能否正常工作？若波动30％，能否正常工作？UO

UI

R1RLUI波动10％能正常工作UI波动30％波动>－30%能正常工作，>+30%不能正常工作。则UI为(33~27)V则UI为(39~21)V例3：图示电路，UI＝30V，R1＝1kΩ，RL＝2kΩ，解：UO

20V例4：稳压值分别为5V、7V的两个稳压管，组成图示电路输出电压是多少？稳压管正向电压0.7V。VS1、VS2都稳压UO＝5V+7V＝12VUO

20VVS1、VS2都正向导通UO＝0.7V+0.7V＝1.4VUO

3VVS1、VS2都反向截止UO＝3VVS1稳压、VS2正向导通UO＝7V+0.7V＝7.7VVS1率先稳压，令UO＝5VVS2反向截止UO

20VUO

20V解：UO20V例4：稳压值分别为5V、7V的两个稳压管，5.3.2发光二极管发光二极管是一种将电能转换为光能的半导体器件，简称为LED。当LED正向导通时，发光；反向截止不发光。发光二极管的发光颜色取决于使用的半导体材料。发光二极管在正向偏置时导通管压降较大，通常为1.5V～2.5V。使用时，电路中必须串接限流电阻。符号5.3.2发光二极管发光二极管是一种将电能转换汽车中的高位刹车灯RRRR+UBR的选择使发光二极管电流小于20mA发光二极管的正向工作电压一般在1.7～2.1V汽车中的高位刹车灯RRRR+UBR的选择使发光二极管电流小于5.3.3光敏二极管光敏二极管(或称光电二极管)是一种将光能转换成电流的器件。其PN结封装在具有透明聚光窗的管壳内。当光敏二极管的PN结接受光线照射时，可以成对地产生大量的电子和空穴，这些载流子在反向偏置下可以产生反向漂移电流，反向电流的大小与光照强度成正比。符号5.3.3光敏二极管光敏二极管(或称光电二极5.4晶体管(双极型三极管)5.4.1晶体管的构造和分类BECNNP基极发射极集电极NPN型PNP集电极基极发射极BCEPNP型BECBEC返回5.4晶体管(双极型三极管)5.4.1晶体管的构造和分基区集电区发射区基极集电极发射极集电结发射结NPN型集电结体积大。特点：发射区参杂浓度很大，基区薄且浓度低，基区集电区发射区基极集电极发射极集电结发射结NPN型集电结BECNNPEBRBIEIB＋＋＋－＋－－－＋＋＋＋－－－－5.4.2晶体管的电流分配及放大作用1.晶体管内部载流子的运动规律进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IB，多数扩散到集电结。EcRC发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。BECNNPEBRBIEIB＋＋＋－＋－－－＋＋＋＋－－－－BECNNPEBRBEcIE从基区扩散来的电子漂移进入集电结而被收集，形成IC。ICICIB要使三极管能放大电流，必须使发射结正偏，集电结反偏。＋＋＋－＋－－－＋＋＋＋－－－－BECNNPEBRBEcIE从基区扩散来的电子漂移进入集电结基极电流很小的变化，将引起集电极电流一个很大的变化。直流电流放大系数交流电流放大系数IBRBEBICRCECIE2.晶体管的电流分配重要参数通用基极电流很小的变化，将引起集电极电流一个很大的变化。直流电流晶体管放大原理的小结：*发射区参杂浓度很大——有利于多子发射*基区薄且浓度低——决定基区扩散》复合，从而使IC

》

IB*集电结体积大——有利于收集1.放大的实质是控制，是小控大，弱控强。2.放大的内因是晶体管的内部特点。3.放大的外因是正确的供电极性。发射结正偏，集电结反偏。晶体管放大原理的小结：*发射区参杂浓度很大——有利于多子发射IB与UBE的关系曲线（同二极管）IB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1V死区电压，硅管0.5V工作压降：硅管UBE0.7V5.4.3晶体管的特性曲线1.输入特性曲线IB与UBE的关系曲线（同二极管）IB(A)UBE(V2.输出特性(IC与UCE的关系曲线)IC(mA)1234UCE(V)3691240A60AQQ’=IC/

IB=2mA/40A=50=IC/

IB

=(3-2)mA/(60-40)A=50=IC/

IB=3mA/60A=502.输出特性(IC与UCE的关系曲线)IC(mA)12输出特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A线性放大区：发射结正偏，集电结反偏，IC只与IB有关，IC=IB,且

IC=

IB。饱和区：发射结正偏，集电结正偏，IB增加IC几乎不变，已达饱和，即无电流放大作用。小功率硅管的UCE0.3V，UBE0.7V。截止区:发射结反偏，集电结反偏。UBE<死区电压，IB=0，IC=ICEO0，无电流放大作用。输出特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=(2)极间反向电流3.晶体管主要参数(1)

电流放大系数：选通常在30～80为宜集基反向饱和电流ICBO集射间穿透电流ICEOICBOICEO易受温度影响(2)极间反向电流3.晶体管主要参数(1)电流放大系数(3)极限参数IC/mAUCE/V01040203012453IB＝10μAIB＝20μAIB＝40μAIB＝60μAIB＝80μAIB＝100μAICMPCMUCEO(BR)(3)极限参数IC/mAUCE/V01040203012(4)温度对晶体管的影响*温度对ICEO、ICBO的影响

ICEO、ICBO随温度上升急剧增加，温度每升高10℃，ICBO约增加一倍。温度对锗管的影响比较大。*温度对β

的影响温度增加，β

随之增加。*温度对UBE

的影响温度增加，UBE

随之减少。(4)温度对晶体管的影响*温度对ICEO、ICBO的影响例1：有三只晶体管，分别为锗管β＝150，ICBO＝2μA；硅管β＝100，ICBO＝1μA；硅管β＝40，ICEO＝41μA；试从β和温度稳定性选择一只最佳的管子。解：

β

值大，但ICBO也大，温度稳定性较差；β值较大，ICBO＝1μA，ICEO＝101μA；β

值较小，ICEO＝41μA，ICBO＝1μA。、ICBO相等，但的β

较大，故较好。例1：有三只晶体管，分别为锗管β＝150，ICBO例2：由放大电路中的晶体管各管脚电位判定晶体管属性(1)

A:1VB：0.3VC:3V(2)A:－0.2VB:0VC:－3V如何区分硅管和锗管如何区分NPN、PNP管如何区分三个极A.︱UBE︳≈0.2V(锗管）︱UBE︳≈0.7V(硅管）B.步骤：1.区分硅管、锗管，并确定C极（以相近两个电极的电压差为依据，

UBE硅＝0.7V／UBE锗＝0.2V～0.3V）2.区分NPN、PNP管（NPN：UC最高

，PNP：UC最低

）3.区分三极（NPN：UC>UB>UE

PNP：UC<UB<UE）解：(1)硅管、NPN管A：基极；B:发射极；C:集电极(2)锗管、PNP管A:基极；B:发射极；C:集电极例2：由放大电路中的晶体管各管脚电位判定晶体管属性如何区分硅例3：已知某放大电路中的晶体管三个电极的对

地电压，试判断它们的极性、材料、并确

定三个电极。︱UBE︳≈0.3V(锗管）︱UBE︳≈0.7V(硅管）VT6V2V2.7V（1）硅管、NPN管集电极发射极基极例3：已知某放大电路中的晶体管三个电极的对

VT6V5.3V2.7V发射极基极集电极（3）硅管、PNP管VT0V－0.3V5V基极发射极集电极（2）锗管、NPN管②③①③②①VT6V5.3V2.7V发射极基极集例4：判断晶体管状态。0.7V5V0V－5.3V0V－6V10.75V10.3V10VUBE＝0.7V，UCE＝5V放大状态UBE＝0.7V，UCE＝6V放大状态UBE＝0.75V，UCE＝0.3V饱和状态例4：判断晶体管状态。0.7V5V0V－5.3V0V－6V10.3V－5V0V4.7V4.7V5V－1.3V－10V－1VUBE＝0.3V，UCE＝－5V截止状态UBE＝－0.3V，UCE＝－0.3V饱和状态UBE＝－0.3V，UCE＝－9V放大状态0.3V－5V0V4.7V4.7V5V－1.3V－10V－1例5：晶体管RCUo＋UCCRBUiVT当Ui<0.5V时，VT截止iB≈iC=0Uo=UCC=UoH当Ui>0.5V，iB≥IBS=UCC/βRCUo=UoL≈0.3V

BE、BC正偏，VT饱和BCE当0<iB<IBS，VT放大BCE只要用Ui的高、低电平控制三极管，使之工作在截止、饱和状态，就可以控制它的开关状态，并可在输出端得到高低电平。例5：晶体管RCUo＋UCCRBUiVT当Ui<0.5V开关合向aIB＝5／RB1＝5／500mA

＝0.01mAUB＞0IBS＝15／βRC=15／100×5mA＝0.03mA0<IB<IBS，T处于放大状态例6：三极管组成电路如图，已知β＝100，RB1=500kΩ，RB2=50kΩ，RC=5kΩ，试求开关S合向a、b、c时三极管所处的状态。（UBE＝0）开关合向bIB＝5V／RB2

＝5V／50mA

＝0.1mAUB＞0IBS＝15V／βRC＝0.03mA

IB>IBS，VT处于饱和状态RC15Vabc5V－1.5VRB1RB2解：开关合向cIB≈0IC≈0VT处于截止状态开关合向aIB＝5／RB1＝5／500mAUB＞0IBS＝晶体管作用的小结：三个区域、两种作用。1)线性放大区——有放大作用2)饱和区或截止区——有开关作用传感器执行器放大器放大器截止状态开关断开饱和状态开关闭合控制器ECU晶体管作用的小结：三个区域、两种作用。1)线性放大区——有例：汽车中的全自动空调的鼓风机控制F2N23E9R3R2R1340130M手动空调控制鼓风机大功率晶体管取代多掷开关例：汽车中的全自动空调的鼓风机控制F2N23E9R3R2R1UU1U2UNn他励自励UC电压调节器的基本原理电压调节：利用三极管的开关特性，控制磁场电流的接通与切断。UU1U2UNn他励自励UC电压调节器的基本原理电压调节：返回场效应晶体管是用输入回路的电场效应来控制半导体中的多数载流子，使流过半导体内的电流大小随电场强弱而变化，形成电压控制其导电的一种半导体器件。5.5

场效应晶体管返回返回场效应晶体管是用输入回路的电场效应来控制半导体中的多数载PN＋N＋GSDN区SiO2绝缘层源极栅极漏极金属铝P型衬底GSDBB5.5.1N沟道增强型MOS管1.结构PN＋N＋GSDN区SiO2绝缘层源极栅极漏极金属铝P型衬底特性曲线UGS＝0，ID＝0UGS>开启电压形成导电沟道ID随UGS的增加而增大漏极特性曲线可变电阻区夹断区恒流区ID/mAUDS/VUGS＝2VUGS＝5VUGS＝6V场效应管是一种电压控制电流的器件OIDmAUDSUGSGSDRDV2.工作原理特性曲线UGS＝0，ID＝0漏极特性曲线可变电阻区夹断区转移特性曲线IDUGSUGS（th）开启电压固定一个UDS，ID和UGS的关系曲线，称为转移特性曲线。式中IDO为漏极饱和电流在一定的漏－源电压UDS下，使管子由不导通变为导通的临界栅源电压称为开启电压UGS(th）。O转移特性曲线IDUGSUGS（th）开启电压固定5.5.2N沟道耗尽型场效应管PN+N+GSDGSDBB＋＋＋＋N型沟道耗尽型管子的栅源电压，在一定范围内正、负值均可控制漏极电流的大小。耗尽型场效应管在制造时导电沟道就已形成5.5.2N沟道耗尽型场效应管PN+N+GSDGSDBB＋特性曲线ID(mA)UDS(V)UGS＝－0.8VUGS＝0VUGS＝0.2VOUGS（off）IDUGS夹断电压漏极特性曲线转移特性曲线当UGS达到一定负值时，N型导电沟道消失，ID=0，称场效应晶体管处于夹断状态。O特性曲线ID(mA)UDS(V)UGS＝－0.8VUG5.5.3主要参数及使用注意事项1．主要参数开启电压UGS（th）：在UDS为某一固定值时，形成ID所需要的最小|UGS|值。夹断电压UGS（off）：在UDS为某一固定值时，使ID为某一微小电流（便于测量）所需要的UGS值。饱和漏电流IDSS：指在UGS＝0、UDS＝10V时，使管子出现预夹断时的漏极电流。5.5.3主要参数及使用注意事项1．主要参数开启电压低频跨导gm：在UGS为某一固定值时，ID的微小变化量和引起它变化的UGS微小变化量之间的比值，单位为西门子（S）2.使用注意事项管子保存和使用不当时，感应电压过高极易造成管子击穿。存放时应使三个电极短接。在焊接时，烙铁要有良好接地。低频跨导gm：在UGS为某一固定值时，ID的微小变化量名称项目晶体管场效应管载流子两种不同的极性的载流子（电子与空穴）同时参与导电，故称双极型晶体管只有一种极性的载流子（电子或空穴）参与导电故称单极型晶体管控制方式电流控制电压控制对应电极发射极E基极B集电极C 源极S 栅极G 漏极D类型NPN型和PNP型N沟道和P沟道输入电阻102~104Ω107~1014Ω热稳定性较差好制造工艺较复杂简单场效应管与晶体管的对比名称项目晶体管场效应管载流子两种不同第五章常用半导体器件第一节PN结及其单向导电性第二节半导体二极管第三节特殊二极管第四节晶体管第五节场效应晶体管第六节半导体器件在汽车中的应用第五章常用半导体器件第一节PN结及其单向导电性半导体是四价元素，目前用得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。Si硅原子5.1

PN结及其单向导电性5.1.1本征半导体1.半导体+4返回半导体是四价元素，目前用得最多的半导体是硅和锗，它们的最外层+4

(1)纯净的、具有晶体结构的半导体称为本征半导体。(2)特点：＊有两种载流子参与导电(空穴、电子)，且导电能力微弱。2.本征半导体＊具有热敏、光敏特性T↑

导电能力↑光照↑导电能力↑＊掺入少量杂质导电能力会大大增强。+4(1)纯净的、具有晶体结构的半导体称为本征半磷原子硅原子+N型硅表示+4+5+4+4硅或锗+少量磷N型半导体多余电子5.1.2杂质半导体1.N型半导体N型半导体中电子为多数载流子，空穴为少数载流子。磷原子硅原子+N型硅表示+4+5+4+4硅或锗+少量磷硼原子P型硅表示+4+4+4+3硅原子硅或锗+少量硼P型半导体多余空穴2.P型半导体P型半导体中空穴为多子，电子为少子。硼原子P型硅表示+4+4+4+3硅原子硅或锗+少量硼P5.1.3PN结的形成扩散运动空间电荷区削弱内电场漂移运动内电场动态平衡－－－－－－－－－－－－－－－－P内电场电荷区空间扩散运动漂移运动N5.1.3PN结的形成扩散运动空间电荷区削弱内电场外电场方向与内电场方向相反

空间电荷区(耗尽层)变薄

扩散＞漂移导通电流很大,呈低阻态。5.1.4.PN结的单向导电性－－－－－－－－－－－－－－－－PN内电场外电场加正向电压（正偏）P（+）N（－）少子形成的电流，可忽略。外电场方向与内电场方向相反外电场与内电场相同耗尽层加厚

漂移＞扩散少子形成反向电流IR，很小，呈高阻态。N－－－－－－－－－－－－－－－－P内电场外电场加反向电压（反偏）P（－）N（+）PN结正偏，导通；PN结反偏，截止外电场与内电场相同N－－－－－－－－－－－－－－－－P内P端－阳极(正极)N端－阴极(负极)5.2

半导体二极管5.2.1半导体二极管的结构将PN结进行封装并接出引脚，就形成了二极管。+(阳极)(阴极)VD正极负极返回P端－阳极(正极)5.2半导体二极管5.2.1半导体UI导通压降:硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。反向击穿电压U(BR)死区电压硅管0.5V,锗管0.1V。反向漏电流(很小，A级)5.2.2半导体二极管的伏安特性E+-mAVE+-µAVUI导通压降:硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。5.2.3半导体二极管的主要参数1.最大整流电流IF二极管允许通过的最大正向平均电流。2.最高反向工作电压URM

保证二极管不被击穿允许加的最大反向电压。3.最大反向饱和电流IR室温下，二极管加最高反向电压时的反向电流，与温度有关。5.2.3半导体二极管的主要参数1.最大整流电流IF5.2.4半导体二极管的应用都是利用二极管的单向导电性(即开关特性)二极管的等效电路0.7或0.3VAB正向等效电路

(理想化)

-+当UA>UB时AB反向等效电路

当UB>UA时考虑导通管压降5.2.4半导体二极管的应用都是利用二极管的单向导电性(RL(1)单相半波整流电路正半周(0～π)a(+)b(－)VD导通；VDu2uo～u1abu2π2π3πuoπ2π3π负半周(π～２π)a(－)b(＋)VD截止；uo=u2ωtωtuo=0Uo=0.45

U21.整流：把交流电变换为(单向脉动的)直流电的过程。RL(1)单相半波整流电路正半周(0～π)VDu2u(2)单相桥式整流电路VD1～u2uou1RLabVD2VD3VD4正半周(０～π)a(＋)b(－)电流方向负半周(π～２π)a(－)b(＋)电流方向u2π2π3πuoπ2π3πωtωtUo=0.9

U2(2)单相桥式整流电路VD1～u2uou1RLabVD2V单相桥式整流电路其它画法RLD1D3D2D4u2uou2uo+

–

集成硅整流桥：~+~-

+–单相桥式整流电路其它画法RLD1D3D2D4u2uou2uo滤波电路RLCu2tuOt无滤波电容时的波形加入滤波电容时的波形滤波电路RLCu2tuOt无滤波电容加入滤波电容三端集成稳压器内部电路：串联型晶体管稳压电路类型：W7800系列——稳定正电压

W7805输出+5VW7809输出+9VW7812输出+12VW7815输出+15VW7900系列——稳定负电压

W7905输出-5VW7909输出-9VW7912输出-12VW7915输出-15V三端集成稳压器内部电路：串联型晶体管稳压电路1端:输入端2端:公共端3端:输出端W7800系列稳压器外形及接线图123+_W7805UI+_Uo132CI0.1~1FCo1µF+10V+5VCI:消除自激振荡Co:削弱高频噪声1端:输入端W7800系列稳压器外形及接线图123+W780电源变压器:将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。整流电路:将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。滤波电路:将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。直流稳压电源的组成：整流电路滤波电路稳压电路整流电路滤波电路稳压电路u1u2u3u4uo3W7812123W7912+A12B电源变压器:将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。整例、如图，E＝6V，二极管正向压降忽略不计，画出uo波形。EVD1uiEVD2Rui/V10ωtOuo6－6ui>E，VD1导通，VD2截止

uo=E=6V－E<ui<E，VD1、VD2截止，

uo=uiuoωtui<－E，

VD2导通，VD1截止

uo=－E=－6V6O2.限幅：将输出电压限制在某一数值上。例、如图，E＝6V，二极管正向压降忽略不计，画出uo波VD1率先导通，

UF＝3V－0.3V＝2.7V(箝位)VD2截止(隔离)例、二极管组成电路如图，设二极管导通电压为0.3V，试求输出电压UF。+3VUF－12VR0VVD1VD23.箝位：把某点的电位箝制在某一数值上。VD1受的正向电压高，VD1率先导通，VD2截止(隔离)例、二极管组成电路4.续流二极管的续流保护VT由截止到导通时VT由导通到截止时4.续流二极管的续流保护VT由截止到导通时VT由导通例1：已知ui=10sinωtV，画输出波形。VDuiuo6ui/VωtuoωtVDuiuouoωtOOO例1：已知ui=10sinωtV，画输出波形。VDuiuiuo6ui/VωtuoωtuiuouoωtOOOuiuo6ui/VωtuoωtuiuouoωtOOO例2：已知ui=6sinωtV，E

=3V，画输出波形。EVDuiuoui≥EVD截止uo=uiui<EVD导通uo=E36ui/Vωt3uoωtOO例2：已知ui=6sinωtV，E=3V，画输出波形。IZmax稳压二极管符号UIUZIZ稳压二极管特性曲线IZmin当稳压二极管工作在反向击穿状态下,当工作电流IZ在Izmax和

Izmin之间时,其两端电压近似为常数正向同二极管稳定电流稳定电压5.3

特殊二极管5.3.1稳压二极管的结构它是一种特殊制造的硅平面二极管。返回IZmax稳压二极管符号UIUZIZ稳压二极管特性曲线IZm例1、如图，已知UZ=10V，负载电压UL（）（Ａ）5Ｖ（Ｂ）10Ｖ（Ｃ）15Ｖ（Ｄ）20ＶAVS20V15kΩ5kΩUL稳压管的工作条件（１）必须工作在反向击穿状态。（２）电路中应有限流电阻，以保证反向电流不超过允许范围。例1、如图，已知UZ=10V，负载电压UL（）例2、已知ui=6sinωt，UZ=3V，画输出波形。VSuiuo6ui/Vωt3uoωt3OO例2、已知ui=6sinωt，UZ=3V，画输出波形。例3：图示电路，UI＝30V，R1＝1kΩ，RL＝2kΩ，稳压管UZ＝10V,稳定电流范围IZmax＝20mA，IZmin＝5mA，试分析UI波动10％时，电路能否正常工作？若波动30％，能否正常工作？UO

UI

R1RLUI波动10％能正常工作UI波动30％波动>－30%能正常工作，>+30%不能正常工作。则UI为(33~27)V则UI为(39~21)V例3：图示电路，UI＝30V，R1＝1kΩ，RL＝2kΩ，解：UO

20V例4：稳压值分别为5V、7V的两个稳压管，组成图示电路输出电压是多少？稳压管正向电压0.7V。VS1、VS2都稳压UO＝5V+7V＝12VUO

20VVS1、VS2都正向导通UO＝0.7V+0.7V＝1.4VUO

3VVS1、VS2都反向截止UO＝3VVS1稳压、VS2正向导通UO＝7V+0.7V＝7.7VVS1率先稳压，令UO＝5VVS2反向截止UO

20VUO

20V解：UO20V例4：稳压值分别为5V、7V的两个稳压管，5.3.2发光二极管发光二极管是一种将电能转换为光能的半导体器件，简称为LED。当LED正向导通时，发光；反向截止不发光。发光二极管的发光颜色取决于使用的半导体材料。发光二极管在正向偏置时导通管压降较大，通常为1.5V～2.5V。使用时，电路中必须串接限流电阻。符号5.3.2发光二极管发光二极管是一种将电能转换汽车中的高位刹车灯RRRR+UBR的选择使发光二极管电流小于20mA发光二极管的正向工作电压一般在1.7～2.1V汽车中的高位刹车灯RRRR+UBR的选择使发光二极管电流小于5.3.3光敏二极管光敏二极管(或称光电二极管)是一种将光能转换成电流的器件。其PN结封装在具有透明聚光窗的管壳内。当光敏二极管的PN结接受光线照射时，可以成对地产生大量的电子和空穴，这些载流子在反向偏置下可以产生反向漂移电流，反向电流的大小与光照强度成正比。符号5.3.3光敏二极管光敏二极管(或称光电二极5.4晶体管(双极型三极管)5.4.1晶体管的构造和分类BECNNP基极发射极集电极NPN型PNP集电极基极发射极BCEPNP型BECBEC返回5.4晶体管(双极型三极管)5.4.1晶体管的构造和分基区集电区发射区基极集电极发射极集电结发射结NPN型集电结体积大。特点：发射区参杂浓度很大，基区薄且浓度低，基区集电区发射区基极集电极发射极集电结发射结NPN型集电结BECNNPEBRBIEIB＋＋＋－＋－－－＋＋＋＋－－－－5.4.2晶体管的电流分配及放大作用1.晶体管内部载流子的运动规律进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IB，多数扩散到集电结。EcRC发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。BECNNPEBRBIEIB＋＋＋－＋－－－＋＋＋＋－－－－BECNNPEBRBEcIE从基区扩散来的电子漂移进入集电结而被收集，形成IC。ICICIB要使三极管能放大电流，必须使发射结正偏，集电结反偏。＋＋＋－＋－－－＋＋＋＋－－－－BECNNPEBRBEcIE从基区扩散来的电子漂移进入集电结基极电流很小的变化，将引起集电极电流一个很大的变化。直流电流放大系数交流电流放大系数IBRBEBICRCECIE2.晶体管的电流分配重要参数通用基极电流很小的变化，将引起集电极电流一个很大的变化。直流电流晶体管放大原理的小结：*发射区参杂浓度很大——有利于多子发射*基区薄且浓度低——决定基区扩散》复合，从而使IC

》

IB*集电结体积大——有利于收集1.放大的实质是控制，是小控大，弱控强。2.放大的内因是晶体管的内部特点。3.放大的外因是正确的供电极性。发射结正偏，集电结反偏。晶体管放大原理的小结：*发射区参杂浓度很大——有利于多子发射IB与UBE的关系曲线（同二极管）IB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1V死区电压，硅管0.5V工作压降：硅管UBE0.7V5.4.3晶体管的特性曲线1.输入特性曲线IB与UBE的关系曲线（同二极管）IB(A)UBE(V2.输出特性(IC与UCE的关系曲线)IC(mA)1234UCE(V)3691240A60AQQ’=IC/

IB=2mA/40A=50=IC/

IB

=(3-2)mA/(60-40)A=50=IC/

IB=3mA/60A=502.输出特性(IC与UCE的关系曲线)IC(mA)12输出特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A线性放大区：发射结正偏，集电结反偏，IC只与IB有关，IC=IB,且

IC=

IB。饱和区：发射结正偏，集电结正偏，IB增加IC几乎不变，已达饱和，即无电流放大作用。小功率硅管的UCE0.3V，UBE0.7V。截止区:发射结反偏，集电结反偏。UBE<死区电压，IB=0，IC=ICEO0，无电流放大作用。输出特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=(2)极间反向电流3.晶体管主要参数(1)

电流放大系数：选通常在30～80为宜集基反向饱和电流ICBO集射间穿透电流ICEOICBOICEO易受温度影响(2)极间反向电流3.晶体管主要参数(1)电流放大系数(3)极限参数IC/mAUCE/V01040203012453IB＝10μAIB＝20μAIB＝40μAIB＝60μAIB＝80μAIB＝100μAICMPCMUCEO(BR)(3)极限参数IC/mAUCE/V01040203012(4)温度对晶体管的影响*温度对ICEO、ICBO的影响

ICEO、ICBO随温度上升急剧增加，温度每升高10℃，ICBO约增加一倍。温度对锗管的影响比较大。*温度对β

的影响温度增加，β

随之增加。*温度对UBE

的影响温度增加，UBE

随之减少。(4)温度对晶体管的影响*温度对ICEO、ICBO的影响例1：有三只晶体管，分别为锗管β＝150，ICBO＝2μA；硅管β＝100，ICBO＝1μA；硅管β＝40，ICEO＝41μA；试从β和温度稳定性选择一只最佳的管子。解：

β

值大，但ICBO也大，温度稳定性较差；β值较大，ICBO＝1μA，ICEO＝101μA；β

值较小，ICEO＝41μA，ICBO＝1μA。、ICBO相等，但的β

较大，故较好。例1：有三只晶体管，分别为锗管β＝150，ICBO例2：由放大电路中的晶体管各管脚电位判定晶体管属性(1)

A:1VB：0.3VC:3V(2)A:－0.2VB:0VC:－3V如何区分硅管和锗管如何区分NPN、PNP管如何区分三个极A.︱UBE︳≈0.2V(锗管）︱UBE︳≈0.7V(硅管）B.步骤：1.区分硅管、锗管，并确定C极（以相近两个电极的电压差为依据，

UBE硅＝0.7V／UBE锗＝0.2V～0.3V）2.区分NPN、PNP管（NPN：UC最高

，PNP：UC最低

）3.区分三极（NPN：UC>UB>UE

PNP：UC<UB<UE）解：(1)硅管、NPN管A：基极；B:发射极；C:集电极(2)锗管、PNP管A:基极；B:发射极；C:集电极例2：由放大电路中的晶体管各管脚电位判定晶体管属性如何区分硅例3：已知某放大电路中的晶体管三个电极的对

地电压，试判断它们的极性、材料、并确

定三个电极。︱UBE︳≈0.3V(锗管）︱UBE︳≈0.7V(硅管）VT6V2V2.7V（1）硅管、NPN管集电极发射极基极例3：已知某放大电路中的晶体管三个电极的对

VT6V5.3V2.7V发射极基极集电极（3）硅管、PNP管VT0V－0.3V5V基极发射极集电极（2）锗管、NPN管②③①③②①VT6V5.3V2.7V发射极基极集例4：判断晶体管状态。0.7V5V0V－5.3V0V－6V10.75V10.3V10VUBE＝0.7V，UCE＝5V放大状态UBE＝0.7V，UCE＝6V放大状态UBE＝0.75V，UCE＝0.3V饱和状态例4：判断晶体管状态。0.7V5V0V－5.3V0V－6V10.3V－5V0V4.7V4.7V5V－1.3V－10V－1VUBE＝0.3V，UCE＝－5V截止状态UBE＝－0.3V，UCE＝－0.3V饱和状态UBE＝－0.3V，UCE＝－9V放大状态0.3V－5V0V4.7V4.7V5V－1.3V－10V－1例5：晶体管RCUo＋UCCRBUiVT当Ui<0.5V时，VT截止iB≈iC=0Uo=UCC=UoH当Ui>0.5V，iB≥IBS=UCC/βRCUo=UoL≈0.3V

BE、BC正偏，VT饱和BCE当0<iB<IBS，VT放大BCE只要用Ui的高、低电平控制三极管，使之工作在截止、饱和状态，就可