电子技术基础与应用 主编 刘占娟 2008年8月

项目一 认识常用的半导体器件 知识目标: 技能目标: ．掌握常用二极管的管脚识别及检测方法 ．了解半导体的基本知识 ．掌握三极管的管脚识别和检测方法 ．了解常用的电子焊接知识 ．了解半导体的基本知识 ．掌握半导体二极管和三极管的结构及性能 ．了解特殊二极管、三极管

项目一认识常用的半导体器件 任务一 半导体的基本知识 任务二 PN结及其单向导电性 任务三 半导体二极管 任务四 晶体三极管

任务一 半导体的基本知识 任务目标: ．了解导体、半导体、绝缘体导电性能的差异 ．掌握硅和锗本征半导体的原子结构及导电性 任务一 半导体的基本知识 任务目标: ．了解导体、半导体、绝缘体导电性能的差异 ．掌握硅和锗本征半导体的原子结构及导电性 ．掌握杂质半导体（包括P型和N型）的原子结构及导电性

任务一 半导体的基本知识 知识一 导体、半导体、绝缘体 知识二 本征半导体 知识三 杂质半导体

知识一 导体、半导体、绝缘体 导体：导电性能良好 如：金、银、铜、铁、铝等 绝缘体：不导电 如：陶瓷、玻璃、橡胶、塑料等 导体：导电性能良好 如：金、银、铜、铁、铝等 绝缘体：不导电 如：陶瓷、玻璃、橡胶、塑料等 半导体：导电性能介于导体和绝缘体 之间。 如：硅、锗、氧化物、硫化物等

半导体：光敏 光照导电能力显著增强。 热敏 加热导电能力显著增强。 搀杂 掺入微量杂质，导电能力 显著增强。 半导体分为：本征半导体 杂质半导体

知识二 本征半导体 纯净的、结构完整的半导体称本征半导体。如：硅、锗单晶体。

硅和锗原子结构示意图 a)原子结构示意图 b) 简化模型 硅（si）原子 锗（Ge）原子 +14 +32 惯性核 价电子 b) a)

硅单晶体共价键结构示意图

本征激发产生空穴—电子对 +4 +热（或光）= 自由电子 共价键 空穴 价电子

电子和空穴的移动

本征半导体中有两种载流子（由本征激发产生） 1、自由电子 + 2、空穴 – 自由电子数=空穴数

本征半导体导电能力很差！

知识三 杂质半导体 根据所掺杂质不同分为 1.N型半导体（电子型） 纯净的硅晶体中掺入五价元素磷P 形成N型半导体 纯净的硅晶体中掺入三价元素硼Be 形成P型半导体

N型 、P型半导体中的共价键结构 硅 +4 +3 硼 空穴 +5 磷 多余电子 N型硅半导体中的共价键结构 P型硅半导体中的共价键结构

N型半导体中两种载流子 P型半导体中两种载流子 1.自由电子——多子（由掺磷和本征激发产生） 2.空穴————少子（由本征激发产生） 1.自由电子——少子（本征激发产生） 2.空穴————多子（掺磷和本征激发产生）

N型半导体简化结构示意图 P型半导体简化结构示意图 少子电子 杂质离子 少子空穴 多子电子 多子空穴 a) b)

通过以上讨论可知： ⑴在本征半导体中，掺入微量杂质元素，可以使半导体的导电性能显著增强，由于掺入杂质不同，可以形成两种不同的杂质半导体,即N型和P型半导体。 ⑵在N型半导体中，自由电子是多子，空穴是少子，在P型半导体中，空穴是多子，自由电子是少子。 ⑶N型和P型半导体都是电中性的，对外都不显电性。这是由于本征半导体和掺入的杂质都是电中性的，而在掺杂过程中，既没有得到电荷也没有失去电荷。

任务二 PN结及其单向导电性 任务目标: 了解PN结的形成 掌握PN结的单向导电性。

任务二 PN结及其单向导电性 知识一 PN结的形成 知识二 PN结的单向导电性

知识一PN结的形成 载流子的扩散运动 电子空穴对（本征激发） 电子空穴对 空穴扩散方向 电子扩散方向 P型 N型

扩散运动：物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方运动，这种由于浓度差而产生的运动称为扩散运动。 漂移运动：在电场力作用下，少数载流子的运动称漂移运动。例如：当空间电荷区形成后，在内电场作用下，少子产生漂移运动，空穴从N区向P区运动，而自由电子从P区向N区运动。

PN结示意图 耗尽层 空间电 荷区 内电场 P型区 N型区

知识二 PN结的单向导电性 R V b) I L + - E a) 图1.10 PN结单向导电性实验电路

PN结的单向导电性 外加正向电压PN结导通 外加反向电压PN结截止

任务三 半导体二极管 任务目标: 掌握二极管的结构、符号和类型。 了解二极管的伏安特性。 了解二极管的型号和主要参数。 掌握二极管的识别和简易测试方法。 认识整流二极管、稳压二极管、发光二极管等常用的二极管。

任务三 半导体二极管 知识一 二极管的结构和类型 知识二 二极管的伏安特性 知识三 二极管的型号和主要参数 知识四 小功率二极管的检测方法 知识一 二极管的结构和类型 知识二 二极管的伏安特性 知识三 二极管的型号和主要参数 知识四 小功率二极管的检测方法 知识五 认识常用二极管

知识一 二极管的结构和类型 1.结构和符号 a)结构 b)符号 V 正极 负极 P N 正极 负极 管壳 电流方向 PN结 a) b) a) 知识一 二极管的结构和类型 1.结构和符号 a)结构 b)符号 V 正极 负极 P N 正极 负极 管壳 电流方向 PN结 a) b) a) b)

半导体二极管外型 a)大型金属封状 b)塑料封装 c)玻璃封装

2.二极管分类 1）二极管按所用的半导体材料不同分为硅管和锗管 2）二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大类。 3)按用途不同分为普通二极管、整流二极管、稳压二极管、发光二极管、光电二极管、肖特基二极管等。

a)点接触型 b)面接触型 c)平面型

知识二 二极管的伏安特性 分为： 正向特性 反向特性（分为反向截止和反向击穿）

a) 伏安特性示意图 b)硅二极管的伏安特性 c）锗二极管的伏安特性 图1.16二极管的伏安特性 a) 伏安特性示意图 b)硅二极管的伏安特性 c）锗二极管的伏安特性 a) b) c)

死区电压最大值叫门限电压，用表示。一般硅二极管的约0.5伏，锗二极管的约0.1伏。 硅二极管的正向导通压降为0.7伏左右，锗管为0.3伏左右。

当温度升高时，正向特性曲线左移，反向特性曲线向下移。 温度对二极管特性的影响 当温度升高时，正向特性曲线左移，反向特性曲线向下移。 iD(mA) 900C 200C uD(V)

反映二极管承受反向击穿电压的高低，如A、B、C、D…其中A承受的反向击穿电压最低，B稍高 知识三 二极管的型号和主要参数 1.型号按照国家标准GB249-74的规定，国产二极管的型号由五部分组成 第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分 用数字表示器件的电极数目 用拼音字母表示器件的材料和极性 用汉语拼音字母表示器件的类型 用数字表示序号 用拼音字母表示规格号 符号 意义 反映二极管参数的差异 反映二极管承受反向击穿电压的高低，如A、B、C、D…其中A承受的反向击穿电压最低，B稍高 2 二极管 A B C D E N型锗材料 P型锗材料 N型硅材料 P型硅材料 化合物 P Z W K L 普通管 整流管 稳压管 开关管 整流堆 U N BT 参量管 光电器件 阻尼管 半导体特殊器件

国家标准对二极管型号的命名举例如下： 2 CZ54D 规格号 序号 整流管 N型硅材料 二极管

2.主要参数 (1) 最大整流电流 指二极管长期连续工作时，允许通过二极管的最大正向平均电流。  (2) 反向击穿电压 和最大反向工作电压 (3) 反向电流 硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微安( )级。 (4) 正向压降 硅二极管的正向压降约0.6～0.8 V；锗二极管约0.2～0.3 V。

知识四 小功率二极管的检测方法 + — 观察外壳上的符号标记

小功率二极管的检测方法 + - 观察外壳上的色点

小功率二极管的检测方法 观察玻璃壳内触丝。对于点接触二极管，如果标记已模糊不清，可以将外壳上的黑色或白色漆层轻轻刮起掉一点，透过玻璃观察二极管的内部结构，有金属触丝的一端就是正极。

小功率二极管的检测方法 用万用表测量判别 将万用表置于R×100或R×1K挡，先用红、黑表笔任意测量二极管两端子间的电阻值，然后交换表笔再测量一次，如果二极管是好的，两次测量结果必定出现一大一小。以阻值较小的一次测量为准，黑表笔所接的一端为正极，红表笔所接的一端则为负极。

黑表笔接二极管正极 红表笔接二极管负极 红表笔接二极管正极 黑表笔接二极管负极 小电阻 大电阻 小功率二极管的检测方法 用万用表判别

知识五 认识常用二极管 ⑴普通二极管： 用在检波、限幅和其他小电流整流电路中。如2AP1～2AP9，2CP1～2CP20等。

⑵整流二极管： 用在电源设备的整流电路中，将交流电变成脉动直流电。如2CZ11～2CZ27等。

⑶稳压二极管： 又称齐纳二极管。用在电源供给电路中，稳定电压值。如2CW1～2CW10等。

VZ a) b) 图1.22 稳压二极管 a)图形符号 b)外形 c)伏安特性曲线 Izman UA Uz iz(mA) Izmin uz(v) c) UB A B Iz

稳压二极管是一个特殊的面接触型的半导体硅二极管，其V-A特性曲线与普通二极管相似，但反向击穿曲线比较陡，稳压二极管工作于反向击穿区。

⑷发光二极管 发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。

发光二极管 a)外形 b)符号 c)发光二极管应用

发光二极管

发光二极管

七段显示译码器的接法

⑸光电二极管 光电二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。它的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了便于接受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。

光电二极管是在反向电压作用下工作的。没有光照时，反向电流很小（一般小于0 光电二极管是在反向电压作用下工作的。没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对，称为光生载流子。

光电（敏）二极管

光敏二极管

⑹肖特基二极管 肖特基二极管内部是一个金属半导体结。所谓金属半导体结，是在金属和低掺杂N型半导体的交界处所形成的类似于PN结的空间电荷区，其伏安特性与PN结类似，也具有单向导电性。肖特基二极管与普通二极管相比，有两大主要特点：一是肖特基二极管的导通电压低，约为0.4V；二是肖特基二极管只利用一种载流子（电子）导电，不存在普通二极管的少子，因此工作速度快，适用于高频高速电路。

开关二极管

任务四 晶体三极管 任务目标: 1.掌握三极管的结构和分类。 2.了解三极管电流放大作用原理。 3. 掌握三极管的型号了解其主要参数。 任务四 晶体三极管 任务目标: 1.掌握三极管的结构和分类。 2.了解三极管电流放大作用原理。 3. 掌握三极管的型号了解其主要参数。 4.掌握晶体三极管外型识别方法 5.掌握三极管简易检测方法。

任务四 晶体三极管 知识1 三极管的结构和分类 知识2 三极管的电流放大作用 知识3 三极管的型号和主要参数 知识4 三极管的伏安特性曲线 任务四 晶体三极管 知识1 三极管的结构和分类 知识2 三极管的电流放大作用 知识3 三极管的型号和主要参数 知识4 三极管的伏安特性曲线 知识5 晶体三极管的工作状态 知识6 常用晶体三极管的外形识别 知识7 用指针式万用表判断晶体三极 管好坏及辨别三极管的c、b 、e电极

知识1 三极管的结构和类型 一、结构和分类 1.结构 通过一定的制作工艺，在一块极薄的硅或锗基片上制作两个PN结就构成三层半导体，从三层半导体上引出三个电极，经过封装就成为三极管。

三极管的外形 a)大功率三极管 b)金属封装 c)塑料封装

NPN型三极管 a)结构示意图 b)符号 PNP型三极管 c)结构示意图d)符号 c c c b e d) c b e b) b b e e 集电极 集电极 c b e b) N 集电区 P 集电区 基极 集电结 基极 集电结 P基区 N基区 b b N 发射区 发射结 P 发射区 发射结 发射极 发射极 e e a) c)

三极管制作时有以下工艺要求： ⑴发射区掺杂浓度要很大，以利于向基区发射很多的载流子。 ⑵基区非常薄，其掺杂浓度比发射区要小很多很多，以利于载流子通过。 ⑶集电区掺杂浓度要小，体积比发射区大，便于收集载流子和散热。

三极管分类 ①按内部结构分为：NPN型和PNP型 ②按设计结构分为 : 点接触型、面接触 ③按工作频率分为 : 高频管、低频管、开关管。 ④按功率大小分为 : 大功率、中功率、小功率。 ⑤按封装形式分为 : 金属封装、塑料封装。

三极管的电流放大作用

三极管的电流放大作用 （1）发射区向基区注入电子 （2）电子在基区的扩散与复合 （3）集电区收集扩散过来的电子

三极管内部载流子分配规律 ①发射极电流等于基极电流与集电极电流之和。 即 Ie=Ib+Ic ②集电极电流与基极电流之比为一个常数，用 表示 （手册中常用表示） 即 ③集电极电流的变化量与基极电流的变化量之比为一常数，用表示 即

三、三极管的型号和主要参数 1.型号

2、三极管的主要参数 ⑴晶体管的电流放大系数β，也可用hFE表示 ⑵极间反向饱和电流 ① 集电极 -基极反向电流 ICBO ②集电极－发射极反向电流ICEO ⑶极限参数 ①集电极最大允许电流 ②集电极最大允许耗散功率 ③集电极-发射极反向击穿电压

四、三极管的伏安特性曲线 1、输入特性曲线 硅管的发射结开启电压为0.5伏 锗管的开启电压为0.1伏 0.1 0.3 0.5 0.7 ube(V) Ib(μA） 0.1 0.3 0.5 0.7 80 60 40 20 开启电压0.5V 导通电压0.7V 图1.29三极管的输入特性曲线 硅管的发射结开启电压为0.5伏 锗管的开启电压为0.1伏

四、三极管的伏安特性曲线 2、输出特性曲线 Uce(V) 2 4 6 8 10 Ic(mA） 4 3 2 1 饱和区 放大区 截止区 2 4 6 8 10 Ic(mA） 4 3 2 1 图1.30三极管的输出特性曲线 饱和区 放大区 截止区 Ib=0 20μA 40 60 80 100 Iceo ΔIb ΔIc

五、晶体三极管的三种工作状态 1.截止状态 发射结反偏 集电结反偏

2.放大状态 发射结正偏 集电结反偏

3.饱和状态 发射结反偏 集电结反偏

例如：给三极管加如图1.31a)、b)、c)所示电压时三极管分别处于截止状态、放大状态、饱和状态。

六、常用晶体三极管的外形识别

②大功率晶体三极管外形电极识别

七、用指针式万用表判断晶体三极管好坏及辨别三极管的e、 b、c电极 小电阻 黑表笔接b 红表笔接c 红表笔接e NPN型三极管

②判断集电极c和发射极e 黑笔接c红笔接e为大电阻 将手指搭在c、e之间，再测为小电阻

P N Rm R Vcc —— + 黑 红 a)示意图 b)等效电路

完