第五節(jié)電子技術(shù)基礎(chǔ)知識

《電工基礎(chǔ)》

第五節(jié)電子技術(shù)基礎(chǔ)知識

培訓(xùn)要點(diǎn)：本節(jié)應(yīng)重點(diǎn)掌握半導(dǎo)體PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴⑵胀ǘO管的伏安特性、正負(fù)極性的判斷方法。理解三極管的結(jié)構(gòu)、工作原理（包括伏安特性曲線）及主要參數(shù)。理解并掌握晶閘管的基本結(jié)構(gòu)和工作原理及導(dǎo)通條件。1/11/20251培訓(xùn)難點(diǎn)：整流電路的工作原理。三極管的工作原理。1/11/20252半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識

1、半導(dǎo)體：指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。常用半導(dǎo)體材料：硅和鍺2、半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能：①、具有熱敏性和光敏性；即半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能隨外界溫度升高或光照強(qiáng)度增加而明顯地增加。②、在純半導(dǎo)體中滲入微量雜質(zhì)，半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力將成百萬倍地加強(qiáng)。3、半導(dǎo)體中的載流子：電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電。

1/11/202534、雜質(zhì)半導(dǎo)體及PN結(jié)（1）、摻雜后的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。分二類：①、N型半導(dǎo)體（電子型半導(dǎo)體）：在半導(dǎo)體中滲入少量五價元素。（磷、銻等）②、P型半導(dǎo)體（空穴型半導(dǎo)體）：在半導(dǎo)體中滲入少量三價元素。（硼、銦等）（2）、PN結(jié)—半導(dǎo)體器件的構(gòu)成基礎(chǔ)：①、用特殊工藝將P型和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起，在交界面上形成一個空間電荷區(qū)，稱為PN結(jié)。②、PN結(jié)的特性：單向?qū)щ娦?。（即電流只能從P區(qū)流向N區(qū)。1/11/20254

一、半導(dǎo)體二極管

PN結(jié)加上管殼和引線，就構(gòu)成半導(dǎo)體二極管，P區(qū)引出線端為正極，N區(qū)引出線端為負(fù)極。（見右上圖）

半導(dǎo)體二極管的符號：（右下圖）D+—符號1/11/20255（1）正向特性外加正向電壓較小，外電場不足以克服內(nèi)電場對多子擴(kuò)散的阻力，PN結(jié)仍處于截止?fàn)顟B(tài)。正向電壓大于死區(qū)電壓后，正向電流

隨著正向電壓增大迅速上升。通常死區(qū)電壓硅管約為0.5V，鍺管約為0.2V。外加反向電壓時，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)，反向電流

很小。

當(dāng)反向電壓大于擊穿電壓時，反向電流急劇增加。（2）反向特性二、半導(dǎo)體二極管的伏安特性1/11/202563、二極管的主要特性：單向?qū)щ娦?。?dāng)正極處于高電位，負(fù)極處于低電位時，二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)正極處于低電位，負(fù)極處于高電位時，二極管處于高阻狀態(tài)（即反向截止?fàn)顟B(tài)）。在二極管兩端加上正向電壓時，當(dāng)所加電壓較小時，正向電流很小，二極管呈現(xiàn)的電阻較大，當(dāng)所加電壓較大時，正向電流較大，二極管呈現(xiàn)的電阻很小。正向?qū)〞r，硅管電壓降約為0.7V，鍺管電壓降約為0.3V1/11/20257VRVR—+—+正向反向1/11/202584、二極管的主要參數(shù)：①、最大整流電流：指長期運(yùn)行時，允許通過二極管的最大正向電流。提高最大整流電流的方法：安裝散熱片來降低工作溫度。②、最高反向工作電壓：指二極管所能承受的最大反向峰值電壓。通常為反向擊穿電壓的一半。③、反向擊穿電壓：達(dá)到這個電壓后，二極管將被擊穿而損壞。④、反向電流：二極管兩端加最高反向工作電壓時的電流。1/11/202595、二極管極性的判別方法（正反測）：一般情況，二極管均有極性表示，沒有標(biāo)識的或標(biāo)識模糊不清的，可根據(jù)二極管的單向?qū)щ娦杂萌f用表檢測判斷。用萬用表R×1K或R×100Ω檔，若二極管是好的，當(dāng)測得的數(shù)值很小時，說明二極管正向?qū)?，萬用表正極（紅筆）所接的管腳為二極管的負(fù)極，當(dāng)測量數(shù)值很大時，說明二極管反向截止，萬用表正極所接的管腳為二極管的正極。1/11/202510二極管的正向電阻一般為幾十到幾百歐姆，反向電阻為幾十千歐到幾百千歐，正反向電阻越大越好。若測得的正反向電阻都為無窮大，表明二極管內(nèi)部斷路；若測得的正反向電阻均為零，表明二極管內(nèi)部已短路；若測得正反電阻相差不多，表明二極管已損壞。1/11/2025116、晶體二極管的主要用途：整流作用。（安裝時必須注意二極管的極性）整流：將交流電轉(zhuǎn)化為直流電的過程。整流器：將交流電轉(zhuǎn)化為直流電的設(shè)備。整流器的組成：整流變壓器、整流電路、濾波器。各組成作用見教材，應(yīng)該注意的是在整流過程中濾波器是使輸出的脈沖直流電轉(zhuǎn)變?yōu)檩^平穩(wěn)的直流電。1/11/2025127、整流電路（了解）①、單相半波整流電路；②、單相全波整流電路；③單相橋式整流電路；④三相全波整流電路；1/11/202513二、半導(dǎo)體三極管（晶體三極管）

1、三極管是三端元件，有三個極，分別為基極b、發(fā)射極e和集電極c。在模擬電路中主要起放大電流作用。結(jié)構(gòu)：晶體三極管由兩個半導(dǎo)體PN結(jié)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)）反向串聯(lián)組成，它分發(fā)射區(qū)，基區(qū)，集電區(qū)（下圖）；集電極基極發(fā)射極集電結(jié)發(fā)射結(jié)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射區(qū)三極管的結(jié)構(gòu)外形集電極C基極B發(fā)射極ENPN型集電極C基極B發(fā)射極EPNP型1/11/202514NPN型PNP型箭頭方向表示發(fā)射結(jié)加正向電壓時的電流方向分類：1/11/202515晶體三極管的主要功能：電流放大作用（1）產(chǎn)生放大作用的條件內(nèi)部：a）發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度>>基區(qū)>>集電區(qū)

b）基區(qū)很薄外部：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏（2）三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程a）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，形成發(fā)射極電流ieb）電子在基區(qū)中的擴(kuò)散與復(fù)合，形成基極電流ibc）集電區(qū)收集擴(kuò)散過來的電子，形成集電極電流ic（3）電流分配關(guān)系：

ie=ic+ib

以NPN晶體三極管為例1/11/202516實(shí)驗(yàn)表明IC比IB大數(shù)十至數(shù)百倍，因而有放大作用。IB雖然很小，但對IC有控制作用，IC隨IB的改變而改變，（滿足關(guān)系式：Ic=βIb)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。1/11/2025172、三極管的特性曲線①、輸入特性曲線：P46:圖2—631/11/202518②．輸出特性曲線（1）放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置（2）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)正向偏置此時

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3、從三極管的輸出特性曲線上可區(qū)分工作狀態(tài)為截止、放大、飽和。可根據(jù)三極管各電極的電位來判斷其工作狀態(tài)（見右表）當(dāng)基極電流有微小變化時集電極電流相應(yīng)有一較大的變化。晶體三極管處于放大狀態(tài)的條件：發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)處于反向偏置．即對NPN型管而言，應(yīng)使UBE＞0，UBC＜O；對PNP型管而言，應(yīng)使UBE＜0，UBC＞O；三極管的工作狀態(tài)NPN型PNP型放大（發(fā)射極正偏，集電極反偏）Uc＞Ub＞UeUc＜Ub＜Ue截止（發(fā)射極反偏或零偏，集電極反偏）Uc＞Ub，Ub≤UeUc＜UbUb＞Ue飽和（發(fā)射極和集電極都是正偏）Uc＜UbUb＞UeUc＞UbUb＜Ue1/11/2025203、晶體三極管的主要參數(shù)：①、電流放大倍數(shù)β：通常在20~200之間，β值太小，三極管的電流放大作用太差，但β值太大又使三極管的穩(wěn)定性能變差。②、穿透電流ICEO：指基極開路，UCE為規(guī)定值時，集電極與發(fā)射極之間的反向電流。穿透電流隨溫度的升高而增大。③、集電極與發(fā)射極間的反向擊穿電壓④、集電極最大允許電流⑤、集電極最大消耗功率

1/11/202521三、晶閘管

1、結(jié)構(gòu)：由PNPN四層半導(dǎo)體材料構(gòu)成，中間形成三個PN結(jié)，外接三個極：陽極、陰極和門極（控制極）2、晶閘管的特性：具有單向可控特性。使用時在晶閘管陽極上加上正向電壓后不會導(dǎo)通，還必須同時在門極流入足夠的門極電流才會正向?qū)?。陽極陰極門極（符號）