半導體元件及其特征實用課件

實訓1常用半導體元件的識別與性能測試1.1半導體二極管1.2半導體三極管1.3場效應管1.4晶閘管第1章半導體元件及其特性返回主目錄實訓1常用半導體元件的識別與性能測試第1章第1章半導體元件及其特征

實訓1常用半導體元件的識別與性能測方法1用萬用表簡易判別二極管、三極管(一)實訓目的(1)認識常用晶體二極管和三極管的外形特征。(2)學會使用萬用表判別晶體二極管的極性和三極管的管腳。(3)熟悉用萬用表判別二極管和三極管的質量。第1章半導體元件及其特征實訓1常用半導體元件的識別與

(二)預習要求(1)預習PN結的外加正、反向電壓的工作原理和三極管電流放大原理。(2)預習萬用表電阻擋的使用方法。(三)實訓原理

1.二極管的外形特征（1）二極管共有兩根引腳，兩根引腳有正、負之分，在使用中兩根引腳不能接反，否則會損壞二極管或損壞電路中的其它元件。(二)預習要求（2）二極管的兩根引腳軸向伸出。（3）有一部分二極管外殼上標出二極管的電路符號，以便識別二極管的正負極引腳。

2．萬用表測試二極管的原理晶體二極管內部實質上是一個PN結。當外加正向電壓，也即P端電位高于N端電位時，二極管導通呈低電阻，當外加反向電壓，也即N端電位高于P端電位時，二極管截止呈高電阻。因此可應用萬用表的電阻擋鑒別二極管的極性和判別其質量的好壞。實圖1.1所示為萬用表電阻擋的等效電路。由圖可知，表外電路的電流方向從萬用表負端（-）流向正端（+），即萬用表處于電阻擋時，其（-）端為內電源的正極，（+）端為內電源的負極。（2）二極管的兩根引腳軸向伸出。半導體元件及其特征實用課件由等效電路圖可算出電阻擋在n倍率下輸出的短路電流值。測試時，可由指針偏轉角占全量程刻度的百分比θ（可通過指針所處直流電壓刻度位置估算之）估算流經被測元器件的直流電流。可用下式計算：I=θ(1.1)在測試小功率二極管時一般使用R×100(Ω)或R×1k(Ω)擋，不致?lián)p壞管子。

3.萬用表測試三極管的原理1）基極和管型的判斷三極管內部有兩個PN結，即集電結和發(fā)射結，實圖1.2（a）所示為NPN型三極管。與二極管相似，三極管內的PN結同樣具有單向導電性。由等效電路圖可算出電阻擋在n倍率下輸出的短因此可用萬用表電阻擋判別出基極b和管型。例如,NPN型三極管，當用黑表棒接基極b，用紅表棒分別搭試集電極c和發(fā)射極e，測的阻值均較小；反之，表棒位置交換后，測的阻值均較大。但在測試時未知電極和管型，因此對三個電極腳要調換測試，直到符合上述測量結果為止。然后，再根據在公共端電極上表棒所代表的電源極性，可判別出基極b和管型。如實圖1.2（b）所示。2）集電極和發(fā)射極的判別這可根據三極管的電流放大作用進行判別。實圖1.3所示的電路，當未接上Rb時,無IB，則IC=ICEO很小，測得c、e間電阻大；因此可用萬用表電阻擋判別出基極b和管型。例半導體元件及其特征實用課件靜態(tài)（直流）電流放大系數(shù)：三極管為共發(fā)射極接法，在集電極-發(fā)射極電壓UCE一定的條件下，由基極直流電流IB所引起的集電極直流電流與基極電流之比，稱為共發(fā)射極靜態(tài)（直流）電流放大系數(shù)，記作1所示為萬用表電阻擋的等效電路。N溝道增強型絕緣柵場效應管的工作原理=hFE本IBE+ICBO測量三極管的輸入特性方法2用逐點法測試二極管和三極管的特性曲線N溝道耗盡型絕緣柵場效應管的工作原理(2)為什么用萬用表不同電阻擋測二極管的正向（或反向）電阻值時，測得的阻值不同?場效應管工作時，不允許進入這個區(qū)域。這里還需指出，三極管的結構特點是它具有電流控制作用的內部依據，而發(fā)射結正向偏置、集電結反向偏置是它實現(xiàn)電流控制作用的外部條件。(6)最大漏極電流IDM：管子工作時，ID不允許超過這個值。二極管工作頻率與PN結的極間電容大小有關，容量越小，工作頻率越高。三極管根據基片的材料不同，分為鍺管和硅管兩大類，目前國內生產的硅管多為NPN型（3D系列），鍺管多為PNP型（3A系列）；(2)測反向伏安特性時，S、S′各與2、2′相接，電源E=30V，電流用直流微安擋測量。例如IB由40μA增加到50μA，IC從3.通過實訓，你能否回答下列問題?顯然，在漏源電壓UDS一定時，ID的大小是由導電溝道的寬窄（即電阻的大?。Q定的，當UGS=UGS（off）時，ID≈0。綜上所述，晶閘管導通條件是：陽極和陰極之間加正向電壓，控制極和陰極之間加正向電壓，陽極電流大于擎住電流。靜態(tài)（直流）電流放大系數(shù)：三極管為共發(fā)射極接當接上Rb，則有IB，而IC=βIB+ICEO，因此，IC顯然要增大，測得c、e間電阻比未接上Rb時為小。如果c、e調頭，三極管成反向運用，則β小，無論Rb接與不接，c、e間電阻均較大，因此可判斷出c和e極。例如，測量的管型是NPN型，若符合β大的情況，則與黑表棒相接的是集電極c。3）反向穿透電流ICEO的檢查ICEO的大小是衡量三極管質量的一個重要指標，要求越小越好。按產品指標是在UCE某定值下測ICEO，因此用萬用表電阻擋測試時，僅為一參考值測量方法仍如實圖1.3所示，此時基極應開路，根據指針偏轉角的百分比θ，由式（1.1）可估算出ICEO的大小。當接上Rb，則有IB，而IC=βIB+ICE4）共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)β的性能測試測試方法與2）中判別c、e極方法相似。由三極管電流放大倍數(shù)原理可知，在接Rb時測得阻值比未接Rb時為小，即θ角百分比越大，表明三極管的電流放大系數(shù)越大。在掌握上述一些測試方法后，即可判別二極管和三極管的PN結是否損壞，是開路還是短路。這是在實用上判斷管子是否良好所經常采用的簡便方法。應該指出，在用萬用表測量晶體管時，應該使用R×100(Ω)或R×1k(Ω)的電阻擋。若放在R×10k(Ω)擋上，則因萬用表內接有較高電壓的電池，有可能將PN結擊穿。若用R×1(Ω)擋，則因萬用表的等效電阻較小，會使過大的電流流過PN結，有可能會燒壞晶體管。4）共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)β的性能測試

(四)實訓設備和器件萬用表一只；二極管：2AP型，2CP型各一只；三極管：3AX31,3DG6各一只；電阻：100kΩ一只；壞的二極管、三極管若干只。(五)實訓內容

1．測試二極管的正、負極性和正反向電阻用萬用表電阻擋（R×100(Ω)或R×1k(Ω)擋）判別二極管的正、負極。

2．判別三極管的管腳和管型（NPN型和PNP型）（1）用萬用表電阻擋（R×100(Ω)或R×1k(Ω)擋）先判別基極b和管型。(四)實訓設備和器件（2）判別出集電極c和發(fā)射極e，測定ICEO和β的大小。（3）用萬用表測試壞的二極管和三極管，鑒別分析管子質量和損壞情況。(六)實訓報告(1)將測得數(shù)據進行分析整理，填入實表1.1。實表1.1正、反向電阻測量值二極管類型2AP型2CP型萬用表電阻擋R×100(Ω)R×1K(Ω)R×100(Ω)R×1K(Ω)正向電阻反向電阻（2）判別出集電極c和發(fā)射極e，測定ICEO(2)根據測量結果，總結出一般晶體二極管正向電阻、反向電阻的范圍。(七)思考題通過實訓，你能否回答下列問題?(1)能否用萬用表測量大功率三極管？測量時使用哪一擋，為什么？(2)為什么用萬用表不同電阻擋測二極管的正向（或反向）電阻值時，測得的阻值不同?(3)用萬用表測得的晶體二極管的正、反向電阻是直流電阻還是交流電阻？用萬用表R×10(Ω)擋和R×1k(Ω)擋去測量同一個二極管的正向電阻時，所得的結果是否相同？為什么？(2)根據測量結果，總結出一般晶體二極管(4)我們知道，二極管的反向電阻較大，需用萬用表歐姆擋的R×1k(Ω)或R×10k(Ω)擋去測量。有人在測量二極管的反向電阻時，為了使表筆和管腳接觸良好，用兩手分別把兩個接觸處捏緊，結果發(fā)現(xiàn)管子的反向電阻比實際值小很多，這是為什么？

方法2用逐點法測試二極管和三極管的特性曲線

(一)實訓目的(1)通過用普通萬用表測試二極管和三極管的特性曲線，加深理解其特性曲線的物理意義。(2)了解被測管子各極間的電壓和電流在數(shù)值上的關系和特點。(4)我們知道，二極管的反向電阻較大，需N溝道耗盡型絕緣柵場效應管的工作原理與二極管相似，三極管內的PN結同樣具有單向導電性。ic=ic1+ic2=β1ib1+β2ib2(三)實訓原理如果在柵、源極間加上一個正電源UGGGS（即柵-襯底電壓UGU）的作用下，介質中便產生一個垂直于P型襯底表面的由柵極指向襯底的電場，從而將襯底里的電子感應到表面上來。利用其單向導電性及導通時正向壓降很小的特點，可用來進行整流、檢波、鉗位、限幅、開關以及元件保護等各項工作。三極管能實現(xiàn)放大作用也是以此為基礎的，這也是三極同二極管一個質的區(qū)別所在。3.綜上所述，晶閘管導通條件是：陽極和陰極之間加正向電壓，控制極和陰極之間加正向電壓，陽極電流大于擎住電流。場效應管工作時，不允許進入這個區(qū)域。接入二極管VD后，eL通過二極管VD產生放電電流i,使L中儲存的能量不經過開關S放掉，從而保護了開關S。P型半導體主要靠空穴導電，稱空穴為多數(shù)載流子，而自由電子遠少于空穴的數(shù)量，稱自由電子為少數(shù)載流子。G達到一定數(shù)值時，晶閘管導通。(1)測正向伏安特性時，將S、S′各與1、1′相接，電源E=3V，電流用直流毫安表擋測量。實訓1常用半導體元件的識別與性能測試(四)實訓設備和器件如果在漏極和源極之間接入一個適當大小的正電源UDD，則N型導電溝道中的多數(shù)載流子（電子）便從源極通過導電溝道向漏極作漂移運動，從而形成漏極電流ID。3）反向穿透電流ICEO的檢查ICEO的大小是衡量三極管質量的一個重要指標，要求越小越好。3V，VDZ2正向導通，UF2=0.(2)夾斷電壓UGS(off):在UDS固定時，使ID為某一微小電流(如1μA、10μA)所需的UGS值。

(二)預習要求(1)測量二極管的正向和反向伏安特性對電源的連接和數(shù)值有什么要求？在測試同一條伏安特性過程中，為什么不要變更萬用表的量程？(2)共發(fā)射極直流與交流電流放大系數(shù)概念上有什么區(qū)別？(3)三極管的輸入特性和輸出特性應在什么條件下進行測量？對測量電表有什么要求？(4)測試鍺材料三極管的伏安特性時，若測試時間過長，為什么會影響測量結果？N溝道耗盡型絕緣柵場效應管的工作原理(二)

(三)實訓原理

1.二極管伏安特性測試用逐點法測試二極管正、反向伏安特性。逐點改變加在二極管兩端電壓UVD，測出各點電壓UVD和與UVD相對應的電流IVD，即可描繪出伏安特性曲線。

2.三極管共發(fā)射極組態(tài)伏安特性測試三極管共發(fā)射極組態(tài)的伏安特性有輸入特性和輸出特性。輸入特性可用函數(shù)式:IB=f(UBE)|UCE=常數(shù)(三)實訓原理來表示，即在UCE電壓保持不變情況下，基極輸入回路中UBE和IB之間的關系。一般當UCE>2V后，輸入特性基本重合。輸出特性可用函數(shù)式：IC=f(UCE)|IB=常數(shù)來表示，即在基極電流IB保持不變情況下，在集電極輸出回路中UCE和IC之間的關系。

3.實訓電路實訓電路如實圖1.4和實圖1.5所示。來表示，即在UCE電壓保持不變情況下，基極輸半導體元件及其特征實用課件半導體元件及其特征實用課件

(四)實訓內容1.測量二極管正、反向特性按實圖1.4接線。(1)測正向伏安特性時，將S、S′各與1、1′相接，電源E=3V，電流用直流毫安表擋測量。(2)測反向伏安特性時，S、S′各與2、2′相接，電源E=30V，電流用直流微安擋測量。測量時，調節(jié)電位器RP使二極管兩端電壓從零開始逐點增加，并測出各點電壓相對應的電流值IVD(四)實訓內容

實表1.2二極管的正向特性

UVD/V00.100.150.200.250.300.400.500.600.70UVD/MA實表1.3二極管的反向特性-UVD/V0248121620242832-IVD/uA實表1.2二極管的正向特性UVD/V

2.測量三極管的輸入特性（1）按實圖1.5接線，在開啟電源前，將UBB調至3V，UCC置于零位，然后開啟電源，仍使UCC=0V，并維持不變，即UCE=0V，然后調節(jié)RP，使UBE由0V開始逐漸增大，讀測并記錄與UBE各點相對應的IB，填入實表1.4中。實表1.4三極管的輸入特性UBE/V00.100.300.500.550.600.650.700.750.80Uce=0VIB/MAUce=2V2.測量三極管的輸入特性實表1.4三極管實表1.5三極管的輸出特性

00.200.501510020406080100120實表1.5三極管的輸出特性00.200.501510

(五)實訓報告(1)整理數(shù)據，填好表格。(2)根據測試結果，用方格坐標描繪二極管正、反向特性曲線和三極管輸入、輸出特性曲線。(3)通過輸出特性曲線，在UCE=6V,IB=60μA的工作點上求取共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)和交流電流放大系數(shù)β。(六)思考題(1)如果要測試硅二極管的正向特性，應如何較合理地安排測試點，為什么？(2)測試PNP型三極管時，電源應如何連接？(五)實訓報告1.1半導體二極管

1．PN結的形成在半導體材料(硅、鍺)中摻入不同雜質可以分別形成N型和P型兩種半導體。N型半導體主要靠自由電子導電，稱自由電子為多數(shù)載流子，而空穴(帶正電荷的載流子)數(shù)量遠少于電子數(shù)量，稱空穴為少數(shù)載流子。P型半導體主要靠空穴導電，稱空穴為多數(shù)載流子，而自由電子遠少于空穴的數(shù)量，稱自由電子為少數(shù)載流子。注意：不論N型半導體還是P型半導體都是電中性，對外不顯電性。1.1半導體二極管半導體元件及其特征實用課件半導體元件及其特征實用課件當外加正向電壓，也即P端電位高于N端電位時，二極管導通呈低電阻，當外加反向電壓，也即N端電位高于P端電位時，二極管截止呈高電阻。(1)認識常用晶體二極管和三極管的外形特征。場效應管工作時，不允許進入這個區(qū)域。當ui>Us1時，VD1處于正向偏置而導通，使輸出電壓保持在Us1。三極管基區(qū)很薄，一般僅有1微米至幾十微米厚，發(fā)射區(qū)濃度很高，集電結截面積大于發(fā)射結截面積。特性曲線上升的部分稱為可變電阻區(qū)。IRM是指二極管在常溫下承受最高反向工作電壓URM時的反向漏電流，一般很小，但其受溫度影響較大。1．測試二極管的正、負極性和正反向電阻(五)實訓內容7V，鍺管的UF為0.從工藝上分，有點接觸型和面接觸型；(2)夾斷電壓UGS(off):在UDS固定時，使ID為某一微小電流(如1μA、10μA)所需的UGS值。通過實訓，你能否回答下列問題?(四)實訓設備和器件例如IB由40μA增加到50μA，IC從3.GS<UGS(th)時，ID=0；實訓1常用半導體元件的識別與性能測已知穩(wěn)壓二極管的正向導通壓降UF=0.這里還需指出，三極管的結構特點是它具有電流控制作用的內部依據，而發(fā)射結正向偏置、集電結反向偏置是它實現(xiàn)電流控制作用的外部條件。已知穩(wěn)壓二極管的正向導通壓降UF=0.(2)預習萬用表電阻擋的使用方法。當外加正向電壓，也即P端電位高于N端電位時，二極管導通呈低

2.PN結的特性1）PN結的正向導通特性這時PN結外加電場與內電場方向相反，當外電場大于內電場時，外加電場抵消內電場，使空間電荷區(qū)變窄，有利于多數(shù)載流子運動，形成正向電流。外加電場越強，正向電流越大，這意味著PN結的正向電阻變小。2）PN結的反向截止特性2.PN結的特性半導體元件及其特征實用課件R，少數(shù)載流子很少，所以電流很小，接近于零，即PN結反向電阻很大。綜上所述，PN結具有單向導電性，加正向電壓時，PN結電阻很小，電流IR較大，是多數(shù)載流子的擴散運動形成的；加反向電壓時，PN結電阻很大，電流IR很小，是少數(shù)載流子運動形成的。將一個PN結加上相應的兩根外引線，然后用塑料、玻璃或鐵皮等材料做外殼封裝就成為最簡單的二極管。其中，正極從P區(qū)引出，為陽極；負極從N區(qū)引出，為陰極。根據所用材料不同，二極管可分為鍺管和硅管。R，少數(shù)載流子很少，所以電流很小，接近于零，即PN結反向電阻二極管有許多類型。從工藝上分，有點接觸型和面接觸型；按用途分，有整流管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、光電二極管和開關二極管等。

1．點接觸型二極管半導體元件及其特征實用課件

2．面接觸型二極管半導體元件及其特征實用課件

1．二極管伏安特性理論分析指出，半導體二極管電流I與端電壓U之間的關系可表示為I=IS此式稱為理想二極管電流方程。式中，IS稱為反向飽和電流，UT稱為溫度的電壓當量，常溫下UT半導體元件及其特征實用課件1）正向特性當二極管承受正向電壓小于某一數(shù)值(稱為死區(qū)電壓)時，還不足以克服PN結內電場對多數(shù)載流子運動的阻擋作用，這一區(qū)段二極管正向電流IF很小，稱為死區(qū)。死區(qū)電壓的大小與二極管的材料有關，并受環(huán)境溫度影響。通常，硅材料二極管的死區(qū)電壓約為0.5V，鍺材料二極管的死區(qū)電壓約為0.1V。當正向電壓超過死區(qū)電壓值時，外電場抵消了內電場，正向電流隨外加電壓的增加而明顯增大，二極管正向電阻變得很小。當二極管完全導通后，正向壓降基本維持不變，稱為二極管正向導通壓降UF。一般硅管的UF為0.7V，鍺管的UF為0.3V。以上是二極管的正向特性。1）正向特性2）反向特性當二極管承受反向電壓時，外電場與內電場方向一致，只有少數(shù)載流子的漂移運動，形成的漏電流IR極小，一般硅管的IR為幾微安以下，鍺管IR較大，為幾十到幾百微安。這時二極管反向截止。當反向電壓增大到某一數(shù)值時，反向電流將隨反向電壓的增加而急劇增大，這種現(xiàn)象稱二極管反向擊穿。擊穿時對應的電壓稱為反向擊穿電壓。普通二極管發(fā)生反向擊穿后，造成二極管的永久性損壞，失去單向導電性。以上是二極管的反向特性。2）反向特性穩(wěn)壓值低于4V的穩(wěn)壓管，電壓溫度系數(shù)為負（表現(xiàn)為齊納擊穿）；3．限幅2）PN結的反向截止特性晶閘管可用作無觸點開關來接通或斷開大功率電路，且具有動作迅速、壽命長、無噪聲等優(yōu)點。擴散的電子流與復合電子流的比例決定了三極管的放大能力。這可根據三極管的電流放大作用進行判別。然后，再根據在公共端電極上表棒所代表的電源極性，可判別出基極b和管型。將表中數(shù)據進行比較分析，可得出如下結論：此式稱為理想二極管電流方程。若用R×1(Ω)擋，則因萬用表的等效電阻較小，會使過大的電流流過PN結，有可能會燒壞晶體管。三極管電流之間為什么具有這樣的關系呢？這可以通過在三極管內部載流子的運動規(guī)律來解釋。1）晶閘管直流開關電路(3)通過輸出特性曲線，在UCE=6V,IB=60μA的工作點上求取共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)和交流電流放大系數(shù)β。以上是二極管的反向特性。三極管能實現(xiàn)放大作用也是以此為基礎的，這也是三極同二極管一個質的區(qū)別所在。實訓1常用半導體元件的識別與性能測試在掌握上述一些測試方法后，即可判別二極管和三極管的PN結是否損壞，是開路還是短路。(1)將測得數(shù)據進行分析整理，填入實表1.

2．二極管的主要參數(shù)二極管參數(shù)是反映二極管性能質量的指標。必須根據二極管的參數(shù)來合理選用二極管。二極管的主要參數(shù)有4項。1）最大整流電流IFMIFM是指二極管長期工作時允許通過的最大正向平均電流值，由PN結的面積和散熱條件所決定，用IFM表示。工作時，管子通過的電流不應超過這個數(shù)值，否則將導致管子過熱而損壞。2）最高反向工作電壓URMURM是指二極管不擊穿所允許加的最高反向電壓。穩(wěn)壓值低于4V的穩(wěn)壓管，電壓溫度系數(shù)為負（表現(xiàn)為齊納擊穿）超過此值二極管就有被反向擊穿的危險。URM通常為反向擊穿電壓的1/2~2/3，以確保二極管安全工作。3）最大反向電流IRMIRM是指二極管在常溫下承受最高反向工作電壓URM時的反向漏電流，一般很小，但其受溫度影響較大。當溫度升高時，IRM顯著增大。4）最高工作頻率fMfM是指保持二極管單向導通性能時，外加電壓允許的最高頻率。二極管工作頻率與PN結的極間電容大小有關，容量越小，工作頻率越高。二極管的參數(shù)很多，除上述參數(shù)外，還有結電容、正向壓降等，實際應用時，可查閱半導體器件手冊。超過此值二極管就有被反向擊穿的危險。URM通

二極管是電子電路中最常用的半導體器件。利用其單向導電性及導通時正向壓降很小的特點，可用來進行整流、檢波、鉗位、限幅、開關以及元件保護等各項工作。

1．整流所謂整流,就是將交流電變?yōu)閱畏较蛎}動的直流電。利用二極管的單向導電性可組成單相、三相等各種形式的整流電路，然后再經過濾波、穩(wěn)壓，便可獲得平穩(wěn)的直流電。這些內容將在第7章詳細介紹。

2．鉗位

半導體元件及其特征實用課件圖中，若A點UA=0，二極管VD可正向導通，其壓降很小，故F點的電位也被鉗制在0V左右，即UF≈0。

3．限幅設輸入電壓ui=10sinωt(V),Us1=Us2=5V。當-Us2<ui<Us1時，VD1、VD2都處于反向偏置而截止，因此i=0,uo=ui。當ui>Us1時，VD1處于正向偏置而導通，使輸出電壓保持在Us1。圖中，若A點UA=0，二極管VD可正向導通，當ui<-Us1時，VD2處于正向偏置而導通，輸出電壓保持在-Us2。由于輸出電壓uo被限制在+Us1與-Us2

4．元件保護當ui<-Us1時，VD2處于正向偏置而

半導體元件及其特征實用課件在開關S接通時，電源E給線圈供電，L中有電流流過，儲存了磁場能量。在開關S由接通到斷開的瞬時，電流突然中斷，L中將產生一個高于電源電壓很多倍的自感電動勢eL，eL與E疊加作用在開關S的端子上，在S的端子上產生電火花放電，這將影響設備的正常工作，使開關S壽命縮短。接入二極管VD后，eL通過二極管VD產生放電電流i,使L中儲存的能量不經過開關S放掉，從而保護了開關S。除以上用途外，還有許多特殊結構的二極管，例如發(fā)光二極管、熱敏二極管等。隨著半導體技術的發(fā)展，二極管應用范圍越來越多，其中發(fā)光二極管是應用較多的一種二極管。在開關S接通時，電源E給線圈供電，L中有電流

1.發(fā)光二極管及其應用1)發(fā)光二極管的符號及特性半導體元件及其特征實用課件半導體元件及其特征實用課件半導體元件及其特征實用課件2)發(fā)光二極管的應用2)發(fā)光二極管的應用半導體元件及其特征實用課件半導體元件及其特征實用課件

2.穩(wěn)壓二極管硅穩(wěn)壓二極管簡稱穩(wěn)壓管，是一種特殊的二極管，它與電阻配合具有穩(wěn)定電壓的特點。半導體元件及其特征實用課件1）穩(wěn)壓管的伏安特性從特性曲線可以看到，穩(wěn)壓管正向偏壓時，其特性和普通二極管一樣；反向偏壓時，開始一段和二極管一樣，當反向電壓達到一定數(shù)值以后，反向電流突然上升，而且電流在一定范圍內增長時，管兩端電壓只有少許增加，變化很小，具有穩(wěn)壓性能。這種“反向擊穿”是可恢復的，只要外電路限流電阻保障電流在限定范圍內，就不致引起熱擊穿而損壞穩(wěn)壓管。1）穩(wěn)壓管的伏安特性半導體元件及其特征實用課件

2）穩(wěn)壓管的主要參數(shù)(1)穩(wěn)定電壓值UVDZ:穩(wěn)壓管在正常工作時管子的端電壓,一般為3~25V，高的可達200V。(2)穩(wěn)定電流IVDZ:穩(wěn)壓管正常工作時的參考電流。開始穩(wěn)壓時對應的電流最小，為最小穩(wěn)壓電流IVDZmin；對應額定功耗時的穩(wěn)壓電流為最大穩(wěn)壓電流IVDZmax。正常工作電流IVDZ取VD2min~IVDZmax間某個值。(3)動態(tài)電阻rVDZ:穩(wěn)壓管端電壓的變化量ΔUVDZ與對應電流變化量ΔIVDZ之比，即2）穩(wěn)壓管的主要參數(shù)其值為幾歐至十幾歐。(4)穩(wěn)定電壓的溫度系數(shù):當溫度變化1℃時穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值UVDZ的相對變化量。例如,2CW17的電壓溫度系數(shù)為9×10-4/℃。穩(wěn)壓值低于4V的穩(wěn)壓管，電壓溫度系數(shù)為負（表現(xiàn)為齊納擊穿）；高于7V的穩(wěn)壓管，系數(shù)為正（表現(xiàn)為雪崩擊穿）；而6V左右的管子（呈現(xiàn)兩種擊穿），穩(wěn)壓值受溫度影響較小。(5)穩(wěn)壓管額定功耗PVDZM:保證穩(wěn)壓管安全工作所允許的最大功耗。其大小為PVDZM=UVDZIVDZmax

其值為幾歐至十幾歐。3）穩(wěn)壓二極管的應用UI是不穩(wěn)定的可變直流電壓，希望得到穩(wěn)定的電壓UO，故在兩者之間加穩(wěn)壓電路。它由限流電阻R和穩(wěn)壓管VDZ構成，RL是負載電阻。VDZ=6.3V,當UI=±20V，R=1kΩ時，求UO。已知穩(wěn)壓二極管的正向導通壓降UF=0.7V。解當UI=+20V,VDZ1反向擊穿穩(wěn)壓，UVDZ1=6.3V，VDZ2正向導通，UF2=0.7V，則UO=+7V；同理，UI=-20V,UO=-7V。3）穩(wěn)壓二極管的應用半導體元件及其特征實用課件半導體元件及其特征實用課件1.2半導體三極管

1.三極管的結構及類型不管是NPN型還是PNP型三極管，都有三個區(qū)：基區(qū)、發(fā)射區(qū)、集電區(qū)，以及分別從這三個區(qū)引出的電極：發(fā)射極e、基極b和集電極c;兩個PN結分別為發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間的發(fā)射結和集電區(qū)與基區(qū)之間的集電結。1.2半導體三極管半導體元件及其特征實用課件三極管基區(qū)很薄，一般僅有1微米至幾十微米厚，發(fā)射區(qū)濃度很高，集電結截面積大于發(fā)射結截面積。注意，PNP型和NPN型三極管表示符號的區(qū)別是發(fā)射極的箭頭方向不同，這個箭頭方向表示發(fā)射結加正向偏置時的電流方向。使用中要注意電源的極性，確保發(fā)射結永遠加正向偏置電壓，三極管才能正常工作。三極管根據基片的材料不同，分為鍺管和硅管兩大類，目前國內生產的硅管多為NPN型（3D系列），鍺管多為PNP型（3A系列）；從頻率特性分，可分為高頻管和低頻管；從功率大小分，可分為大功率管、中功率管和小功率管，等等。實際應用中采用NPN型三極管較多，所以下面以NPN型三極管為例加以討論，所得結論對于PNP三極管同樣適用。三極管基區(qū)很薄，一般僅有1微米至幾十微米厚，

2.三極管電流分配和放大作用電源UB使發(fā)射結承受正向偏置電壓，而電源UCC>UBB，使集電結承受反向偏置電壓，這樣做的目的是使三極管能夠具有正常的電流放大作用。通過改變電阻Rb，基極電流IB、集電極電流IC和發(fā)射極電流IE2.三極管電流分配和放大作用半導體元件及其特征實用課件半導體元件及其特征實用課件將表中數(shù)據進行比較分析，可得出如下結論：IE=IC+IB，三個電流之間的關系符合基爾霍夫電流定律。IC≈IE，IB雖然很小，但對IC有控制作用，IC隨IB改變而改變。例如IB由40μA增加到50μA，IC從3.2mA增加到4mA,即β稱為三極管的電流放大系數(shù)，它反映三極管的電流放大能力，也可以說電流IB對IC的控制能力。將表中數(shù)據進行比較分析，可得出如下結論：1)三極管內部載流子的運動規(guī)律三極管電流之間為什么具有這樣的關系呢？這可以通過在三極管內部載流子的運動規(guī)律來解釋。(1)發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子。BB經過電阻Rb加在發(fā)射結上，發(fā)射結正偏，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子——自由電子不斷地越過發(fā)射結而進入基區(qū)，形成發(fā)射極電流IE。同時，基區(qū)多數(shù)載流子也向發(fā)射區(qū)擴散，但由于基區(qū)很薄，可以不考慮這個電流。因此，可以認為三極管發(fā)射結電流主要是電子流。1)三極管內部載流子的運動規(guī)律半導體元件及其特征實用課件(2)基區(qū)中的電子進行擴散與復合。電子進入基區(qū)后，先在靠近發(fā)射結的附近密集，漸漸形成電子濃度差，在濃度差的作用下，促使電子流在基區(qū)中向集電結擴散，被集電結電場拉入集電區(qū)，形成集電結電流IC。也有很小一部分電子與基區(qū)的空穴復合，形成復合電子流。擴散的電子流與復合電子流的比例決定了三極管的放大能力。(3)集電區(qū)收集電子。由于集電結外加反向電壓很大，這個反向電壓產生的電場力將阻止集電區(qū)電子向基區(qū)擴散，同時將擴散到集電結附近的電子拉入集電區(qū)而形成集電結主電流ICN。(2)基區(qū)中的電子進行擴散與復合。另外集電區(qū)的少數(shù)載流子——空穴也會產生漂移運動，流向基區(qū)，形成反向飽和電流ICBO，其數(shù)值很小，但對溫度卻非常敏感。2）三極管的電流分配關系由于三極管基區(qū)的雜質濃度很低，且厚度很薄，這就減小了電子和空穴復合的機會，所以從發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的電子只有很小一部分在基區(qū)復合掉，絕大部分到達集電區(qū)。這就是說構成發(fā)射極電流IE的兩部分中，IBE部分是很小的，ICE部分所占百分比是大的，若它們的比值用hFE本表示，則有另外集電區(qū)的少數(shù)載流子——空穴也會產生漂移運半導體元件及其特征實用課件hFE本表示三極管的電流放大能力，稱為本征電流放大系數(shù)。它的大小取決于基區(qū)中載流子擴散與復合的比例關系，這種比例關系是由管子內部結構決定的，一旦管子制成后，這種比例關系（hFE本值）也就確定了。IB=IBE-ICBOIC=ICE+ICBOhFE本表示三極管的電流放大能力，稱為本征=hFE本IBE+ICBO=hFE本(IB+ICBO)+ＩCBO

=hFE本IB+(1+hFE本)ICBO=hFE本IB+ICEOICEO=(1+hFE本)ICBOIE=ICE+IBE=(IC-ICBO)+(IB+ICBO)=IC+IB=hFE本IBE+ICBO由三極管內部的載流子運動規(guī)律可知，集電極電流IC主要來源于發(fā)射極電流IE（IC受IE控制），而同集電極外電路幾乎無關，只要加到集電結上的反向電壓能夠把從基區(qū)擴散到集電結附近的電子吸引到集電區(qū)即可。這就是三極管的電流控制作用。三極管能實現(xiàn)放大作用也是以此為基礎的，這也是三極同二極管一個質的區(qū)別所在。IE的大小是由發(fā)射結上的外加正向電壓UBE的大小決定的，UBE的變化將引起IE的變化，IE的變化再引起IB和IC的變化，所以，實質上是發(fā)射結上的正向電壓UBE對各極電流有控制作用。由三極管內部的載流子運動規(guī)律可知，集電極電流UBECBO（或ICEO）可忽略時，則有IC≈hFE本IB，表明IC同IB（或IE）有一個比例關系，使用起來很方便，所以通常說IC受IB（或IE）控制，或者說，IC隨IB（或IE）成正比變化。于是也就把雙極型三極管稱為“電流控制器件”。UBECBO（或ICEO）可忽略時，則有IC這里還需指出，三極管的結構特點是它具有電流控制作用的內部依據，而發(fā)射結正向偏置、集電結反向偏置是它實現(xiàn)電流控制作用的外部條件。這是因為IC受IB（或IE）控制，是在滿足上述外部條件下實現(xiàn)的，因此，三極管在作放大運用時的直流供電必須滿足這個外部條件。3）放大作用uO。基極接信號稱輸入端，集電極接負載，稱之為輸出端，發(fā)射極既接信號又接負載，稱之為公共端。這種連接方式稱為共發(fā)射極接法。這里還需指出，三極管的結構特點是它具有電流控半導體元件及其特征實用課件

1.共射輸入特性1)當UCE=0時的輸入特性（圖中曲線①）當UCE=0時，相當于集電極和發(fā)射極間短路，三極管等效成兩個二極管并聯(lián)，其特性類似于二極管的正向特性。半導體元件及其特征實用課件半導體元件及其特征實用課件2)當UCE≥1V時的輸入特性（圖中曲線②）當UCE≥1V時，輸入特性曲線右移（相對于UCE=0時的曲線），表明對應同一個UBE值，IB減小了，或者說，要保持IB不變，UBE需增加。這是因為集電結加反向電壓，使得擴散到基區(qū)的載流子絕大部分被集電結吸引過去而形成集電極電流IC,只有少部分在基區(qū)復合，形成基極電流IB,所以IB減小而使曲線右移。be,即2)當UCE≥1V時的輸入特性（圖中曲

2.輸出特性曲線輸出特性曲線是指當三極管基極電流IB為常數(shù)時，集電極電流IC與集電極、發(fā)射極間電壓UCE之間的關系，即IC=f(UCE)|IB=常數(shù)P1為一定值，例如IB=40μA，然后調節(jié)RP2使UCE由零開始逐漸增大，就可作出IB=40μA時的輸出特性。同樣做法，把IB2.輸出特性曲線半導體元件及其特征實用課件1）截止區(qū)2）放大區(qū)(1)對應同一個IB值，|UCE|增加時，IC基本不變（曲線基本與橫軸平行）。(2)對應同一個UCE值，IB增加，IC顯著增加，并且IC的變量ΔIC與IB的變量ΔIB基本為正比關系（曲線簇等間距）。3）飽和區(qū)1）截止區(qū)

1.電流放大系數(shù)β動態(tài)（交流）電流放大系數(shù)β：當集電極電壓UCE為定值時，集電極電流變化量ΔIC與基極電流變化量ΔIB之比，即靜態(tài)（直流）電流放大系數(shù)：三極管為共發(fā)射極接法，在集電極-發(fā)射極電壓UCE一定的條件下，由基極直流電流IB所引起的集電極直流電流與基極電流之比，稱為共發(fā)射極靜態(tài)（直流）電流放大系數(shù)，記作靜態(tài)（直流）電流放大系數(shù)

2.極間反向截止電流１)發(fā)射極開路，集電極－基極反向截止電流ICBOICBO２)基極開路，集電極－發(fā)射極反向截止電流ICEOICEO

3.極限參數(shù)2.極間反向截止電流半導體元件及其特征實用課件半導體元件及其特征實用課件

3.極限參數(shù)集電極最大允許電流ICM：當IC超過一定數(shù)值時β下降，β下降到正常值的2/3時所對應的IC值為ICM，當IC>ICM時，可導致三極管損壞。反向擊穿電壓U（BR）CEO：基極開路時，集電極、發(fā)射極之間最大允許電壓為反向擊穿電壓U（BR）CEO，當UCE>U（BR）CEO時，三極管的IC、IE劇增，使三極管擊穿。為可靠工作，使用中取3.極限參數(shù)根據給定的PCM值可以作出一條PCMCM、ICM和U（BR）CEO包圍的區(qū)域為三極管安全工作區(qū)。（1）電源電壓UCC最大不得超過多少伏？（2）根據IC≤ICM的要求，RP2電阻最小不得小于多少千歐姆？解：查表，3DG6D參數(shù)是：ICM=20mA,U(BR)CEO=30V,PCM=100mW。根據給定的PCM值可以作出一條PCMCM、半導體元件及其特征實用課件(1)UCC=(2)UCE=UCC-ICRP2IC=其中，UCE最低一般為0.5V，故可略。由IC＜ICM，所以,故(1)UCC=ic=ic1+ic2=β1ib1+β2ib2=β1ib1+β2(1+β1)ib1≈β1ib1+β2β1ib1

=β1ib1（1+β2）≈β1β2ib1半導體元件及其特征實用課件即β=說明復合管的電流放大系數(shù)β近似等于兩個管子電流放大系數(shù)的乘積。同時有ICEO=ICEO2+β2ICEO1表明復合管具有穿透電流大的缺點。即1.3場效應管

1.結構及符號1.3場效應管半導體元件及其特征實用課件

2.基本工作原理。DS=0時，柵源電壓UGS大小對導電溝道影響的示意圖。半導體元件及其特征實用課件半導體元件及其特征實用課件（1）當UGS（2）當在柵極和源極之間加上一個可變直流負電源UGG時，此時柵源電壓UGSGS愈負，導電溝道愈窄，溝道電阻愈大。GS（off）表示。（1）當UGSGS(off)時由以上的分析可知，改變柵源電壓UGS的大小，就能改變導電溝道的寬窄，也就能改變溝道電阻的大小。如果在漏極和源極之間接入一個適當大小的正電源UDD，則N型導電溝道中的多數(shù)載流子（電子）便從源極通過導電溝道向漏極作漂移運動，從而形成漏極電流ID。顯然，在漏源電壓UDS一定時，ID的大小是由導電溝道的寬窄（即電阻的大?。Q定的，當UGS=UGS（off）時，ID≈0。于是我們得出結論：柵源電壓UGS對漏極電流ID有控制作用。這種利用電壓所產生的電場控制半導體中電流的效應，稱為“場效應”。場效應管因此得名。GS(off)時由以上的分析可知，改變柵源ID=f(UGS)|UDS=常數(shù)ID=f(UGS)|U半導體元件及其特征實用課件ID≈IDSS(1-0≥UGS≥UGS(off)這樣，只要給出IDSS和UGS（off）就可以把轉移特性中其它點估算出來。2)輸出特性曲線輸出特性曲線（也叫漏極特性）是指在柵源電壓UGS一定時，漏極電流ID與漏源電壓UDS之間關系。函數(shù)表示為ID=f(UDS)|UGS=常數(shù)ID≈IDSS(1-半導體元件及其特征實用課件(1)可變電阻區(qū)：特性曲線上升的部分稱為可變電阻區(qū)。在此區(qū)內，UDS較小，ID隨UDS的增加而近于直線上升，管子的工作狀態(tài)相當于一個電阻，而且這個電阻的大小又隨柵源電壓UGS的大小變化而變（不同UGS的輸出特性的切斜率不同），所以把這個區(qū)域稱為可變電阻區(qū)。

(2)恒流區(qū)：曲線近于水平的部分稱為恒流區(qū)（又稱飽和區(qū)）。在此區(qū)內，UDS增加，ID基本不變（對應同一UGS），管子的工作狀態(tài)相當于一個“恒流源”，所以把這部分區(qū)域稱為恒流區(qū)。(1)可變電阻區(qū)：在恒流區(qū)內，ID隨UGS的大小而改變，曲線的間隔反映出UGS對ID的控制能力。從這種意義來講，恒流區(qū)又可稱為線性放大區(qū)。場效應管作放大運用時，一般就工作在這個區(qū)域。恒流區(qū)產生的物理原因，是由于漏源電壓UDS在N溝道的縱向產生電位梯度，使得從漏極至源極溝道的不同位置上，溝道-柵極間的電壓不相等，靠近漏端最大，耗盡層也最寬，而靠近源端的耗盡層最窄。這樣，在UGS和UDS在恒流區(qū)內，ID隨UGS的大小而改變，曲線半導體元件及其特征實用課件由于耗盡層的電阻比溝道的電阻大得多，所以UDS增加的部分幾乎全部降落在夾斷處的耗盡層上，在導電溝道上的電位梯度幾乎不變，因而ID就幾乎不變，出現(xiàn)恒流現(xiàn)象。從上面的分析，可以得到N溝道結型場效應管產生夾斷（即出現(xiàn)恒流）的條件為UGD≥UGS(off)UGS(off)＜0或UGS-UDS≤UGS（off）即UDS≥UGS—UGS（off）(3)擊穿區(qū):特性曲線快速上翹部分稱為擊穿區(qū)。在此區(qū)內，UDS較大，ID劇增，出現(xiàn)了擊穿現(xiàn)象。場效應管工作時，不允許進入這個區(qū)域。由于耗盡層的電阻比溝道的電阻大得多，所以U

1.N溝道增強型絕緣柵場效應管的結構

由于這種管子是由金屬、氧化物和半導體所組成，所以又稱為金屬氧化物半導體場效應管，簡稱MOS場效應管。它是目前應用最廣的一種。根據柵極（金屬）和半導體之間絕緣材料的不同，絕緣柵場效應管有各種類型，例如以氮化硅作絕緣層的MNS管，以氧化鉛作絕緣層的MAIS管，等等。

2.N溝道增強型絕緣柵場效應管的工作原理由于這種管子是由金屬、氧化物和半導體所組成，如果在柵、源極間加上一個正電源UGGGS（即柵-襯底電壓UGU）的作用下，介質中便產生一個垂直于P型襯底表面的由柵極指向襯底的電場，從而將襯底里的電子感應到表面上來。當UGS較小時，感應到襯底表面上的電子數(shù)很少，并被襯底表層的大量空穴復合掉；直至UGS增加超過某一臨界電壓時，介質中的強電場才在襯底表面層感應出“過?！钡碾娮?。如果在柵、源極間加上一個正電源UGGGS（即半導體元件及其特征實用課件DS，就會產生ID。形成反型層的臨界電壓，稱為柵源閾電壓（或稱為開啟電壓），用UGS(th)表示。這個反型層就構成源極和漏極的N型導電溝道，由于它是在電場的感應下產生的，故也稱為感生溝道。顯然，N型導電溝道的厚薄是由柵源電壓UGS的大小決定的。改變UGS，可以改變溝道的厚薄，也就是能夠改變溝道的電阻，從而可以改變漏極電流iD的大小。于是，我們得出結論：柵源電壓UGS能夠控制漏極電流ID。DS，就會產生ID。形成反型層的臨界電壓，稱為柵源閾電壓（或上述這種在UGS=0時沒有導電溝道，而必須依靠柵源正電壓的作用，才能形成導電溝道的場效應管，稱為增強型場效應管。GS<UGS(th)時，ID=0；當UGS≥UGS(th)時，導電溝道形成，并且ID隨UGS

3.N溝道耗盡型絕緣柵場效應管的工作原理N溝道耗盡型絕緣柵場效應管的結構和增強型基本相同，只是在制作這種管子時，預先在二氧化硅絕緣層中摻有大量的正離子。上述這種在UGS=0時沒有導電溝道，而必須依靠(a)轉移特性；(b)輸出特性半導體元件及其特征實用課件DS時，就會有較大的漏極電流ID。如果UGS為負，介質中的電場被削弱，使N型溝道中感應的負電荷減少，溝道變?。娮柙龃螅?，因而ID減小。這同結型場效應管相似，故稱為“耗盡型”。所不同的是，N溝道耗盡型絕緣柵場效應管可在UGS>0的情況下工作，此時在N型溝道中感應出更多的負電荷，使ID更大。不論柵源電壓為正還是為負都能起控制ID大小的作用，而又基本無柵流，這是這種管子的一個重要特點。DS時，就會有較大的漏極電流ID。如果UGS為負，介質中的電半導體元件及其特征實用課件半導體元件及其特征實用課件半導體元件及其特征實用課件半導體元件及其特征實用課件GS＝０時導電溝道沒有形成；在耗盡型ＭＯＳ管的符號中，Ｓ、Ｄ和Ｕ是連在一起的，表示UGSGS＝０時導電溝道沒有形成；在耗盡型ＭＯＳ管的符號中，Ｓ、Ｄ半導體元件及其特征實用課件(1)開啟電壓UGS(th):當UDS為常數(shù)時，形成ID所需的最小|UGS|值，稱開啟電壓。(2)夾斷電壓UGS(off):在UDS固定時，使ID為某一微小電流(如1μA、10μA)所需的UGS值。(3)低頻跨導gm:UDS為定值時，漏極電流ID的變化量ΔID與引起這個變化的柵源電壓UGS的變化量ΔUGS的比值，即(4)漏源擊穿電壓U（BR）GS:管子發(fā)生擊穿，ID急劇上升時的UDS值；UDS<U（BR)GS。(5)最大耗散功率PDM:PD=IDUDS<PDM。不能超過PDM，否則要燒壞管子。(6)最大漏極電流IDM：管子工作時，ID不允許超過這個值。(4)漏源擊穿電壓U（BR）GS:管子發(fā)

(1)場效應管是電壓控制器件，而三極管是電流控制器件，但都可獲得較大的電壓放大倍數(shù)。(2)場效應管溫度穩(wěn)定性好，三極管受溫度影響較大。(3)場效應管制造工藝簡單，便于集成化，適合制造大規(guī)模集成電路。(4)場效應管存放時，各個電極要短接在一起，防止外界靜電感應電壓過高時擊穿絕緣層使其損壞。焊接時電烙鐵應有良好的接地線，防止感應電壓對管子的損壞。

1.4晶閘管晶閘管是在晶體管的基礎上發(fā)展起來的一種大功率半導體器件，由四層半導體Ｐ1、Ｎ１、Ｐ２、Ｎ２制成，形成三個ＰＮ結Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３１層引出的電極為陽極Ａ，最外的Ｎ２層引出的電極為陰極Ｋ，由中間的Ｐ２1.4晶閘管半導體元件及其特征實用課件半導體元件及其特征實用課件

為了說明晶閘管的工作原理，把晶閘管看成由一個ＮＰＮ型的晶體管Ｖ1和一個PNP型晶體管Ｖ2兩個晶體管聯(lián)接而成，陰極K相當于Ｖ1的發(fā)射極，陽極A相當于Ｖ2的發(fā)射極，中間的P2層和N11和J3處于正向偏置，J2處于反向偏置，且IG=0，故V1不能導通，晶閘管處于截止狀態(tài)（稱阻斷狀態(tài)）；半導體元件及其特征實用課件當陽極A和陰極K之間加反向電壓時，則J2處于正向偏置，而J1和J3處于反向偏置，V1仍不能導通，故晶閘管還是處于阻斷狀態(tài)。G達到一定數(shù)值時，晶閘管導通。綜上所述，晶閘管導通條件是：陽極和陰極之間加正向電壓，控制極和陰極之間加正向電壓，陽極電流大于擎住電流。滿足這三個條件晶閘管才能導通，否則，呈阻斷狀態(tài)。所以晶閘管是一個可控的導電開關。當陽極A和陰極K之間加反向電壓時，則J2處于半導體元件及其特征實用課件滿足這三個條件晶閘管才能導通，否則，呈阻斷狀態(tài)。所以晶閘管是一個可控的導電開關。它與二極管相比，不同之處是其正向導通受控制極電流控制；與三極管相比，不同之處是晶閘管對控制極電流沒有放大作用。晶閘管的導通和阻斷這兩個工作狀態(tài)是由陽極電壓UAK、陽極電流IA及控制極電流IG滿足這三個條件晶閘管才能導通，否則，呈阻斷狀態(tài)半導體元件及其特征實用課件

1.正向斷態(tài)重復峰值電壓UFRM

2.反向重復峰值電壓URRM3.正向平均電流IF在規(guī)定的環(huán)境溫度標準散熱及全導通的條件下，晶閘管允許通過的工頻正弦半波電流在一個周期內的平均值，稱正向平均電流IF。通常所說多少安的晶閘管就是指這個電流，有時也稱額定通態(tài)平均電流。然而，這個電流值不是固定不變的，它要受冷卻條件、環(huán)境溫度、元件導通角、元件每個周期的導電次數(shù)等因素的影響。如果正弦半波電流的最大值為Im,則電流的有效值It為因此,電流有效值和平均值之比為所以，在使用時，對于全導通的晶閘管，流過管子電流的有效值It應不超過平均電流IF的1.57倍。選擇晶閘管時，留有一定的安全余量，一般情況下，取電流的有效值It為因此,電流有效值和平均值之比為4.通態(tài)平均電壓UF5.維持電流IH6.擎住電流IL7.控制極觸發(fā)電壓UG和觸發(fā)電流IG。4.通態(tài)平均電壓UF半導體元件及其特征實用課件

1.晶閘管開關電路晶閘管可用作無觸點開關來接通或斷開大功率電路，且具有動作迅速、壽命長、無噪聲等優(yōu)點?？煽朔玳l刀、接觸器等開關工作效率低、觸頭易磨損、燒壞等缺點。晶閘管開關電路有直流和交流兩種。1）晶閘管直流開關電路1管作為供電開關，V2管是用來關斷V1的，RL是負載電阻。下面分析其工作過程。半導體元件及其特征實用課件

1.晶閘管開關電路晶閘管可用作無觸點開關來接通或斷開大功率電路，且具有動作迅速、壽命長、無噪聲等優(yōu)點。1）晶閘管直流開關電路1管作為供電開關，V2管是用來關斷V1的，RL是負載電阻。下面分析其工作過程。2）晶閘管交流開關電路1和V2作為供電開關。下面介紹電路工作過程。1.晶閘管開關電路半導體元件及其特征實用課件

2．單相交流調壓電路目前，交流調壓都采用雙向晶閘管。雙向晶閘管具有NPNPN五層半導體、四個PN結，只有一個控制極G，可以控制兩個方向上的導通。2．單相交流調壓電路有兩個主電極，稱第一電極A1，第二電極A2設交流電壓u=，在u的正半周期內，ωt=α時，控制極加觸發(fā)脈沖，則V1導通，交流電u過零時，V1關斷。在u的負半周期內，ωt=α+π時，加觸發(fā)脈沖，則V2導通，交流電u過零時，V2關斷。如此周期變化，負載電阻RL有兩個主電極，稱第一電極A1，第二電極A2半導體元件及其特征實用課件半導體元件及其特征實用課件很顯然，控制角α的移相范圍為0~π，交流調壓范圍為U~0。很顯然，控制角α的移相范圍為0~π，交流調壓實訓1常用半導體元件的識別與性能測試1.1半導體二極管1.2半導體三極管1.3場效應管1.4晶閘管第1章半導體元件及其特性返回主目錄實訓1常用半導體元件的識別與性能測試第1章第1章半導體元件及其特征

實訓1常用半導體元件的識別與性能測方法1用萬用表簡易判別二極管、三極管(一)實訓目的(1)認識常用晶體二極管和三極管的外形特征。(2)學會使用萬用表判別晶體二極管的極性和三極管的管腳。(3)熟悉用萬用表判別二極管和三極管的質量。第1章半導體元件及其特征實訓1常用半導體元件的識別與

(二)預習要求(1)預習PN結的外加正、反向電壓的工作原理和三極管電流放大原理。(2)預習萬用表電阻擋的使用方法。(三)實訓原理

1.二極管的外形特征（1）二極管共有兩根引腳，兩根引腳有正、負之分，在使用中兩根引腳不能接反，否則會損壞二極管或損壞電路中的其它元件。(二)預習要求（2）二極管的兩根引腳軸向伸出。（3）有一部分二極管外殼上標出二極管的電路符號，以便識別二極管的正負極引腳。

2．萬用表測試二極管的原理晶體二極管內部實質上是一個PN結。當外加正向電壓，也即P端電位高于N端電位時，二極管導通呈低電阻，當外加反向電壓，也即N端電位高于P端電位時，二極管截止呈高電阻。因此可應用萬用表的電阻擋鑒別二極管的極性和判別其質量的好壞。實圖1.1所示為萬用表電阻擋的等效電路。由圖可知，表外電路的電流方向從萬用表負端（-）流向正端（+），即萬用表處于電阻擋時，其（-）端為內電源的正極，（+）端為內電源的負極。（2）二極管的兩根引腳軸向伸出。半導體元件及其特征實用課件由等效電路圖可算出電阻擋在n倍率下輸出的短路電流值。測試時，可由指針偏轉角占全量程刻度的百分比θ（可通過指針所處直流電壓刻度位置估算之）估算流經被測元器件的直流電流。可用下式計算：I=θ(1.1)在測試小功率二極管時一般使用R×100(Ω)或R×1k(Ω)擋，不致?lián)p壞管子。

3.萬用表測試三極管的原理1）基極和管型的判斷三極管內部有兩個PN結，即集電結和發(fā)射結，實圖1.2（a）所示為NPN型三極管。與二極管相似，三極管內的PN結同樣具有單向導電性。由等效電路圖可算出電阻擋在n倍率下輸出的短因此可用萬用表電阻擋判別出基極b和管型。例如,NPN型三極管，當用黑表棒接基極b，用紅表棒分別搭試集電極c和發(fā)射極e，測的阻值均較小；反之，表棒位置交換后，測的阻值均較大。但在測試時未知電極和管型，因此對三個電極腳要調換測試，直到符合上述測量結果為止。然后，再根據在公共端電極上表棒所代表的電源極性，可判別出基極b和管型。如實圖1.2（b）所示。2）集電極和發(fā)射極的判別這可根據三極管的電流放大作用進行判別。實圖1.3所示的電路，當未接上Rb時,無IB，則IC=ICEO很小，測得c、e間電阻大；因此可用萬用表電阻擋判別出基極b和管型。例半導體元件及其特征實用課件靜態(tài)（直流）電流放大系數(shù)：三極管為共發(fā)射極接法，在集電極-發(fā)射極電壓UCE一定的條件下，由基極直流電流IB所引起的集電極直流電流與基極電流之比，稱為共發(fā)射極靜態(tài)（直流）電流放大系數(shù)，記作1所示為萬用表電阻擋的等效電路。N溝道增強型絕緣柵場效應管的工作原理=hFE本IBE+ICBO測量三極管的輸入特性方法2用逐點法測試二極管和三極管的特性曲線N溝道耗盡型絕緣柵場效應管的工作原理(2)為什么用萬用表不同電阻擋測二極管的正向（或反向）電阻值時，測得的阻值不同?場效應管工作時，不允許進入這個區(qū)域。這里還需指出，三極管的結構特點是它具有電流控制作用的內部依據，而發(fā)射結正向偏置、集電結反向偏置是它實現(xiàn)電流控制作用的外部條件。(6)最大漏極電流IDM：管子工作時，ID不允許超過這個值。二極管工作頻率與PN結的極間電容大小有關，容量越小，工作頻率越高。三極管根據基片的材料不同，分為鍺管和硅管兩大類，目前國內生產的硅管多為NPN型（3D系列），鍺管多為PNP型（3A系列）；(2)測反向伏安特性時，S、S′各與2、2′相接，電源E=30V，電流用直流微安擋測量。例如IB由40μA增加到50μA，IC從3.通過實訓，你能否回答下列問題?顯然，在漏源電壓UDS一定時，ID的大小是由導電溝道的寬窄（即電阻的大?。Q定的，當UGS=UGS（off）時，ID≈0。綜上所述，晶閘管導通條件是：陽極和陰極之間加正向電壓，控制極和陰極之間加正向電壓，陽極電流大于擎住電流。靜態(tài)（直流）電流放大系數(shù)：三極管為共發(fā)射極接當接上Rb，則有IB，而IC=βIB+ICEO，因此，IC顯然要增大，測得c、e間電阻比未接上Rb時為小。如果c、e調頭，三極管成反向運用，則β小，無論Rb接與不接，c、e間電阻均較大，因此可判斷出c和e極。例如，測量的管型是