常用半導(dǎo)體器件及應(yīng)用課件

1、 電工電子技術(shù) 電子技術(shù)與實訓(xùn)第一章 常用半導(dǎo)體器件一 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識三 晶體三極管 四 場效應(yīng)管二 晶體二極管 一 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 在物理學(xué)中，根據(jù)材料的導(dǎo)電能力，可以將他們劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。導(dǎo) 體： 很容易導(dǎo)電的物體，如金、銀、銅、鐵等。絕緣體： 不容易導(dǎo)電或者完全不導(dǎo)電的物體，如塑料、橡膠、 陶瓷、玻璃等。半導(dǎo)體： 導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)，如硅(Si)、 鍺(Ge)、金屬氧化物等。硅和鍺是4價元素，原子的 最外層軌道上有4個價電子。1半導(dǎo)體的特性一 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 摻雜性：往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，使其導(dǎo)電能力 明顯改變。光敏性：當(dāng)受到光照時，其導(dǎo)電能力明顯

2、變化。(可制成 各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極管、光敏 三極管、光電池等)。熱敏性：當(dāng)環(huán)境溫度升高時，導(dǎo)電能力明顯増強(qiáng)。 本征半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)束縛電子在絕對溫度T=0K時，所有的價電子都被共價鍵緊緊束縛在共價鍵中，不會成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱，接近絕緣體。 本征半導(dǎo)體化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體晶體。 制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純度要達(dá)到99.9999999%，常稱為“九個9”。2本征半導(dǎo)體一 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)，也稱熱激發(fā)。 當(dāng)溫度升高或受到光的照射時，束縛電子能量增高，有的電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導(dǎo)電，成為自由電子。自由電子+4+4+4+4+4

3、+4+4+4+4空穴 自由電子產(chǎn)生的同時，在其原來的共價鍵中就出現(xiàn)了一個空位，稱為空穴。2本征半導(dǎo)體一 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 自由電子，帶負(fù)電荷，電子流載流子空穴 ，帶正電荷，空穴流本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性取決于外加能量：溫度變化，導(dǎo)電性變化；光照變化，導(dǎo)電性變化。2本征半導(dǎo)體一 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 在中摻入某些微量雜質(zhì)元素后的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入五價雜質(zhì)元素，例如磷，砷等，稱為N型半導(dǎo)體。 2雜質(zhì)半導(dǎo)體一 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 在本征半導(dǎo)體中摻入三價雜質(zhì)元素，如硼、鎵等，稱為P型半導(dǎo)體。 P型半導(dǎo)體在純凈半導(dǎo)體硅或鍺（4價）中摻入磷、砷等5價元素，由于這類元素的原子最外層有5個

4、價電子，故在構(gòu)成的共價鍵結(jié)構(gòu)中，由于存在一個多余的價電子而產(chǎn)生大量自由電子，這種半導(dǎo)體主要靠自由電子導(dǎo)電，稱為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體（其中自由電子為多數(shù)載流子，熱激發(fā)形成的空穴為少數(shù)載流子）。（1） N型半導(dǎo)體自由電子 多數(shù)載流子（簡稱多子）空 穴少數(shù)載流子（簡稱少子）3 型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體一 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 （2） P型半導(dǎo)體在純凈半導(dǎo)體硅或鍺（4價）中摻入硼、鋁等3價元素，由于這類元素的原子最外層只有3個價電子，故在構(gòu)成的共價鍵結(jié)構(gòu)中，由于缺少價電子而形成大量空穴，這類摻雜后的半導(dǎo)體其導(dǎo)電作用主要靠空穴運動，稱為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體（其中空穴為多數(shù)載流子，熱激發(fā)形成的自由電子是少數(shù)載流

5、子）。自由電子 多數(shù)載流子（簡稱多子）空 穴少數(shù)載流子（簡稱少子）3 型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體一 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 摻入的雜質(zhì)元素的濃度越高，多數(shù)載流子的數(shù)量越多。只有將兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體做成PN結(jié)后才能成為半導(dǎo)體器件。3 型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體一 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 無論是P型半導(dǎo)體還是N型半導(dǎo)體都是中性的，通常對外不顯電性。+N型半導(dǎo)體多子電子少子空穴P型半導(dǎo)體多子空穴少子電子半導(dǎo)體中載流子有擴(kuò)散運動和漂移運動兩種運動方式。載流子在電場作用下的定向運動稱為漂移運動。在半導(dǎo)體中，如果載流子濃度分布不均勻，因為濃度差，載流子將會從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域運動，這種運動稱為擴(kuò)散運動。將一塊半導(dǎo)體的一側(cè)摻雜成P

6、型半導(dǎo)體，另一側(cè)摻雜成N型半導(dǎo)體，在兩種半導(dǎo)體的交界面處將形成一個特殊的薄層 PN結(jié)。（1）PN結(jié)的形成4 P結(jié)及其單向?qū)щ娦砸?半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 多子擴(kuò)散 形成空間電荷區(qū)產(chǎn)生內(nèi)電場 少子漂移促使阻止擴(kuò)散與漂移達(dá)到動態(tài)平衡形成一定寬度的PN結(jié)（1）PN結(jié)的形成4 P結(jié)及其單向?qū)щ娦砸?半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 外加正向電壓（也叫正向偏置）電源正極接P區(qū)，負(fù)極接N區(qū) （2）PN結(jié)的單向?qū)щ娦? P結(jié)及其單向?qū)щ娦砸?半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 外加電場與內(nèi)電場方向相反，內(nèi)電場削弱，擴(kuò)散運動大大超過漂移運動，N區(qū)電子不斷擴(kuò)散到P區(qū)，P區(qū)空穴不斷擴(kuò)散到N區(qū)，形成較大的正向電流，這時稱PN結(jié)處于低阻導(dǎo)通狀態(tài)。外電場內(nèi)電

7、場PN+（2）PN結(jié)的單向?qū)щ娦? P結(jié)及其單向?qū)щ娦砸?半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 外加電場加強(qiáng)內(nèi)電場，漂移運動超過擴(kuò)散運動，N區(qū)空穴飄移到P區(qū)，P區(qū)電子漂移到N區(qū)，形成很小的反向漂移電流，稱為反向飽和電流，這時稱PN結(jié)處于高阻截止?fàn)顟B(tài)。外加反向電壓（也叫反向偏置）電源正極接N區(qū)，負(fù)極接P區(qū)PN結(jié)加正向電壓時，具有較大的正向擴(kuò)散電流，呈現(xiàn)低電阻， PN結(jié)導(dǎo)通；PN結(jié)加反向電壓時，具有很小的反向漂移電流，呈現(xiàn)高電阻， PN結(jié)截止。由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。?晶體二極管 1 晶體二極管的結(jié)構(gòu)晶體管泛指一切以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的單一元件，包括各種半導(dǎo)體材料制成的二極管、三極管、場效應(yīng)管、可控硅

8、等，不過從國內(nèi)的習(xí)慣上講，晶體管有時多指晶體三極管。二極管 = PN結(jié) + 管殼 + 引線結(jié)構(gòu) 一個PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線并用管殼封裝起來，就構(gòu)成了半導(dǎo)體二極管，簡稱二極管。符號一般用VD表示。符號陽極+陰極-圖片二 晶體二極管 2 晶體二極管的類型半導(dǎo)體二極管按其結(jié)構(gòu)不同可分為點接觸型、面接觸型、平面型二極管等三類。PN結(jié)面積很小，結(jié)電容很小，多用于高頻檢波及脈沖數(shù)字電路中的開關(guān)元件。(1) 點接觸型二極管(2) 面接觸型二極管PN結(jié)面積大，結(jié)電容也小，允許通過電流大，多用在低頻整流、檢波等電路中。二 晶體二極管 2 晶體二極管的類型(3) 平面型二極管二 晶體二極管 2 晶體二極管的類型

9、用于集成電路制造工藝中。PN 結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。二 晶體二極管 3 晶體二極管的伏安特性曲線硅：0.5 V鍺： 0.1 V(1) 正向特性（導(dǎo)通）導(dǎo)通壓降反向飽和電流(2) 反向特性（截止）死區(qū)電壓擊穿電壓UBRuEiVmAuEiVuA鍺硅：0.7 V 鍺：0.3Viu0硅（3）反向擊穿反向電壓大于擊穿電壓（UBR）時，反向電流急劇增加。原因為電擊穿，強(qiáng)外電場破壞鍵結(jié)構(gòu)；獲得大能量的載流子碰撞原子產(chǎn)生新的電子空穴對。電擊穿未損壞，若無限流措施，則會造成熱擊穿而損壞。-60 -40 -200.4 0.8 二 晶體二極管 4 晶體二極管的主要參數(shù)（1）最大整流電流IM：指管

10、子長期運行時，允許通過的最大正向平均電流。（2）反向擊穿電壓UBR：指管子反向擊穿時的電壓值。（3）最大反向工作電壓URM：二極管運行時允許承受的最大反向電壓（約為UBR 的一半）。（4）最大反向電流IRM：指管子未擊穿時的反向電流，其值越小，則管子的單向?qū)щ娦栽胶?。?）最高工作頻率fm：主要取決于PN結(jié)結(jié)電容的大小。DU串聯(lián)電壓源模型U D 二極管的導(dǎo)通壓降：硅管 0.7V；鍺管 0.3V。理想二極管模型正偏導(dǎo)通反偏截止導(dǎo)通壓降二極管的VA特性二 晶體二極管 5 二極管的模型IR10VE1kIR10VE1k例：串聯(lián)電壓源模型萬用表測量值 9.32mA相對誤差理想二極管模型RI10VE1k相

11、對誤差0.7V二 晶體二極管 5 二極管的近似分析計算 例：二極管構(gòu)成的限幅電路如圖所示，R1k，UREF=2V，輸入信號為ui。 (1) 若 ui為4V的直流信號，分別采用理想二極管模型、理想二極管串聯(lián)電壓源模型計算電流I和輸出電壓uo解：采用理想二極管模型分析： 采用理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析：二 晶體二極管 5 二極管的應(yīng)用舉例二 晶體二極管 5 二極管的應(yīng)用舉例（2）如果ui為幅度4V的交流三角波，波形如圖（b）所示，分別采用理想二極管模型和理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析電路并畫出相應(yīng)的輸出電壓波形。解：采用理想二極管模型分析，波形如圖所示。0-4V4Vuit2V2Vuotuott限幅

12、2V二 晶體二極管 5 二極管的應(yīng)用舉例02.7Vuot0-4V4Vuit2.7V 采用理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析，波形如圖所示。uott限幅2.7Vt二 晶體二極管 5 特殊二極管一：穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓管是一種用特殊工藝制造的半導(dǎo)體二極管，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓就是反向擊穿電壓。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用在于：電流增量很大，只引起很小的電壓變化。穩(wěn)壓管的反向擊穿應(yīng)是可逆的，工作電流能控制在一定范圍內(nèi)。穩(wěn)壓管的主要參數(shù)：（1）穩(wěn)定電壓UZ：反向擊穿后穩(wěn)定工作的電壓。（2）穩(wěn)定電流IZ：工作電壓等于穩(wěn)定電壓時的電流。（3）動態(tài)電阻rZ。穩(wěn)定工作范圍內(nèi)，管子兩端電壓的變化量與相應(yīng)電流的變化量之比。即：rZ=UZ/I

13、Z（4）額定功率PZ：額定功率PZ是在穩(wěn)壓管允許結(jié)溫下的最大功率損耗。（5）最大穩(wěn)定電流IZM ：指穩(wěn)壓管允許通過的最大電流。它們之間的關(guān)系是： PZ=UZIZM插件穩(wěn)壓二極管貼片穩(wěn)壓二極管當(dāng)穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿狀態(tài)下,工作電流IZ在Izmax和Izmin之間變化時,其兩端電壓近似為常數(shù)穩(wěn)定電壓 穩(wěn)壓二極管是應(yīng)用在反向擊穿區(qū)的特殊二極管。正向同二極管反偏電壓UZ 反向擊穿UZ限流電阻二 晶體二極管 5 特殊二極管一：穩(wěn)壓二極管當(dāng)發(fā)光二極管的PN結(jié)加上正向電壓時，電子與空穴復(fù)合過程以光的形式放出能量，發(fā)光二極管是一種新型冷光源。發(fā)光二極管（簡稱LED）是一種光發(fā)射器件，它是由砷化鎵、磷化鎵等

14、材料制成。當(dāng)這種管子通以電流時將發(fā)出光來。光的顏色主要取決于制造所用的材料。發(fā)光二極管具有亮度高、清晰度高、電壓低（1.53V）、反應(yīng)快、體積小、可靠性高、壽命長等特點，是一種很有用的半導(dǎo)體器件，常用于信號指示、數(shù)字、照明、彩燈、字符顯示等。二 晶體二極管 5 特殊二極管二：發(fā)光二極管LED二 晶體二極管 光電二極管的結(jié)構(gòu)與一般的二極管類似，在它的PN結(jié)處，通過管殼上的一個玻璃管窗口能接收外部的光照。這種器件的PN結(jié)在反向偏置狀態(tài)下工作，它的反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。 光電二極管的符號及其特性曲線 光電二極管可用于光的測量，是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的常用器件。光電二極管插件光電二極管貼片5

15、 特殊二極管三：光電二極管二 晶體二極管 PN結(jié)具有電容效應(yīng)，二極管存在結(jié)電容。二極管結(jié)電容的大小除了與本身結(jié)構(gòu)工藝有關(guān)，還與外加電壓有關(guān)。 變?nèi)荻O管的結(jié)電容Cj與反偏電壓uD的關(guān)系曲線 變?nèi)荻O管常用于高頻電路中，例如，電調(diào)諧電路和自動頻率控制電路。5 特殊二極管三：變?nèi)荻O管 PN結(jié)具有電容效應(yīng)，二極管存在結(jié)電容。二極管結(jié)電容的大小除了與本身結(jié)構(gòu)工藝有關(guān)，還與外加電壓有關(guān)。 小 技 巧 6 二極管的簡易測量根據(jù)二極管的單向?qū)щ娦钥芍O管正向電阻小，反向電阻大。利用這一特點，可以用萬用表的電阻擋大致測量出二極管的好壞和正負(fù)極性 。二 晶體二極管 普通二極管實物1 三極管的結(jié)構(gòu)原理三 晶

16、體三極管 半導(dǎo)體三極管，也叫晶體三極管。由于工作時，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運行，因此，還被稱為雙極型晶體管（Bipolar Junction Transistor,簡稱BJT）。 BJT是由兩個PN結(jié)組成。簡稱晶體管或三極管。 半導(dǎo)體三極管是由兩個背靠背的PN結(jié)構(gòu)成的。重要特性是具有電流放大作用和開關(guān)作用，常見的有平面型和合金型兩類。兩個PN結(jié)，把半導(dǎo)體分成三個區(qū)域（三區(qū)二結(jié)）。這三個區(qū)域的排列，可以是N-P-N，也可以是P-N-P。因此，三極管有兩種類型：NPN型和PNP型。NPN型PNP型-NNP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)集電結(jié)ecb發(fā)射極集電極基極-PPN發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)集電結(jié)e

17、cb發(fā)射極集電極基極符號:基區(qū)：最薄，摻雜濃度最低發(fā)射區(qū)：摻雜濃度最高發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECNNP基極發(fā)射極集電極結(jié)構(gòu)特點：集電區(qū)：面積最大（1）發(fā)射區(qū)的摻雜濃度集電區(qū)摻雜濃度。（2）基區(qū)要制造得很薄且濃度很低。1 三極管的結(jié)構(gòu)原理三 晶體三極管 按材料分： 硅管、鍺管按功率分： 小功率管 1 W中功率管 0.5 1 W1 三極管的結(jié)構(gòu)原理三 晶體三極管 三極管分類2 三極管的電流分配關(guān)系與放大作用三 晶體三極管 （1）放大的概念電子電路中所說的放大，有兩方面含義：一是放大的對象是變化量，不是一個恒定量。例如，擴(kuò)音機(jī)是把人講話時聲音的輕重和高低放大出來；二是指對能量的控制作用，即在輸入端用一個小的

18、變化量去控制能源，使輸出端產(chǎn)生一個與輸入變化量相應(yīng)的大的變化量，體現(xiàn)了對能量的控制作用 （2）三極管實現(xiàn)放大作用的條件 三極管實現(xiàn)放大作用的外部條件： 發(fā)射結(jié)加正向電壓（正向偏置），在集電結(jié)加反向電壓（反向偏置）。 對于NPN管，要求UCUBUE；PNP型管的情況正好相反，即UEUBUC。 2 三極管的電流分配關(guān)系與放大作用三 晶體三極管 放大條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏若在放大工作態(tài)： 發(fā)射結(jié)正偏：集電結(jié)反偏：由VBB保證由VCC、 VBB保證UCB=UCE - UBE共發(fā)射極接法 0三極管的電流分配關(guān)系IE =IC+IBIC =IB2 三極管的電流分配關(guān)系與放大作用三 晶體三極管 把基極電

19、流的微小變化能夠引起集電極電流較大變化的特性稱為晶體管的電流放大作用。實質(zhì):用一個微小電流的變化去控制一個較大電流的變化。 實驗表明IC比IB大數(shù)十至數(shù)百倍，因而有IC 近似等于IE。IB雖然很小，但對IC有控制作用，IC隨IB的改變而改變，即基極電流較小的變化可以引起集電極電流較大的變化，表明基極電流對集電極具有小量控制大量的作用，這就是三極管的電流放大作用。3 三極管在電路中的基本連接方式三 晶體三極管 三極管在電路中的三種基本連接方式 共射直流電流放大系數(shù):共射交流電流放大系數(shù): =iC/iB共基直流電流放大系數(shù):共基交流電流放大系數(shù): =iC/iB在近似分析中,可認(rèn)為： 4 三極管的伏

20、安特性（共發(fā)射極接法）三 晶體三極管 (1) 輸入特性曲線 iB=f(uBE) uCE=const1）uCE=0V時，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。3）uCE 1V再增加時，曲線右移很不明顯。2）當(dāng)uCE=1V時，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，所以基區(qū)復(fù)合減少，在同一uBE電壓下,iB 減小。特性曲線將向右稍微移動一些。ucE=0.5V死區(qū)非線性區(qū)線性區(qū)死區(qū)電壓硅 0.5V鍺 0.1V導(dǎo)通壓降硅 0.7V鍺 0.3V4 三極管的伏安特性（共發(fā)射極接法）三 晶體三極管 (2) 輸出特性曲線iC=f(uCE) IB=const飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)1）放大區(qū)：發(fā)射極正向偏置，集電結(jié)反向偏置2）

21、截止區(qū)：發(fā)射結(jié)反向偏置，集電結(jié)反向偏置 3）飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)正向偏置IB Uon ，uCEuBE5 三極管的模型三 晶體三極管 +i-uBE+-uBCE+Cibeec截止?fàn)顟B(tài)ecb放大狀態(tài)UDIBICIBecb發(fā)射結(jié)導(dǎo)通壓降UD硅管0.7V鍺管0.3V飽和狀態(tài)ecbUDUCES飽和壓降UCES硅管0.3V鍺管0.1V直流模型6 三極管電路的分析算法（直流）三 晶體三極管 （1） 模型分析法（近似估算法）VCCVBBRbRc12V6V4K150K+UBE+UCEIBIC+VCC+VBBRbRc(+12V)(+6V)4K150K+UBE+UCEIBIC例：共射電路如下圖，已知三極管為

22、硅管，=40，試求電路中的直流量IB、 IC 、UBE 、UCE。6 三極管電路的分析算法（直流）三 晶體三極管 （1） 模型分析法（近似估算法）IC+UBEIB0.7VIBecb+VCCRc(+12V)4K+VBBRb(+6V)150K+UCE解：設(shè)三極管工作在放大狀態(tài)，用放大模型代替三極管。三極管為硅管：UBE=0.7V6 三極管電路的分析算法（直流）三 晶體三極管 （2） 圖解法解：VCCVBBRbRc12V6V4K150K+uCEIB=40AiC非線性部分線性部分IB=40AIC=1.6mAUCEQ=5.6V靜態(tài)工作點M(VCC,0）(12 , 0)UCEQ6V(0 , 3)iCCE(

23、V)(mA)=60uAIBu=0BBII=20uABI=40uAB=80uAI=100uAIBICQ1.6mAQ直流負(fù)載線斜率：Uce=Vcc-IcRcIc=0，Uce=12; Uce=0， Ic=Vcc/Rc=3mA選擇合適的Rb，UBQ=0.7V,IB=40A7 半導(dǎo)體三極管的型號三 晶體三極管 第二位：A鍺PNP管、B鍺NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管 第三位：X低頻小功率管、D低頻大功率管、 G高頻小功率管、A高頻大功率管、 K開關(guān)管用字母表示材料用字母表示器件的種類用數(shù)字表示同種器件型號的序號用字母表示同一型號中的不同規(guī)格三極管國家標(biāo)準(zhǔn)對半導(dǎo)體器件型號的命名舉例如下：3DG11

24、0B四 場效應(yīng)管 三極管是一種電流控制元件(iB iC)，工作時，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運行，所以被稱為雙極型器件(簡稱BJT)。增強(qiáng)型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道N溝道P溝道FET分類： 絕緣柵場效應(yīng)管(IGFET)結(jié)型場效應(yīng)管(JFET) 場效應(yīng)管是一種電壓控制器件(uGS iD) ，工作時，只有一種載流子參與導(dǎo)電，因此它是單極型器件（簡稱FET）。FET因其制造工藝簡單，功耗小，溫度特性好，輸入電阻極高等優(yōu)點，得到了廣泛應(yīng)用。也是一種由PN結(jié)組成的半導(dǎo)體，利用電場效應(yīng)來控制電流的故稱為場效應(yīng)管最常用的絕緣柵型場效應(yīng)管是由金屬-氧化物-半導(dǎo)體材料構(gòu)成，簡稱MOS管。由P溝道、N溝道

25、構(gòu)造的PMOS和NMOS二種類型。其中每一類型又分增強(qiáng)型和耗盡型兩種。(CMOS是由PMOS和NMOS管組成的互補(bǔ)對稱的集成電路） 絕緣柵型場效應(yīng)管 (FET)，簡稱MOSFET。分為： 增強(qiáng)型 N溝道、P溝道 耗盡型 N溝道、P溝道N溝道增強(qiáng)型MOS管 1）結(jié)構(gòu) 4個電極：漏極D，源極S，柵極G、襯底B。絕緣柵場效應(yīng)管簡介四 場效應(yīng)管 絕緣柵場效應(yīng)管簡介四 場效應(yīng)管 2）工作原理當(dāng)uGS=0V時，漏源之間相當(dāng)兩個背靠背的 二極管，在d、s之間加上電壓也不會形成電流，即管子截止。柵源電壓uGS的控制作用開啟電壓UGS(th)剛剛產(chǎn)生溝道所需的柵源電壓UGS N溝道增強(qiáng)型MOS管的基本特性： u

26、GS UGS(th) ，管子截止， uGS UGS(th) ，管子導(dǎo)通。 uGS 越大，溝道越寬，在相同的漏源電壓uDS作用下，漏極電流ID越大。 漏源電壓uDS對漏極電流id的控制作用 當(dāng)uGSUT，且固定為某一值時，來分析漏源電壓uDS對漏極電流ID的影響。 （設(shè)UGS(th)=2V， uGS=4V)（a）uDS=0時， iD=0。（b）uDSiD同時溝道靠漏區(qū)變窄。（c）當(dāng)uDS增加到使uGD= UGS(th)時，溝道靠漏區(qū)夾斷，稱為預(yù)夾斷。（d）uDS再增加，預(yù)夾斷區(qū)加長， uDS增加的部分基本降落在隨之加長的夾斷溝道上， id基本不變。絕緣柵場效應(yīng)管簡介四 場效應(yīng)管 總之，場效應(yīng)管的

27、漏極電流ID受柵、源電壓UGS的控制，即ID隨UGS的變化而變化，所以場效應(yīng)管是一種電壓控制器件。晶閘管（Silicon Controlled Rectifier） 晶閘管是在晶體管基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種大功率半導(dǎo)體器件。它的出現(xiàn)使半導(dǎo)體器件由弱電領(lǐng)域擴(kuò)展到強(qiáng)電領(lǐng)域。 晶閘管也像半導(dǎo)體二極管那樣具有單向?qū)щ娦?，但它的?dǎo)通時間是可控的，主要用于整流、逆變、調(diào)壓及開關(guān)等方面。體積小、重量輕、效率高、動作迅速、維修簡單、操作方便、壽命長、 容量大（正向平均電流達(dá)千安、正向耐壓達(dá)數(shù)千伏）。 優(yōu)點： 晶閘管簡介五 晶閘管 G控制極基本結(jié)構(gòu)K 陰極G陽極 AP1P2N1N2四 層 半 導(dǎo) 體晶閘管是具有三個

28、PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu), 其外形、結(jié)構(gòu)及符號如圖。(c) 結(jié)構(gòu)K GA(b) 符號(a) 外形晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)及符號三 個PN 結(jié) 晶閘管簡介五 晶閘管 P1P2N1N2K GA晶閘管相當(dāng)于PNP和NPN型兩個晶體管的組合+KA T2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKGPPNNNPAGK 晶閘管簡介五 晶閘管 晶閘管導(dǎo)通的條件： 1. 晶閘管陽極電路(陽極與陰極之間)施加正向電壓。 2. 晶閘管控制電路(控制極與陰極之間)加正向電壓或正向脈沖(正向觸發(fā)電壓)。 晶閘管導(dǎo)通后，控制極便失去作用。 依靠正反饋，晶閘管仍可維持導(dǎo)通狀態(tài)。晶閘管關(guān)斷的條件：1. 必須使可控硅陽極電流減小,直到正反饋

29、效應(yīng)不能維持。2. 將陽極電源斷開或者在晶閘管的陽極和陰極間加反相電壓。 晶閘管簡介五 晶閘管 晶閘管型號及其含義 導(dǎo)通時平均電壓組別共九級, 用字母AI表示0.41.2V額定電壓,用百位或千位數(shù)表示取UFRM或URRM較小者額定正向平均電流(IF)（晶閘管類型）P-普通晶閘管K-快速晶閘管S -雙向晶閘管 晶閘管KP普通型如KP5-7表示額定正向平均電流為5A,額定電壓為700V。五 晶閘管 晶閘管承受過電壓、過電流的能力很差，這是它的主要缺點。晶閘管的熱容量很小，一旦發(fā)生過電流時，溫度急劇上升，可能將PN結(jié)燒壞，造成元件內(nèi)部短路或開路。例如一只100A的晶閘管過電流為400A時，僅允許持續(xù)

30、0.02秒，否則將因過熱而損壞； 晶閘管耐受過電壓的能力極差，電壓超過其反向擊穿電壓時，即使時間極短，也容易損壞。若正向電壓超過轉(zhuǎn)折電壓時，則晶閘管誤導(dǎo)通，導(dǎo)通后的電流較大，使器件受損。 晶閘管的保護(hù)五 晶閘管 1.快速熔斷器保護(hù) 電路中加快速熔斷器。當(dāng)電路發(fā)生過流故障時，它能在晶閘管過熱損壞之前熔斷，切斷電流通路，以保證晶閘管的安全。與晶閘管串聯(lián)接在輸入端接在輸出端快速熔斷器接入方式有三種，如下圖所示。 晶閘管的過流保護(hù)五 晶閘管 2.過流繼電器保護(hù)3. 過流截止保護(hù)在輸出端(直流側(cè))或輸入端(交流側(cè))接入過電流繼電器，當(dāng)電路發(fā)生過流故障時，繼電器動作，使電路自動切斷。在交流側(cè)設(shè)置電流檢測電

31、路，利用過電流信號控制觸發(fā)電路。當(dāng)電路發(fā)生過流故障時，檢測電路控制觸發(fā)脈沖迅速后移或停止產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，從而使晶閘管導(dǎo)通角減小或立即關(guān)斷。 晶閘管的過流保護(hù)五 晶閘管 阻容保護(hù)CR 利用電容吸收過壓。其實質(zhì)就是將造成過電壓的能量變成電場能量儲存到電容中，然后釋放到電阻中消耗掉。RCRCCRRL晶閘管元件的阻容保護(hù) 晶閘管的過壓保護(hù)五 晶閘管 1 半導(dǎo)體總 結(jié)半導(dǎo)體材料中有兩種載流子：電子和空穴。電子帶負(fù)電，空穴帶正電。在純凈半導(dǎo)體中摻入不同的雜質(zhì)，可以得到N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。采用一定的工藝措施，使P型和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起，就形成了PN結(jié)。PN結(jié)的基本特點是單向?qū)щ娦?。二極管是由一個PN結(jié)構(gòu)

32、成的。其特性可以用伏安特性和一系列參數(shù)來描述。晶體二極管在電路中常用“D”加數(shù)字表示，如：D5表示編號為5的二極管。2 二極管作用：二極管的主要特性是單向?qū)щ娦裕谡螂妷旱淖饔孟?，?dǎo)通電 阻很??；而在反向電壓作用下導(dǎo)通電阻極大或無窮大。應(yīng)用：無繩電話機(jī)中常把它用在整流、隔離、穩(wěn)壓、極性保護(hù)、編碼控 制、調(diào)頻調(diào)制和靜噪等電路中。電話機(jī)里使用的晶體二極管按作用 可分為：整流二極管（如1N4004）、隔離二極管（如1N4148）、 肖特基二極管（如BAT85）、發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管等。 識別：二極管的識別很簡單，小功率二極管的N極（負(fù)極），在二極管外 表大多采用一種色圈標(biāo)出來，也有采用符號標(biāo)志為“P”、“N”來確 定二極管極性的。發(fā)光二極管的正負(fù)極可從引腳長短來識別，長腳 為正，