二极管三极管场效应管
二极管、三极管和MOS管
一、二极管三极管MOS器件基本原理P-N结及其电流电压特性晶体二极管为一个由 p 型半导体和 n 型半导体形成的 p-n 结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。
当不存在外加电压时，由于 p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。
当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流：。
当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流 I0 。
当外加的反向电压高到一定程度时， p-n 结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。
双极结型三极管相当于两个背靠背的二极管 PN 结。
正向偏置的 EB 结有空穴从发射极注入基区，其中大部分空穴能够到达集电结的边界，并在反向偏置的 CB 结势垒电场的作用下到达集电区，形成集电极电流 IC 。
在共发射极晶体管电路中 , 发射结在基极电路中正向偏置 , 其电压降很小。
绝大部分的集电极和发射极之间的外加偏压都加在反向偏置的集电结上。
首页[1][2][3]下一页尾页由于 VBE 很小，所以基极电流约为 IB= 5V/50 k Ω = 0.1mA 。
如果晶体管的共发射极电流放大系数β = IC / IB =100, 集电极电流 IC= β*IB=10mA。
在500Ω的集电极负载电阻上有电压降VRC=10mA*500Ω=5V，而晶体管集电极和发射极之间的压降为VCE=5V，如果在基极偏置电路中叠加一个交变的小电流ib，在集电极电路中将出现一个相应的交变电流ic，有c/ib=β，现了双极晶实体管的电流放大作用。
金属氧化物半导体场效应三极管的基本工作原理是靠半导体表面的电场效应，在半导体中感生出导电沟道来进行工作的。
当栅 G 电压 VG 增大时， p 型半导体表面的多数载流子棗空穴逐渐减少、耗尽，而电子逐渐积累到反型。
二极管 三极管 mos管
二极管三极管 mos管二极管、三极管和MOS管是现代电子技术中常用的三种元件。
它们分别具有不同的特性和应用范围，为电子设备的设计和制造提供了重要的支持和便利。
我们来探讨一下二极管。
二极管是一种具有两个电极的电子元件，由P型半导体和N型半导体组成。
二极管具有单向导电特性，即只允许电流在一个方向上通过。
当二极管的正端施加正电压，负端施加负电压时，电流可以顺利通过；而当施加的电压方向相反时，电流则无法通过。
这一特性使得二极管可以用于电路的整流、开关和保护等方面。
接下来，我们来探讨一下三极管。
三极管是一种具有三个电极的半导体器件，分别为发射极、基极和集电极。
三极管可以通过控制基极电流的大小来控制集电极电流的变化。
三极管有两种工作模式，分别为放大模式和开关模式。
在放大模式下，三极管可以将微弱的输入信号放大成较大的输出信号，常用于放大电路中。
而在开关模式下，三极管可以根据基极电流的变化来控制集电极电流的开关，常用于逻辑电路和开关电源等方面。
我们来探讨一下MOS管。
MOS管是金属氧化物半导体场效应管的简称，由金属栅极、绝缘氧化层和半导体基底构成。
MOS管具有高输入阻抗和低功耗的特点，常用于集成电路中。
MOS管有两种类型，分别为N沟道MOS管和P沟道MOS管，根据其导电性质的不同有所区别。
MOS管可以通过控制栅极电压来改变导电性能，实现电流的放大和开关控制。
MOS管广泛应用于数字电路、模拟电路和功率电子等领域。
总结起来，二极管、三极管和MOS管分别具有不同的特性和应用范围。
二极管可以实现单向导电，用于整流、开关和保护等方面；三极管可以放大和开关控制电流，用于放大电路、逻辑电路和开关电源等方面；MOS管具有高输入阻抗和低功耗，用于集成电路、数字电路、模拟电路和功率电子等领域。
这些电子元件的发展和应用，为现代电子技术的发展和进步提供了重要的支持和推动力。
随着科技的不断创新和发展，相信二极管、三极管和MOS管的应用将会更加广泛和深入。
半导体器件
+
COM
BUZZ 2.5 25 250 BATT DC mA
+
红表笔
2
1
3 4
红表笔
【练习五】 1、用万用表测量指定二极管的正向和反向电 阻，判断其是硅还是锗材料的，判断正极和负极。
2、使用数字式万用表和指针式万用表的电阻 挡进行判别给定桥式整流器引脚和的好坏。 3、用万用表测量指定稳压二极管，粗略判断 其稳压值。
一、普通二极管
把一块P型和一块N型半导体结合在一起构成 PN结，也就成为半导体二极管的基本结构，分别 引出正极和负极电极就成了一个二极管。
+ + P N P N + -
二极管的符号
+
-
二极管的符号如上图所示；正极也称阳极， 可用字母A表示,负极也称阴极，用字母K表示。
-
+
Hale Waihona Puke 1、普通二极管的类型 二极管主要有硅和锗两种类型，硅二极管的 漏电电流小、反向击穿电压高，但正向压降也高， 约为0.7V。锗二极管的漏电电流相对较大、反向 击穿电压较低，但正向压降小约为0.2V。 二极管结构有点接触型和面接触型的两种， 点接触型二极管的PN结面积很小，只能承受较小 的电流，但能在高频电路中工作，适用于检波、 调制和各种开关电路。面接触型二极管具有电流 大，但结电容较大，适用于低频交流电的整流， 不适用于高频电路。
② 发光二极管的外形和符号 常见的发光二极管的外形有直径2、3、5(mm) 圆形的和2×5(mm)长方型的，发光二极管也具有单 向导电的性质，只有加上正向电压才会发光。 发光二极管符号如下图。通常发光二极管用来 做电路工作的指示，它比小灯泡的效率高得多，而 且寿命也长得多。
电工电子技术常用半导体器件
7.2 半导体二极管
14
7.2.1 半导体二极管的结构
半导体二极管实际上是由一个PN结加上电极引线与外壳制成的，在PN结的P 区和N区分别用引线引出，P区的引线称为阳极（或正极），N区的引线称为阴极 （或负极），将PN结用外壳封装起来，便构成了晶体二极管，其结构和图形符号 如图7.7所示。二极管文字符号用字母VD表示，图形符号中箭头所指的方向是正 向导通的方向。
7.2 半导体二极管
22
图7.10 稳压二极管符号和伏安特性曲线
7.2 半导体二极管
23
（2）稳压二极管的主要参数 1）稳压电压UZ。UZ是稳压二极管反向击穿后的稳定工作电压值，如稳 压二极管2CW1的稳定电压是7～8.5V。由于制造工艺不易控制，同一型号的 稳压二极管，稳定电压值也会有一定范围的差异。但对每一只管子来说， 对应于一定的工作电流却有一个确定的稳定电压值。 2）稳定电流IZ。IZ是工作电压等于稳定电压时的工作电流，是稳压二 极管工作时的电流值。如上图7.11中A、B间是IZ正常的工作范围ΔIZ，ΔIZ 不大，稳压作用有限。应用时不要超过最大耗散功率，IZ偏大，稳定性可以 高一些，但功率消耗也大一些。 3）最大耗散功率PM。PM定义为管子不致产生热击穿的最大功率损耗， 即PM=UZ·IZM。根据PM和UZ可以推算出最大稳定电流IZM=PM/UZ。
7.2 半导体二极管
17
图7.9 二极管的伏安特性曲线
7.2 半导体二极管
18
1.正向偏置时的特性
当二极管的正极加高电位、负极加低电位时，称为二极管正向偏置， 此时二极管就产生正向电流，但当正向电压较小时，外电场不足以克服结 内电场对载流子扩散运动造成的阻力，这时正向电流很小，二极管呈现较 大的电阻，通常称这个区域为死区。
半导体常识
4）稳压二极管： 此类二极管在开关电源使用较普遍，对元件起过电压保护。稳压精度低， 如IC的VCC，光偶的ce极等。一般是按照稳压电压选择。注其稳压精度不高 要得到较精确的稳压，可以在起同侧并联电容。
三极管基本知识
1)三极管的基本分类： 1.NPN 2.PNP
2.三极管的工作区间：
3.三极管的基本参数
3.Mosfet soe(安全工作区)
注意实际的参数的选择需要参考：Safe o元件的结温 确定元件是否工作在安全工作区 2.最大的导通时间
MOSFET 的驱动 1）作为主要的开关器件，mosfet 的驱动，对整机的效率，EMI，系统稳 定都有很大的关系。 效率表现：元件发热过大， EMI：主频倍频处EMI异常。 系统不稳定：主频抖动，输出纹波紊乱。 2）常见的驱动先路及原理分析：
三级管的使用实例：
左图是一个VCC控制线路，输出电 压供IC ，及继电器使用。当光耦元 件动作，Q202自举导通，供给 Q201基极电流，Q201导通。 输出电压等于Q201基极电压，故输 出电压可以通过R202/R203，以及 稳压二极管来调节。
Q管的具体作用，和使用注意事项： 就本例看，设计意图在于： 1）输出稳定可控制电压 2）速度开关 3）足够大的驱动电流。 Q201电压跟随，Q202/ZD201钳压输出 Q202工作于饱和导通，开关速度快 Q201提供足够大的驱动
3）VF 正向压降 流大则VF低） 4）IR 5）Trr 反向漏电流 反向恢复时间
6）TJ&Rth(j-c)
Tj 为二极管正常工作的温度范围，Rth(j-c) 热阻
IR/VF：两个参数是相互制约的，VF低，IR就大，相反IR低，则VF 就高 使用的时候注意找个平衡。 3）二极管分类： 1）反向耐压 2）正向压降 高压二极管，低压二极管 low VF 二极管 high VF二极管
二极管、三极管与场效应管
电子元器件知识：二极管、三极管与场效应管。
一、半导体二极管2、半导体二极管的分类分类：a 按材质分：硅二极管和锗二极管；b按用途分：整流二极管，检波二极管，稳压二极管，发光二极管，光电二极管，变容二极管。
3、半导体二极管在电路中常用“D”加数字表示，如：D5表示编号为5的半导体二极管。
4、半导体二极管的导通电压是:a;硅二极管在两极加上电压,并且电压大于0.6V时才能导通,导通后电压保持在0.6-0.8V之间.B;锗二极管在两极加上电压,并且电压大于0.2V时才能导通,导通后电压保持在0.2-0.3V之间.5、半导体二极管主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。
6、半导体二极管可分为整流、检波、发光、光电、变容等作用。
7、半导体二极管的识别方法：a;目视法判断半导体二极管的极性:一般在实物的电路图中可以通过眼睛直接看出半导体二极管的正负极.在实物中如果看到一端有颜色标示的是负极,另外一端是正极.b;用万用表(指针表)判断半导体二极管的极性:通常选用万用表的欧姆档(R﹡100或R﹡1K),然后分别用万用表的两表笔分别出接到二极管的两个极上出,当二极管导通,测的阻值较小(一般几十欧姆至几千欧姆之间),这时黑表笔接的是二极管的正极,红表笔接的是二极管的负极.当测的阻值很大(一般为几百至几千欧姆),这时黑表笔接的是二极管的负极,红表笔接的是二极管的正极.c;测试注意事项：用数字式万用表去测二极管时，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值，这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。
8、变容二极管是根据普通二极管内部“PN结”的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。
变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上，实现低频信号调制到高频信号上，并发射出去。
在工作状态，变容二极管调制电压一般加到负极上，使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。
二极管三极管区别
二极管三极管区别一、根本区别二极管与三极管的根本区别在于：二极管有两个脚，三极管三个脚，三极管有电流放大作用（即，基极电流对集电极电流的控制作用。
）二极管没有放大作用，它具有单向导电的特性。
放大：是基极电流对集电极电流的控制作用，表现为：基极的电流变化，反映在集电极就是一个成比例（集电极电流=基极电流乘以三极管的放大倍数）的电流变化。
放大的实质是通过三极管的电流控制功能，从电源获取能量，将基极输入的模拟量放大输出在集电极负载上（电流的变化，在负载上又表现为电压的变化）。
所以，实际放大的是基极输入的模拟量。
二、工作原理的区别二极管是一种具有单向导电的二端器件，有电子二极管和晶体二极管之分，电子二极管现以很少见到，比较常见和常用的多是晶体二极管。
二极管的单向导电特性，几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也非常[1]广泛。
三极管的工作原理三极管是一种控制元件，主要用来控制电流的大小，以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电极输出，发射极接地），当基极电压UB有一个微小的变化时，基极电流IB也会随之有一小的变化，受基极电流IB的控制，集电极电流IC会有一个很大的变化，基极电流IB越大，集电极电流IC也越大，反之，基极电流越小，集电极电流也越小，即基极电流控制集电极电流的变化。
但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多，这就是三极管的放大作用。
IC 的变化量与IB变化量之比叫做三极管的放大倍数β（β=ΔIC/ΔIB, Δ表示变化量。
），三极管的放大倍数β一般在几十到几百倍。
三极管在放大信号时，首先要进入导通状态，即要先建立合适的静态工作点，也叫建立偏置 ,否则会放大失真。
二级管主要就是单向导电性，三极管主要是电压，电流的放大。
三、种类区别晶体管：最常用的有三极管和二极管两种。
三极管以符号BG（旧）或（T）表示，二极管以D表示。
三极管和稳压二极管的稳压电路原理
三极管和稳压二极管的稳压电路原理
三极管和稳压二极管常用于稳压电路，通过控制电流或者电压的方式，确保输出电压在一定范围内保持稳定。
稳压二极管（Zener二极管）是一种特殊的二极管，其工作在反向击穿区，当反向电压超过其特定的击穿电压时，会产生稳定的反向电压。
稳压二极管通过选择合适的反向击穿电压，可以实现稳定的电压输出。
常用的稳压二极管有电压范围从2V 到200V不等。
三极管稳压电路通常使用晶体三极管（BJT）或场效应管（FET）。
这些三极管通常工作在饱和区或者放大区，通过控制电流的方式，保持输出电压稳定。
稳压电路中，三极管通常作为一个调节器或者稳压器的元件使用。
在稳压电路中，稳压二极管或者三极管通常连接在电源和负载之间，通过稳压元件的特性，调节和维持输出电压的稳定性。
稳压二极管或者三极管在电流和电压变化时，可以自动调整其电阻来维持输出电压稳定。
需要注意的是，稳压二极管和稳压三极管并不是真正意义上的完美稳压器，其输出电压仍然会有一定的波动范围。
为了实现更精确的稳压电路，可以通过组合使用稳压二极管、稳压三极管和其他辅助元件，以及负反馈电路来改善稳定性和减小波动范围。
功率半导体分立器件
功率半导体分立器件功率半导体分立器件是一种能够承受高电压和高电流的半导体器件，它们通常用于高功率电子设备中。
功率半导体分立器件包括晶闸管、场效应管、二极管和三极管等。
这些器件具有高效率、高可靠性和长寿命等优点，因此在现代电子设备中得到了广泛应用。
晶闸管是一种常见的功率半导体分立器件，它具有开关能力和控制能力。
晶闸管的主要作用是将电流从一个电路传递到另一个电路，同时可以通过控制电流的方式来控制电路的开关。
晶闸管的优点是具有高速度、高可靠性和长寿命等特点，因此在高功率电子设备中得到了广泛应用。
场效应管是另一种常见的功率半导体分立器件，它具有高速度、低噪声和低功耗等特点。
场效应管的主要作用是将电流从一个电路传递到另一个电路，同时可以通过控制电压的方式来控制电路的开关。
场效应管的优点是具有高效率、高可靠性和长寿命等特点，因此在现代电子设备中得到了广泛应用。
二极管是一种常见的功率半导体分立器件，它具有单向导电性和快速响应速度等特点。
二极管的主要作用是将电流从一个电路传递到另一个电路，同时可以通过控制电压的方式来控制电路的开关。
二极管的优点是具有高效率、高可靠性和长寿命等特点，因此在现代电子设备中得到了广泛应用。
三极管是一种常见的功率半导体分立器件，它具有高速度、高功率和高可靠性等特点。
三极管的主要作用是将电流从一个电路传递到另一个电路，同时可以通过控制电流的方式来控制电路的开关。
三极管的优点是具有高效率、高可靠性和长寿命等特点，因此在现代电子设备中得到了广泛应用。
功率半导体分立器件是现代电子设备中不可或缺的一部分。
它们具有高效率、高可靠性和长寿命等优点，可以帮助电子设备实现更高的性能和更长的寿命。
随着科技的不断发展，功率半导体分立器件将会得到更广泛的应用和更大的发展空间。
项目1 识读主板常用元器件(二极管、三极管、场效应管)
三 、知识准备
三极管特性
三极管在电路中用字母V表示，在主板电路中三极管也用 VT、 PQ表示。不同类型的三极管在电路中所有不同的图形 符号，如图所示是NPN型和PNP型三极管的图形符号。
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三 、知识准备
主板常用三极管
SOT-23封装三极管
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三 、知识准备
主板常用电容器
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四、实操
如何检测三极管?
对于晶体三极管的检测，应首先观察其有无明显的物理损坏，然后查 看其引脚是否有虚焊或者开焊的状况。如果存在明显的物理损坏则需 马上更换新管，如果存在虚焊或者开焊的情况应首先加焊，再进行下 一步的检测。在代换时需注意，NPN型和PNP型晶体三极管之间不能代 换，硅管和锗管之间不能代换。代换时要尽量选择同型号的晶体三极 管进行代换。
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三 、知识准备
问题一：二极管是什么? 问题二：二极管能干什么? 问题三：二极管种类有多少?
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三 、知识准备
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三 、知识准备
二极管特性
1）正向特性 如图所示的电子电路中，将二极管的正极接在高电位端
，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称 为正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小 时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱 。只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压 ”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，二极管才能真正 导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为 0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降”。
本任务
本任务主要学习 识别主板中常用 二极管、三极管 、场效应管
三极管 场效应管 快恢复二极管 肖特基二极管等查询
GT25J101,GT25Q101 GT30P101,GT30T101
三极管
2SC2331 2SC2491 2SC2898 2SC3039
场效应管
GT30M301,GT30J323 GT40T101,GT40Q101
三极管
2SC3157 2SC3158 2SC3056 2SC3870
场效应管
场效应管
2SK1168 2SK1341 2SK1045 2SK787
三极管
2SC1173 2SC3057 2SC3149 2SC3170
场效应管
2SK1169 2SK1170 2SK1020 2SK1520
三极管
2SD386 2SD761 2SD1163 2SD1273
场效应管
2SK1081 2SK1082 2SK1531 2SK2382
三极管
TIP41C TIP42C MJE13005 C13005
场效应管
2SK553 2SK855 2SK960 2SK1247
三极管
TIP102 TIP107 MJE13007 C13007
场效应管
2SK555 2SK893 2SK1006 2SK1351
三极管
TIP122 TIP127 MJE13009 C13009
场效应管
2SK1404 2SK1984 2SK1642 2SK2045
三极管
2SA1491 2SC3855 2SA1205 2SC3835
场效应管
2SK1445 2SK1985 2SK1643 2SK2056
三极管
2SA1386 2SC3519 2SC3853 2SC3854
场效应管
2SK1446 2SK1991 2SK1694 2SK2101
二极管和三极管原理
B
E
发射区 基区 集电区
C (2) 集电区面积大。
(3) 基区掺杂浓度很低，且很薄。
晶体管的电流分配关系动画演示
三 双极型三极管：Bipolar Junction Transistor
极
有两种极性的载流子参与导电.
管 单极型三极管 (场效应管)：Field Effect Transistor
只有一种极性的载流子参与导电.
JFET作放大器件时应工作 在恒流区。
UGS(off) ③击穿区
④截止区（全夹断区）
2 金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）
D
G
B
D
G
B
D
D
G
BG
B
S （a）
S （b）
S （c）
S （d）
（a）增强型N沟道MOSFET （b）增强型P沟道MOSFET
（c）耗尽型N沟道MOSFET （c）耗尽型P沟道MOSFET
2、 uDS对iD的影响
综上分析可知：
D、S间的电位梯度使导电沟道呈楔形；
iD D A
① ②①iD沟J随当以F道EuuFTDD中ES栅S较T的只也极小增有称与时大一为沟，成种单道正由载极间比于流型的地沟子三P增道参N极结大较与管是；宽导。反，电向，偏所
G P+ N P+
②u置D的S，因此|uGiGD|0，输耗入尽电层阻越很宽高。
当uGS=0时，没有导电沟道 当uGS=0时，就存在导电沟道
2.1 N沟道增强型MOSFET
一、结构和符号
S GD
二氧化硅 绝缘层
D
B
N+
N+
G
P 型衬底 B
常用电子元器件基础
举例：
例1：显示字符“1”。（共阴极数码管） 公共端（即共阴极端）：接低电平。 段码控制端hgfedcba：应该分别接 “00000110”。
例2：显示字符“A”。（共阳极数码管） 公共端（即共阳极端）：接高电平。 段码控制端hgfedcba：应该分别接 “10001000”。
2. 数码管的测量
超过了最高反向电压，二极管可能被反向击穿。通常二极管的最高反 向电压定是反向击穿电压的1/2或2/3。
例如，IN4001二极管反向耐压为50V，IN4007反向耐压为1000V。
（3）最大反向电流IRM 是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下，流过二极管的反 向电流。反向电流越小，管子的单向导电性能越好。值得注意的是反向 电流与温度有着密切的关系，大约温度每升高10℃，反向电流增大一倍。 硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性。 一般锗管的反向电流不大于100uA，硅管的反向电流在0.1uA以下。 （4）最高工作频率fM 是指二极管保持原来良好工作特性的最高频率。超过此值，二极管 将不能很好地体现单向导电性。 锗管的最高工作频率高，几十MHz以上，适合制成点接触型的小信 号检波二极管。硅二极管的最高工作频率较低，一般为3KHz，一般制 成面接触型二极管，用做整流管和稳压管等。
发光二极管的极性
长引脚的一端为正极，短引脚的一端
为负极。
透明管壳内，电极较宽大的一端为负
极，较窄小的一端为正极。
发光二极管的阈值电压为2V，导通
时正向压降为1.5v—2.3v。
②用数字万用表如何判断二极管引脚的正负极性，并测 量正向导通压降？
常用的半导体器件有二极管三极管场效应晶体管等
15 2018/11/17
【影响工作频率的原因 】主要取决于PN结结电容的大小 (1)低频时，因结电容很小，对 PN 结影响很小；高频时， 因容抗增大，使结电容分流，导致单向导电性变差。 (2) 结面积小时结电容小，工作频率高。 【二极管的理想模型】正向电阻为零，正向导通时为短路特 性，正向压降忽略不计；反向电阻为无穷大，反向截止时为 开路特性，反向漏电流忽略不计。
激发而产生的，其数量的多少决定于温度。
无论是P型半导体还是N型半导体都是中性的， 对外不显电性。
9 2018/11/17
1.1.3 PN结及其单向导电性
1．PN结的形成：将一块半导体的一侧掺杂成P型半 导体，另一侧掺杂成N型半导体，在两种半导体的 交界面处将形成一个特殊的薄层→ PN结。
PN 结的形成与 单相导电性
0.2 V
13
2018/11/17
（2）反向特性 外加反向电压时， PN结处于截止状态，反向电流很小。 反向电压大于击穿电压时，反向电流急剧增加。 （3）反向击穿类型： 电击穿— PN 结未损坏，断电即恢复。 热击穿— PN 结烧毁。
二极管伏安特性曲线
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1.2.2 半导体二极管的主要参数 (超过时单向导电 性变差) （1）IOM－最大整流电流(最大正向平均电流) （2）UB－反向击穿电压指管子反向击穿时的电压值。 （3）UDRM－最大反向工作电压（约为UB 的一半）。 （4）IRM－最大反向电流(越小单向导电性越好) （5）fM－最高工作频率（超过时单向导电性变差）
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【结论】纯净半导体也称为本征半导体 1．本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少； 2．半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电； 3．本征半导体导电能力弱，并与温度有关。
电路与电子学第四章
二极管例题
5K
1V
D1
Ua
D1截止， D2导通， Ua= -5V
求电路中的UO:
D3导通，UO=6V D2导通，UO= -6V, D3截止。 D1截止，UO= 6V
D2
D1 UO
D1截止， D2导通， D3截止， UO= - 6V
复习
+ ui (a) u01 t D R + u01 +
如图已知输入电压 ui=30sinωt ,
二极管的应用 t
输入电压小于5V:
+ ui D 5V
输入电压大于5V: + D 5V +
t
小于5V后
ui
-
u02
-
演示二极管2
●二极管整流电路 整流
半波整流电路
利用二极管的单向导电性，将双向变化的交流电转换为 单向脉动的直流电。 ui ①半波整流电路 D t + + ui RL u0 -
-
u0
t 脉动直流电
ui<0：上负下正，D2D4导通D1D3截止 。
0
π
2π
3π
全波整流电路输出电压平均值：
单向桥式整流电路
U0
1
o
( U m sin t )d ( t )
2 2
U 0.9U
i i t π 2π 3π
U U 负载中通过电流的平均值：I 0 0 0.9 RL RL
截止时二极管所承受的最大反向电压为峰值Um。 承担全波整流电路中二极管的参数为： 最大整流电流： I I 0.45 U F D + ui -
零偏，不通，ID=0 反偏，不通，ID=0
电气工程中常见的电路元件及其功能
电气工程中常见的电路元件及其功能电气工程是研究和应用电流、电压、电磁场和电能转换的学科。
在电气工程中，电路元件是构成电路的基本组成部分。
它们有不同的功能，起着关键的作用。
本文将介绍电气工程中常见的电路元件及其功能。
一、电阻器电阻器是电气工程中最基本的电路元件之一。
它的主要作用是阻碍电流的流动。
电阻器通过电阻来控制电流的大小，根据欧姆定律，电流等于电压除以电阻。
在电路中，电阻器可以用于限制电压、降低电流、分压和分流等功能。
二、电容器电容器是一种可以存储电荷的元件。
它由两个导体板以及它们之间的绝缘介质组成。
电容器的主要作用是存储和释放电荷。
当电容器接通电压时，正极吸引负电荷，负极吸引正电荷，导致电容器储存电荷。
在电路中，电容器可以用于滤波、耦合、时基电路等功能。
三、电感器电感器是一种可以存储磁能的元件。
它由一个线圈组成，当电流通过线圈时，会在其周围产生磁场。
电感器的主要作用是存储和释放磁能。
当电流改变时，电感器会产生电动势，反抗电流的变化。
在电路中，电感器可以用于滤波、变压、定时等功能。
四、二极管二极管是一种具有指向性导电性的元件。
它由两种不同导电性的半导体材料构成。
二极管的主要作用是将电流限制在一个方向上流动。
当正向电压施加在二极管上时，电流可以流动；当反向电压施加在二极管上时，电流被阻止。
在电路中，二极管可以用于整流、电压调整、开关等功能。
五、三极管三极管是一种用于放大和控制电流的元件。
它有三个电极：发射极、基极和集电极。
三极管的主要作用是放大电流信号。
当输入信号施加在基极上时，通过三极管的电流会被放大，并从集电极流出。
在电路中，三极管可以用于放大、开关、振荡器等功能。
六、场效应管场效应管是一种用于放大和控制电流的元件。
它由栅极、源极和漏极组成。
场效应管的主要作用也是放大电流信号。
当输入信号施加在栅极上时，控制栅极和源极之间的电场，从而控制漏极和源极之间的电流。
在电路中，场效应管可以用于放大、开关、模拟信号处理等功能。
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P型半导体结构
在P型半导体中，硼原子很容易由于俘获一个电 子而成为一个带单位负电荷的负离子，三价杂质 因而 也称为受主杂质。 而硅原子的共价键由于失去一个电 子而形成空穴。所以P型半导体的结构示意图如图所 示。
空穴 硼原子核
P型半导体中：空穴是多数载流子，主要由掺杂形成； 电子是少数载流子，由热激发形成。 15
本征激发和复合的过程（动画）
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６．空穴的移动
由于共价键中出现了空穴，在外加能源的激发 下，邻近的价电子有可能挣脱束缚补到这个空位上， 而这个电子原来的位置又出现了空穴，其它电子又 有可能转移到该位置上。这样一来在共价键中就出 现了电荷迁移—电流。 电流的方向与电子移动的 方向相反，与空穴移动的 方向相同。本征半导体中， 产生电流的根本原因是由 于共价键中出现了空穴。 由于空穴数量有限，所以 其电阻率很大。
3.
电子与空穴
当导体处于热 空穴 力学温度 0K 时， 导体中没有自由电 子。当温度升高或 共 受到光的照射时， 价 +4 +4 键 价电子能量增高， 有的价电子可以挣 脱原子核的束缚， +4 +4 而参与导电，成为 自由电子。 这一现象称为本征激发，也称热激发。 7
自由电子 束缚电子
４．电子与空穴
自由电子产生的同时，在其原来的共价键 中就出现了一个空位，原子的电中性被破坏， 呈现出正电性，其正电量与电子的负电量相等 ，人们常称呈现正电性的这个空位为空穴。
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５．电子与空穴的复合
可见因热激发而出现的自由电子和空穴是 同时成对出现的，称为电子空穴对。游离的部分自 由电子也可能回到空穴中去，称为复合，如图所示 。本征激发和复合在一定温度下会达到动态平衡。
空穴在晶体中的移动（动画）
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1.1.3
杂质半导体
(1) N型半导体
(2) P型半导体
在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂 质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂 质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体 称为杂质半导体。
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1. N型半导体
在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷 可形成 N型半导体,也称电子型半导体。因五价杂质 原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的 价电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键 束缚而很容易形成自由电子。 自由电子 在N型半导体 中自由电子是多数载 流子,它主要由杂质原 子提供；另外，硅晶 体由于热激发会产生 少量的电子空穴对， 所以空穴是少数载流 子。 12
空穴 空间电荷区 耗尽层 电子
P区
内电场
N区
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PN结的形成
对于P型半导体和N型半导体结合面，离子薄层形 成的空间电荷区称为PN结。在空间电荷区，由于缺少 多子，所以也称耗尽层。由于耗尽层的存在，PN结的 电阻很大。 PN结的形成过程中 的两种运动： 多数载流子扩散 少数载流子飘移
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3. 半导体
３．半导体是导电性能介于导体和绝缘体之间 的物体。在一定条件下可导电。 半导体的电阻率为10-3～109 cm。典型的半导 体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。 半导体特点： 1) 在外界能源的作用下，导电性能显著变 。光敏元件、热敏元件属于此类。 2) 在纯净半导体内掺入杂质，导电性能显 著增加。二极管、三极管属于此类。
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1.1.2 本征半导体
1. 本征半导体——化学成分纯净的半导体。制造半 导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%， 常称为“九个9”。它在物理结构上呈单晶体形态。 电子技术中用的最多的是硅和锗。 硅和锗都是4价元素，它们的外层电子都是4个。其 简化原子结构模型如下图：
电子 硅 锗
外层电子受原子核的束缚 力最小，成为价电子。物 质的性质是由价电子决定 的。 4
N型半导体结构
提供自由电子的五价杂质原子因失去一个电子而 单位正电荷而成为正离子，因此五价杂质原子也称为 施主杂质。N型半导体的结构示意图如下图所示。
自由电子 磷原子核
所以，N型半导体中的导电粒子有两种： 自由电子—多数载流子（由两部分组成） 空穴——少数载流子
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2. P型半导体
在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓、 铟等形成了P型半导体，也称为空穴型半导体。 因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一 个价电子而在共价键中留下一个空穴。当相邻共价键上 的电子因受激发获得能量时，就可能填补这个空穴，而 产生新的空穴。空穴是其主要载流子。
第一章 半导体器件基础
教学时数：8学时 重点与难点： 1、PN结的原理和二极管的等效电路。 2、半导体内部载流子运动规律。 3、晶体二极管、晶体三极管、结型场效应 管、绝缘栅型场应管的工作原理和特性曲 线。
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§1.1 半导体基础知识
1.1 半导体基础知识 1.1.1 本征半导体
根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝 缘体和半导体。 1. 导体：容易导电的物体。 2. 绝缘体：几乎不导电的物体。
本节中的有关概念
• 本征半导体、杂质半导体
• 施主杂质、受主杂质 • N型半导体、P型半导体
• 自由电子、空穴
• 多数载流子、少数载流子
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2.2 PN结及其特性
PN结的形成 PN结的单向导电性 PN结的电容效应
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PN结的形成
当扩散和漂移运动达到平衡后，空间电荷区的 宽度和内电场电位就相对稳定下来。此时，有多少个 多子扩散到对方，就有多少个少子从对方飘移过来， 二者产生的电流大小相等，方向相反。因此，在相对 平衡时，流过PN结的电流为0。
2.本征半导体的共价键结构
本征晶体中各原子之间靠得很近，使原分属于各 原子的四个价电子同时受到相邻原子的吸引，分别与 周围的四个原子的价电子形成共价键。共价键中的价 电子为这些原子所共有，并为它们所束缚，在空间形 成排列有序的晶体。如下图所示：
硅晶体的空间排列
共价键结构平面示意图
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共价键性质
共价键上的两个电子是由相邻原子各用一个电 子组成的，这两个电子被成为束缚电子。 束缚电子同时受两个原子的约束，如果没有足够 的能量，不易脱离轨道。 因此，在绝对温度T=0K（-273 C）时，由于共 价键中的电子被束缚着，本征半导体中没有自由电子， 不导电。只有在激发下，本征半导体才能导电。 6