二极管和三极管

一、结构和符号
常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类 型。各有PNP型和NPN型两种结构。
二氧化硅
e
b
b
N
N发射区 P 基区 N 集电区
e 发射极，
发射区 e
P
集电区 P c
基区
c
(a)平面型(NPN)
b 基极，
c 集电极。
(b)合金型(PNP)
平面型(NPN)三极管制作工艺
SiO2
硼杂质扩散 磷杂质扩散
器件，其PN结工作在反偏状态，可以将光能转换为
电能，实现光电转换。
光电二极管的基本电路和符号
4、变容二极管
当外加的反偏电压变化时，其电容量也随着改变。
5、激光二极管
激光二极管工作时接正向电压，可发射出激光。
激光二极管的应用非常广泛，在计算机的光盘
驱动器，激光打印机中的打印头，激光唱机，激光 影碟机中都有激光二极管。
半导体器件的命名方式
第一部分
数字 电极数 2— 二极管
第二部分
字母 材料和极性
第三部分
字母(汉拼) 器件类型
第四部分 第五部分
数字
序号 字母(汉拼) 规格号
A — 锗材料 N 型 B — 锗材料 P 型 C — 硅材料 N 型 D — 硅材料 P 型 A — 锗材料 PNP B — 锗材料 NPN C — 硅材料 PNP D — 硅材料 NPN
在手机背光灯、液晶显示器背光灯、照明等领域。
发光二极管工作时导通电压比普通二极管大，其 工作电压随材料的不同而不同，一般为1.7V～2.4V。 普通绿、黄、红、橙色发光二极管工作电压约为2V； 白色发光二极管的工作电压通常高于2.4V；蓝色发光
二极管的工作电压一般高于3.3V。发光二极管的工作
电流一般在2mA～25mA的范围。
流IZmax之分。
☆耗散功率PM
它是指稳压管正常工作时，管子上允许的
最大耗散功率。
（3）应用稳压管应注意的问题
☆稳压管稳压时，一定要外加反向电压，保证管 子工作在反向击穿区。当外加的反向电压值大于 或等于UZ时，才能起到稳压作用；若外加的电
压值小于UZ，稳压二极管相当于普通的二极管
使用。
☆在稳压管稳压电路中，一定要配合限流电阻的 使用，保证稳压管中流过的电流在规定的范围之 内。
（2）反向偏置：P“-”，N“+”
P
N
IS
电路中有很小的反向电流，PN结截止，相当于断路。
反向电流又称反向饱和电流，数值非常小（μA级）。
对温度十分敏感，随着温度升高， IS 将急剧增大。
3. PN结的反向击穿
反向击穿：当反向电压达到一定数值时，反向电流急剧增加 的现象称为反向击穿（电击穿）。若不加限流措施，PN结将 过热而损坏，此称为热击穿。电击穿是可逆的，而热击穿是 不可逆的，应该避免。
1、N型半导体（电子型） 在硅（或锗）半导体晶体中，掺入微量的五价元 素，如磷、砷、锑，则构成N型半导体。见下图。
N型半导体的共价键结构
2、P型半导体（空穴型）
在硅（或锗）半导体晶体中，掺入微量的
三价元素，如硼、铝、铟，则构成P型半导体。
+4
+4 空穴
+4
+4
+3 +4 受主 原子
+4
+4
+4
反向击穿电压是指二极管击穿时的电压值。 3、反向饱和电流IS
它是指管子没有击穿时的反向电流值。其
值越小，说明二极管的单向导电性越好。
4、最高工作频率fm
决定于极间电容，当工作频率>fm，二极管的 单向导电性降低。
四、二极管的测试
1、二极管极性的判定
（1）目测判别极性
触丝
半导体片
（2）用万用表检测二极管 a. 用指针式万用表检测
7.3 半导体三极管（BJT）
半导体三极管又称晶体三极管（简称三极管）， 一般简称晶体管，或双极型晶体管。它是通过一定 的制作工艺，将两个PN结结合在一起的器件，两个 PN结相互作用，使三极管成为一个具有控制电流作 用的半导体器件。三极管可以用来放大微弱的信号 和作为无触点开关。
一、结构和符号
三极管从结构上来讲分为两类：NPN型三极管和 PNP型三极管。下图为三极管的结构示意图和符号。 符号中发射极上的箭头方向，表示发射结正偏 时电流的流向。
7.1 半导体基础知识
自然界中的物质，按其导电能力可分为三大类：导体、 半导体和绝缘体。
一、半导体的特点：
①导电能力介于导体与绝缘体之间。 ②热敏性：温度可明显改变半导体的电导率。 ③光敏性：光照可改变半导体的电导率，还可产生电动势， 这是BJT的光电效应。 ④掺杂性 ：通过掺入杂质可明显改变半导体的电导率，（在 30℃的纯锗中掺入一亿分之一的杂质，电导率增加几百倍）
e
b
P
N N
在 N 型硅片(集电区) 氧化膜上刻一个窗口，将 硼杂质进行扩散形成 P 型 (基区)，再在 P 型区上刻 窗口，将磷杂质进行扩散 形成N型的发射区。引出 三个电极即可。
合金型三极管制作工艺：在 N 型锗片(基区)两边各置 一个铟球，加温铟被熔化并与 N 型锗接触，冷却后形成两 个 P 型区，集电区接触面大，发射区掺杂浓度高。

稳压二极管
温度效应 二极管
光电二极管
tº
变容二极管 隧道二极管
双向击穿二极管 双向二极管 交流开关二极管 体效应二极管

磁敏二极管
五、二极管应用电路举例
普通二极管的应用范围很广，可用于开
关、稳压、整流、限幅等电路。
六、特殊二极管
1、稳压二极管
稳压二极管又名齐纳二极管，简称稳压管，
是一种用特殊工艺制作的面接触型硅半导体二极

200
2k 20k 200k 2M
20M
在 挡进行测量，当 PN 结完 好且正偏时，显示值为PN 结两端 的正向压降 (V)。 反偏时，显示 。
2、二极管好坏的判定 （1）若测得的反向电阻很大（几百千欧以 上），正向电阻很小（几千欧以下），表明二极 管性能良好。 （2）若测得的反向电阻和正向电阻都很小， 表明二极管短路，已损坏。 （3）若测得的反向电阻和正向电阻都很大，表 明二极管断路，已损坏。
7.2 半导体二极管
半导体二极管本质上就是一个PN结，具有单 向导电性。二极管按半导体材料的不同可以分为 硅二极管、锗二极管和砷化镓二极管等。可分为 点接触型、面接触型和平面型二极管三类，如下 图所示。
点接触型管子中不允许通过较大的电流，因结 电容小，可用在检波和变频等高频电路中。 面接触型二极管 PN 结的面积大，允许流过的 电流大，但只能在较低频率下工作，可用作工频大 电流整流电路。
+4
P型半导体共价键结构
三、PN结
1、PN结的形成 在一块半导体单晶上一侧掺杂成为 P 型半导体， 另一侧掺杂成为 N 型半导体，两个区域的交界处就 形成了一个特殊的薄层(不能移动的正、负离子)，称 为 PN 结。 P
PN结
N
2、PN结的单向导电性
（1）正向偏置：P“+”，N“-”
P
N
I
电路中有较大的正向电流，PN结导通，相当于导线。
二、本征半导体
完全纯净的、结构完整的半导体材料称为本征半 导体。它在物理结构上呈单晶体形态。
现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，
它们的最外层电子（价电子）都是四个。
Si
Ge
+4 共 价 键
+4
+4
价 电 子
+4 +4
+4
+4
+4
+4
本征半导体晶体
二、杂质半导体
在本征半导体中加入微量杂质（≤百万分之 一），可使其导电性能显著改变。根据掺入杂质的 性质不同，杂质半导体分为两类：电子型（N型） 半导体和空穴型（P型）半导体。
字母(汉拼) 器件类型
第四部分 第五部分
数字
序号 字母(汉拼) 规格号
A — 锗材料 N 型 B — 锗材料 P 型 C — 硅材料 N 型 D — 硅材料 P 型 A — 锗材料 PNP B — 锗材料 NPN C — 硅材料 PNP D — 硅材料 NPN
管，这种管子的杂质浓度比较大，容易发生击穿，
其击穿时的电压基本上不随电流的变化而变化，
从而达到稳压的目的。稳压管工作于反向击穿区。
（1）稳压管的伏安特性和符号
稳压二极管的伏安特性和符号
（2）稳压管的主要参数 ☆稳定电压UZ
它是指当稳压管中的电流为规定值时，稳压
管在电路中其两端产生的稳定电压值。 ☆稳定电流IZ 它是指稳压管工作在稳压状态时，稳压管中 流过的电流，有最小稳定电流IZmin和最大稳定电
为二极管的正向特性。如下图所示，当二极管所加正
向电压比较小时（0<u<Vth），二极管上流经的电流
为0，管子仍截止，此区域称为死区，Vth称为死区电
压（门坎电压）。硅二极管的死区电压约为0.5V，锗
二极管的死区电压约为0.1V。
I / mA I / mA
60 40 20 –50 –25 0 0.5 1.0
一、符号
阳极
+
-
阴极
常见的二极管有金属、塑料和玻璃三种封装 形式。按照应用的不同，二极管分为整流、检 波、开关、稳压、发光、光电、快恢复和变容
二极管等。根据使用的不同，二极管的外形各
异，下图所示为几种常见的二极管外形。
二、 伏安特性
二极管两端的电压u及其流过二极管的电流i之间 的关系曲线，称为二极管的伏安特性。 1、正向特性 二极管外加正向电压时，电流和电压的关系称
– 50
15
正向特性
– 25
10 5
–0.01 0 0.2 –0.02 0.4
反 向 特 性
U/V
U/V
击穿电压 V(BR)
– 0.002 – 0.004
死区电压
硅管的伏安特性2CP31
锗管的伏安特性2AP26
导通电压：Si:0.6~0.8V；Ge:0.2~0.3V
二极管的伏安特性
2、反向特性 二极管外加反向电压时，电流和电压的关系称为 二极管的反向特性。由上图可见，二极管外加反向电 压时，反向电流很小（Si管10-15~10-10A，Ge管 10-10~10-7A），而且在相当宽的反向电压范围内，反 向电流几乎不变，因此，称此电流值为二极管的反向
红表笔是(表内电源)负极， 正反向电阻各测量一次， 黑表笔是(表内电源)正极。 测量时手不要接触引脚。

0 1k
一般硅管正向电阻为几千 欧，锗管正向电阻为几百欧； 反向电阻为几百千欧。 正反向电阻相差不大为 劣质管。
在 R 100或 R 1 k 挡测量
b. 用数字式万用表检测 红表笔是(表内电源)正极， 黑表笔是(表内电源)负极。
c
三极管的结构示意图和符号
三极管从应用的角度讲，种类很多。根据工作频 率分为高频管、低频管和开关管；根据工作功率分为 大功率管、中功率管和小功率管。常见的三极管外形 如图所示。
常见的三极管外形
部分三极管的外型
半导体器件的命名方式
第一部分
数字 电极数 2— 二极管
第二部分
字母 材料和极性
第三部分
-2mV/℃）；温度升高，反向饱和电流会增大，反向
伏安特性下移，温度每升高10℃，反向电流大约增加
一倍。下图所示为温度对二极管伏安特性的影响。
温度对二极管伏安特性的影响
三、二极管的主要参数
1、最大整流电流IF 最大整流电流IF是指二极管长期连续工作时， 允许通过二极管的最大正向电流的平均值。
2、反向击穿电压VBR
2、发光二极管
发光二极管是一种光发射器件，英文缩写是 LED。此类管子通常由镓（Ga）、砷（As）、磷 （P）等元素的化合物制成，管子正向导通，当导 通电流足够大时，能把电能直接转换为光能，发出 光来。目前发光二极管的颜色有红、黄、橙、绿、 白和蓝6种，所发光的颜色主要取决于制作管子的 材料，例如用砷化镓发出红光，而用磷化镓则发出 绿光。其中白色发光二极管是新型产品，主要应用
发光二极管应用非常广泛，常用作各种电子设备 如仪器仪表、计算机、电视机等的电源指示灯和信号 指示等，还可以做成七段数码显示器等。发光二极管 的另一个重要用途是将电信号转为光信号。普通发光 二极管的外形和符号如下图所示。
发光二极管的外形和符号
3、光电二极管
光电二极管又称为光敏二极管，它是一种光接受
2CP 2AP
普通锗二极管
3— 三极管
P — 普通管 W — 稳压管 Z — 整流管 K — 开关管 U — 光电管 X — 低频小功率管 G — 高频小功率管 D — 低频大功率管 A — 高频大功率管 2CZ
硅整流二极管
例：
2CW
硅稳压二极管
普通硅二极管
二极管的符号
二极管的一般符号 发光二极管
饱和电流IS。
3、反向击穿特性
从上图可见，当反向电压的值增大到VBR时，反向
电压值稍有增大，反向电流会急剧增大，称此现象为反
向击穿， VBR为反向击穿电压。利用二极管的反向击
穿特性，可以做成稳压二极管，但一般的二极管不允许
工作在反向击穿区。
二、二极管的温度特性
二Байду номын сангаас管是对温度非常敏感的器件。实验表明，随 温度升高，二极管的正向压降会减小，正向伏安特性 左移，即二极管的正向压降具有负的温度系数（约为