11常用半导体元件Word下载.docx
- 文档编号:7479000
- 上传时间:2023-05-08
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:164.71KB
11常用半导体元件Word下载.docx
《11常用半导体元件Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《11常用半导体元件Word下载.docx(16页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
二极管的外形、内部结构示意图和符号如图11.1所示。
(a)外形(b)内部(c)符号
图11.1 二极管
二极管的阳极引脚由P型半导体一侧引出,对应二极管符号中三角形底边一端。
二极管的阴极引脚由N型半导体一侧引出,对应二极管符号中短竖线一端。
强调指出:
符号形象地表示了二极管电流流动的方向,即电流只能从阳极流向阴极,而不允许反方向流动。
11.1.2 二极管的电流、电压关系
1.正向偏置与导通状态
二极管正向电流、电压关系实验电路如图11.2(a)所示,二极管阳极接高电位,阴极接低电位,二极管正向偏置。
此时调节串联在电路中的电阻大小,二极管表现出不同电压下具有不同的电阻值,记录每个电压下对应的电流值,从而描绘成曲线,即得到图11.2(b)所示的二极管正向电流、电压关系特性。
(1)二极管VD两端正向电压小于0.5V时,电路中几乎没有电流,对应的电压称为二极管的死区电压或阈值电压(通常硅管约为0.5V,锗管约为0.2V)。
(2)二极管两端正向电压大于0.5V后,电路中电流增加迅速。
(3)随着二极管电流增大,二极管VD两端电压维持在0.6V~0.7V之间不再增加(硅管约为0.6V~0.7V,锗管约为0.2V~0.3V)。
(a)(b)
图11.2 二极管正向偏置导通与电流、电压的关系特性
2.反向偏置与截止状态
二极管的反向电流、电压关系实验电路如11.3(a)所示,二极管阳极接低电位,阴极接高电位,二极管反向偏置。
此时调节串联在电路中的电阻大小,即使二极管两端反向电压较高时,电路中仍然几乎没有电流,当二极管两端反向电压达到足够大时(各种二极管数值不同),二极管会突然导通,并造成二极管的永久损坏。
记录每个电压下对应的电流值,从而描绘成曲线,即得到图11.3(b)所示的二极管反向电流、电压关系特性。
(1)当反向电压不超过一定范围时,反向电流十分微小并随电压增加而基本不变。
通常可以忽略不计。
(2)当反向电压增加到一定数值时,反向电流将急剧增加,称为反向击穿,此时的电压称为反向击穿电压。
图11.3 二极管反向偏置截止与电流、电压关系特性
综上所述,二极管具有在正向电压导通,反向电压截止的特性,这个特性称为单向导电性。
11.1.3 二极管的主要参数
二极管的参数是选择和使用二极管的依据。
主要参数有:
(1)最大整流电流IFM指二极管长期工作时,允许通过二极管的最大正向电流的平均值。
(2)最高反向工作电压URM指保证二极管不被击穿所允许施加的最大反向电压。
(3)反向电流IR指二极管加反向电压而未击穿时的反向电流,如果该值较大,是不能正常使用的。
11.1.4 发光二极管
发光二极管是一种把电能直接转化成光能的固体发光元件,如图11.4所示为几种发光二极管外形及其电路图形符号。
图11.4 发光二极管外形及图形符号
发光二极管是由PN结组成,具有单向导电性。
当发光二极管加上正向电压时能发出一定波长的光。
发光波长除与制作使用材料有关外,还与PN结所掺“杂质”有关。
一般用磷砷化镓材料制作的发光二极管发红光,磷化镓材料制作的发光二极管发绿光或黄光。
发光二极管的作用:
用作电子设备的通断指示灯,数字电路的数码及图形显示,也可作为快速光源,以及光电耦合器中的发光元件。
11.1.5 光电二极管
光电二极管由PN结组成,具有单向导电性,但光电二极管管壳上有一个能射入光的窗口,这个窗口用有机玻璃透镜封闭,入射光通过透镜正好射在管芯上。
如图11.5所示为光电二极管外形结构及其电路图形符号。
图11.5 光电二极管外形结构及电路图形符号
光电二极管工作在反向偏置状态。
当在PN结上加反向电压,再用光照射PN结时,能形成反向光电流,光电流的大小与光照射强度成正比。
光电二极管用途很广,一般常用作传感器的光敏电元件,在光电输入机上用作光电读出器件。
【四、小结】
1.二极管对来自两个方向的电流呈现不同的性质,在外加电压足够大时(一般约0.3V~0.6V),电流只能从阳极(P型半导体一侧)流向阴极(N型半导体一侧),反方向是不能导通的。
这个特性称为单向导电性。
2.二极管的参数反映二极管在各方面的性能,是正确的选择和使用二极管的依据。
二极管的参数主要针对单向导电性提出来的。
使用较多的是最大整流电流和最高反向工作电压。
3.了解发光二极管的作用。
4.了解光电二极管的作用。
【五、习题】
一、是非题:
1、2;
二、选择题:
1;
三、填空题:
四、计算题:
1。
11.2 三极管
1.知道三极管结构与符号。
2.三极管的放大作用。
1.三极管结构与符号。
三极管的放大作用。
1.二极管的正向偏置和反向偏置的不同表现。
2.基尔霍夫电流定律。
三极管的分类:
按材料分有硅三极管和锗三极管;
按结构类型分有NPN型和PNP型。
11.2.1 三极管的外形、结构和符号
三极管的外形、内部结构示意图和符号如图11.6所示。
(a)外形
(b)NPN管结构和符号(c)PNP管结构和符号
图11.6 三极管
NPN型三极管发射极电极(符号箭头向外)形象地指出发射极电流的流动方向是由管内流向管外,而基极电流和集电极电流是流入管内的;
PNP型三极管的情况正好相反(符号箭头向内),电流由发射极流入,由集电极和基极流出。
11.2.2 三极管的放大作用
三极管放大作用可按图11.7连接电路。
发射极作为公共端接地,并选取UCC>
UBB。
在基极回路电源UBB作用下,发射结正向偏置(即基极电位高于发射极电位)。
在集电极回路电源UCC作用下,集电结反向偏置(即集电极电位高于基极电位)。
图11.7 三极管的放大作用
调节电阻RB,观察基极电流IB、集电极电流IC和发射极电流IE。
(1)IB变化(增大或减少),IC和IE都会随之相应的变化(增大或减少)。
(2)IE=IB+IC=(1+)IB,且IC>
>
IB。
(3)IC和IE的比值基本为一常数,称为三极管的电流放大系数,用字母β表示。
=
或IC=IB
(4)发射结电压在0.5V以下时,IC=IE=0,这种情况下三极管处于截止状态。
(5)基极电流IB增加到一定数值时,就会发现集电极电流IC不随基极电流IB增大而增大。
这种情况下三极管处于饱和状态。
就其本质而言,三极管的“放大”是一种控制,是以较小的电流IB控制较大的电流IC。
11.2.3 三极管的主要参数
1.电流放大系数()是表征三极管电流放大能力的参数。
通常以100左右为宜。
2.集电极最大允许电流(ICM)是指当三极管集电极电流超过ICM时,三极管的参数将会明显变化。
3.集电极最大允许耗散功率(PCM)是指为了限制集电结温升不超过允许值而规定的最大值,该值除了与集电极电流有关外,还与集电极和发射极之间的电压有关。
4.集电极、发射极之间反向击穿电压(U(BR)CEO)是指三极管基极开路时,集电极和发射极之间能够承受的最大电压。
1.三极管是由两个PN结构成的,所以就有NPN型管和PNP型管之分。
所以外加电压极性和电流方向都相反。
2.三极管要具有放大作用,就必须满足其外部条件,即发射结正向偏置,集电结反向偏置,这一条是组成放大电路的基本原则。
3.三极管放大时电流分配的关系式:
IE=IC+IB=(1+)IB
4.β称为三极管的电流放大系数:
IC=IB
5.三极管的主要参数其物理意义是:
——反映电流放大能力;
ICM——对三极管集电极电流的限制;
U(BR)CEO——三极管集电极和发射极之间能够承受最大电压的限制等。
3、4;
二、选择题:
2;
三、填空题:
3、4。
11.3 三极管的三种工作状态
描述三极管的放大作用。
区分三种工作状态(放大、饱和、截止)。
三极管的三种工作状态的外部条件和特点。
三极管工作状态的不同是由其集电结和发射结偏置不同造成的,它可以分成放大状态、饱和状态及截止状态。
11.3.1 放大状态
处于放大状态的三极管IC=IB,各极之间电流关系为
IE=IB+IC=IB+IB=(1+)IB
三极管处于放大状态的电流和电压示意图如图11.11所示。
(a)(b)(c)
图11.11 放大状态晶体管电流、电压示意图
图11.11(a)所示电路是在图11.7电路基础上,将电阻RB接到UBB正极的一端改接到UCC的正极上。
为了进一步简化电路,图11.11(a)中电源UCC省去未画,只标出它对地电位值和极性。
图11.11(b)中标出发射结的正向偏置电压UBE和集电结的反向偏置电压UCB,放大状态各点电位是集电极电位最高,基极电位次之,最低的是发射极电位。
图11.11(c)示意三极管处于放大状态时,集电极C和发射极E之间相当于通路,用一个变化的电阻表示其间电压降。
变化情况可认为是受基极电流控制的。
11.3.2 饱和状态
处于饱和状态的三极管,基极电流IB失去对集电极电流IC的控制作用,因而三极管饱和时没有放大作用。
三极管处于饱和状态电流和电压示意图如图11.12所示。
(a)(b)(c)
图11.12 饱和状态三极管电流、电压示意图
图11.12(a)中,当UCE减小到接近为零时(硅管约0.3V,锗管约0.1V,称为饱和压降),集电极电流IC=
已达到最大值(三极管饱和)。
图11.12(b)中标出发射结和集电结的正向偏置UBE和UBC,饱和状态各点电位是基极电位最高,集电极电位次之,发射极电位最低。
图11.12(c)示意三极管处于饱和状态时,相当于一个开关处于闭合状态,相当于短路。
11.3.3 截止状态
处于截止状态的三极管,各极电流(IB、IC和IB)都为零或极小。
因而三极管截止时没有放大作用。
三极管处于截止状态电流和电压示意图如图11.13所示。
(a)(b)(c)
图11.13 三极管截止状态电流、电压示意图
图11.13(a)中,基极电流IB=0和集电极电流IC=0,所以集电极电阻RC上就没有电压降。
三极管集电极C和发射极E之间电压UCE=UCC-ICRC=UCC。
图11.13(b)中标出了发射结和集电结的反向偏置电压UBE和UCB,截止状态各点电位是集电极电位最高,发射极电位电位次之,基极电位最低。
图11.13(c)示意三极管处于截止状态时,相当于一个开关处于断开状态,相当于开路。
1.放大状态条件:
发射结正向偏置,集电结反向偏置。
电流、电压关系:
IC=IB,IE=IC+IB=(1+)IB,UCE=UCC-RCIC
特点:
集电极电流受基极电流控制。
电位值分布(以NPN管,发射极接地为例):
VC>
VB>
VE
2.饱和状态条件:
发射结正向偏置,集电极正向偏置。
UCE≈0.3V,IC=
≈
集电极电流不随基极电流的增加而增加。
电位值分布:
VB>
VC>
3.截止状态条件:
发射结零偏或反偏,集电结反偏。
IC=0,IB=0,UCE=UCC
基极电流和集电极电流为零。
VE>
VB
2、3;
2。
*11.4 晶闸管
知道晶闸管的特性和主要参数。
晶闸管的工作原理。
1.晶体管的结构。
2.二极管的工作原理。
1.晶闸管有普通型晶闸管和特种晶闸管。
2.特种晶闸管有快速晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管等。
11.4.1 晶闸管的外形、结构和符号
晶闸管的外形、内部结构示意图和符号如图11.14所示。
(b)结构(c)符号
图11.14 晶闸管
晶闸管的符号与二极管相似,只是在其阴极处增加一个控制极,在控制极上加控制信号时晶闸管导通。
11.4.2 晶闸管的工作原理
1.晶闸管工作原理可用图11.15所示实验电路验证。
2.晶闸管反向偏置,如图11.15(a)所示,无论是否给控制极加电压,晶闸管不导通。
3.晶闸管正向偏置,如图11.15(b)所示,控制极G没有接任何电压,晶闸管不导通。
4.晶闸管正向偏置,如图11.15(c)所示,控制极G加一个幅度和宽度都足够大的正电压,晶闸管导通。
5.晶闸管导通后,如图11.15(d)所示,去掉控制极电压,晶闸管仍然能保持导通。
结论:
晶闸管是一个受控制的二极管,除了应具有正向偏置电压外,还必须给控制极加一个足够大的控制电压,晶闸管就会导通。
一旦晶闸管导通,控制电压即使取消,仍然保持导通状态。
使晶闸管由阻断状态变为导通状态,在控制极上加的正向电压称为触发电压。
注意:
晶闸管导通后若阳极电流小于某一个很小的电流IH(称为维持电流)时,晶闸管也会由导通变为截止。
图11.15 晶闸管导通实验电路
11.4.3 晶闸管的主要参数
(1)额定正向平均电流IF:
晶闸管允许通过的工频正弦半波电流的平均值。
(2)正向平均管压降UF:
晶闸管正向导通状态下阳极和阴极两端的平均电压降。
一般为0.4V~1.2V。
(3)维持电流IH:
维持晶闸管导通状态所需的最小阳极电流。
(4)最小触发电压UG:
晶闸管导通要求控制板所加的最小触发电压,一般约为1V~5V。
1.晶闸管的结构:
晶闸管由四层半导体(PNPN)、三个PN结构成,具有三个电极:
阳极A、阴极K和控制极G。
2.触发电压是使晶闸管由阻断状态变为导通状态,加在控制极上的正向电压,一旦晶闸管导通,控制极就失去控制作用。
3.晶闸管的特点:
可控的单向导电开关。
阻断→导通的条件:
UAK和UGK加足够大的正向电压。
导通→阻断的条件:
IA<
IH或UAK=0或反向。
导通后控制极失去控制作用。
4.晶闸管的主要参数:
晶闸管的参数主要表现在可控导通和维持导通方面。
例如:
维持电流IH;
最小触发电压UG等。
5、6;
4;
5。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 11 常用 半导体 元件
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)