电子技术基础与实训 教学课件 作者 黎兆林 第1章 常用半导体器件.ppt

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1、第1章常用半导体器件半导体器件是电子电路的核心元件，常用的分立半导体器件主要有二极管、晶体管和场效应管等。了解它们的内部结构，掌握它们的外部特性、主要参数指标以及正确的使用方法，是学习电子技术和分析电子电路的重要基础。1.1二极管知识点(1)二极管的基本特性、主要参数以及基本应用。(2)稳压二极管、发光二极管和光电二极管的特性及应用。技能点(1)掌握二极管、稳压管的测试及选用方法。(2)掌握发光二极管、光电二极管的测试方法。1.1.1二极管简介1、二极管的结构、符号、外形和类型二极管是由一个PN结加上电极引线封装而成。由P区引出的电极称为阳极或正极，由N区引出的电极称为阴极或负极。二极管的结构

2、、符号如图1-1所示。图1-1二极管的结构及符号常见的二极管外形如图1-2a所示。除了在外壳上用二极管的符号来标识正、负电极外，有的二极管用色环（或色点）来标识二极管的负极，大功率螺拴式二极管带螺纹的一端则是负极。a)常见外形b)点接触型c)面接触型图1-2二极管的外形和类型其中：点接触型频率特性好，适用于高频工作，面接触型能通过较大的电流，适用于整流电路中。2、二极管导电特性的演示按图1-3所示电路连接直流电源UCC、二极管VD和指示灯L。在图a中，电源的正极连接到二极管的正极，使二极管的正极电位高于负极电位（这种电压偏置称为正向偏置），指示灯亮，表明电路中通过较大的正向电流，二极管这种状态

3、称为导通；在图b中，将二极管的极性对调，电源的正极连接到二极管的负极，使二极管的正极电位低于负极电位（这种电压偏置称为反向偏置），此时指示灯灭，表明电路中无电流通过，二极管这种状态称为截止。a)导通状态b)截止状态图1-3二极管导电特性的演示由此可见：二极管的基本特性是单向导电性：正向偏置时导通，反向偏置时截止。二极管符号的箭头代表了正向电流的方向，外加电压的方向与箭头方向一致时二极管导通，反之则截止。二极管的核心是一个PN结，其单向导电性是由PN结的特性决定的。PN结及其单向导电性PN结的形成多数载流子因浓度上的差异而形成的运动称为扩散运动，如下图所示。P型和N型半导体交界处载流子的扩散由于

4、空穴和自由电子均是带电的粒子，所以扩散的结果使P区和N区原来的电中性被破坏，在交界面的两侧形成一个不能移动的带异性电荷的离子层，称此离子层为空间电荷区，这就是所谓的PN结，如图所示。在空间电荷区，多数载流子已经扩散到对方并复合掉了，或者说消耗尽了，因此又称空间电荷区为耗尽层。空间电荷区出现后，因为正负电荷的作用，将产生一个从N区指向P区的结内电场。内电场的方向，会对多数载流子的扩散运动起阻碍作用。同时，内电场则可推动少数载流子（P区的自由电子和N区的空穴）越过空间电荷区，进入对方。少数载流子在内电场作用下有规则的运动称为漂移运动。漂移运动和扩散运动的方向相反。无外加电场时，通过PN结的扩散电流

5、等于漂移电流，PN结中无电流流过，PN结的宽度保持一定而处于稳定状态。如果在PN结两端加上不同极性的电压，PN结会呈现出不同的导电性能。PN结P端接高电位，N端接低电位，称PN结外加正向电压，又称PN结正向偏置，简称为正偏，此时结电场被削弱，形成较大的正向电流，称为正偏导通。如图所示。PN结P端接低电位，N端接高电位，称PN结外加反向电压，又称PN结反向偏置，简称为反偏，此时增强了结电场的作用，形成的反向电流极小，如图所示。由此可见，PN结的单向导电性是指PN结外加正向电压时处于导通状态，外加反向电压时处于截止状态。1.1.2二极管的特性和主要参数1、二极管的特性二极管的伏安特性是指二极管两端

6、电压和流过二极管电流之间的关系。典型的二极管伏安特性曲线如图1-4所示。图1-4二极管伏安特性曲线1）正向特性二极管正极接高电位，负极接低电位，二极管为正向偏置（正偏）。二极管的正偏时存在死区，相应的电压被称为死区电压。死区电压与环境温度有关，常温下硅管的死区电压约为0.5V，锗管的约为0.1V。当正向电压超过死区电压后，二极管进入导通状态，正向电流迅速增大，二极管两端的电压的变化很小，正向导通电压近似为一个稳定值，在工程估算中，通常取硅管的正向导通电压为0.7V，锗管的为0.3V。2）反向特性二极管正极接低电位，负极接高电位，二极管为反向偏置（反偏）。二极管反偏时存在一个很微弱的反向电流，其

7、基本不随反向电压的增大而变化，这个电流称为反向饱和电流IR。反向电流（又称为漏电流）越小表明二极管的单向导电性越好。如图所示，硅管的反向特性优于锗管。反向电压增大到某一值时，反向电流突然增大，这种现象称为反向击穿，此时对应的电压称为反向击穿电压，用UBR表示，此时，二极管失去了单向导电性，如果没有适当的限流措施，二极管将会过流损坏。普通二极管不允许工作在反向击穿状态。可见，二极管正偏导通，具有非线