电子技术第2章-半导体器件课件(2).ppt

1、 一、基本结构一、基本结构 晶体三极管的结构，目前最常见的有平面晶体三极管的结构，目前最常见的有平面型和合金型两类型和合金型两类(图图1-19)。硅管主要是平面。硅管主要是平面型，锗管都是合金型。型，锗管都是合金型。晶体三极管分为晶体三极管分为NPN型和型和PNP型两类。型两类。二、电流放大原理二、电流放大原理 晶体管必须满足一定的晶体管必须满足一定的偏置条件，才能有电流偏置条件，才能有电流放大作用。放大作用。图图1-21电路是以电路是以NPN型型硅三极管接成共射形式硅三极管接成共射形式（基极回路和集电极回（基极回路和集电极回路以发射极作为公共端）路以发射极作为公共端）的示意图。的示意图。由图

2、可见，晶体管的外部偏置条件是：电压源由图可见，晶体管的外部偏置条件是：电压源UBB通过电阻通过电阻RB提供给发射结正向偏置；而电压源提供给发射结正向偏置；而电压源UCC通过电阻通过电阻RC加到集电极，使集电结处于反向偏置。加到集电极，使集电结处于反向偏置。CBEIIINPN三极管电流方向及各电流的关系三极管电流方向及各电流的关系ICICEICBOIBIBEIE1ECIICBOCEOII)1(BCII1共射电流放大系数共射电流放大系数共基电流放大系数共基电流放大系数结论结论 晶体管有电流放大作用。晶体管有电流放大作用。晶体管的发射结正偏，集电结反偏时，晶体管的发射结正偏，集电结反偏时，晶体管为电

3、流控制器件（基极电流控制集电极电流）晶体管为电流控制器件（基极电流控制集电极电流）参加导电的有自由电子和空穴，故又叫双极型晶体三极管参加导电的有自由电子和空穴，故又叫双极型晶体三极管BCIINPNPNPNPN型与型与PNP型晶体管电流电压的参考方向型晶体管电流电压的参考方向三、晶体管的伏安特性曲线三、晶体管的伏安特性曲线CEUBEBufi|)(1输入伏安特性曲线（输入伏安特性曲线（NPN）定义定义V7.06.0BEUV3.02.0BEU 硅管硅管 晶体管输入特性与二极管的正向特性一样，也有一段死区。只有在发射结外加电压大于死区电压时，晶体管才会出现 。Bi硅管的死区电压约为V5.0锗管的死区电

4、压约为V1.0 晶体管导通后，其发射结电压变化范围很小 锗管锗管2输出特性曲线输出特性曲线BICECufi|)(定义定义(1)截止区外部特征：,0Bi,0CEOCIiCCCEVu三极管相当于开路。外部（偏置）条件：发射结反向偏置，集电结反向偏置。(2)饱和区饱和区饱和区截止区截止区外部特征：,CBii 0CESCEUu三极管相当于短路。,CCCCRUi 外部（偏置）条件：发射结正向偏置，集电结正向偏置。（3）放大区饱和区饱和区 放大区放大区 截止区截止区 恒流特性恒流特性 外部（偏置）条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。外部特征：电流恒定 电流放大电流控制BCiiCiBi50A40mA2BC

5、ii246iB大iC也大，iB等于0iC也等于0iB控制iC电压在很大范围内变化，电流几乎不变四、主要参数四、主要参数1电流放大系数直流 ：BCII 交流 ：BCii在数值上2反向电流 晶体管的极间反向电流是少数载流子反向漂移形成的，因此，受温度影响比较严重，是反映管子质量的指标，极间反向电流越小，管子质量越高。CBOI（1）集电极基极间反向饱和电流(2)集电极-发射极间穿透电流CEOICBOCEOII)1(3极限参数极限参数 CEOBRCEBUU)(CECCMUIP(3)集电极最大允许耗散功率PCM(1)集电极最大允许电流ICM(2)集电极发射极反向击穿电压BU(BR)CEO过损耗区过损耗区

6、 PNPNPN1数字数字式万用表量程置于欧姆档时式万用表量程置于欧姆档时,“+”端端红表笔输出电压的极性为正极红表笔输出电压的极性为正极,而而“-”端端黑表笔输出电压的极性为负极。指针式万用表的电压极性与之相反。黑表笔输出电压的极性为负极。指针式万用表的电压极性与之相反。2基极可以视为发射结和集电结两个基极可以视为发射结和集电结两个PN结的公共电极。以基极固定于某一测试结的公共电极。以基极固定于某一测试表笔，而将另一表笔分别和另两个电极相连。当测得电阻阻值很低时，表示两个表笔，而将另一表笔分别和另两个电极相连。当测得电阻阻值很低时，表示两个结均被加上正向电压，反之，被加上反向电压。结均被加上正

7、向电压，反之，被加上反向电压。3三极管处于放大状态的三极管处于放大状态的值，远比处于倒置（值，远比处于倒置（C、E极互换）状态的极互换）状态的值大。值大。测量要点测量要点 1.确定基极：确定基极：将红表笔和黑表笔先后固定到三极管的某条引腿。将红表笔和黑表笔先后固定到三极管的某条引腿。若若(指针式表用指针式表用1k档，数字式表用测二极管挡档，数字式表用测二极管挡)测得该腿和另两条腿测得该腿和另两条腿之间有低欧姆电阻，则该引腿即为基极，如果连基极的表笔为黑色之间有低欧姆电阻，则该引腿即为基极，如果连基极的表笔为黑色（指针式表为红色），则该管为（指针式表为红色），则该管为PNP管，若为红色（指针式表

8、为黑管，若为红色（指针式表为黑色），则该管为色），则该管为NPN管。管。测量步骤测量步骤 2.确定集电极和发射极：确定集电极和发射极：对对NPN管，将红、黑表笔分别和待判别的两个管，将红、黑表笔分别和待判别的两个电极相连接，在红表笔（指针式表为黑表笔）所连电极和已判明的基极之间电极相连接，在红表笔（指针式表为黑表笔）所连电极和已判明的基极之间接接个个10k左右的电阻，意味着加一偏流，观察电表指示欧姆值的大小，左右的电阻，意味着加一偏流，观察电表指示欧姆值的大小，在调换表笔的两次测量中，加偏流后电表指示欧姆值小，则意味着此种连接在调换表笔的两次测量中，加偏流后电表指示欧姆值小，则意味着此种连接情

9、况下的情况下的值大，红表笔（指针式表为黑表笔）所接电极为集电极。值大，红表笔（指针式表为黑表笔）所接电极为集电极。对对PNP管，方法与上述相似，只是偏流电阻接于黑表笔（指针式表为红表笔）管，方法与上述相似，只是偏流电阻接于黑表笔（指针式表为红表笔）所接电极和已判明的基极引腿之间。所接电极和已判明的基极引腿之间。一、基本结构一、基本结构阳极阳极A阴极阴极K门极门极（控制极）（控制极）G结构示意图结构示意图符号符号 普通型晶闸管有螺栓式和平板式两种。普通型晶闸管有螺栓式和平板式两种。二、工作原理二、工作原理(1)A、K之间之间 加反向电压加反向电压J2正偏，正偏，J1、J3反偏，反偏，V1不导通，

10、晶闸管处于截止状态不导通，晶闸管处于截止状态(2)A、K之间之间 加正向电压，门极开路加正向电压，门极开路UAKUAKJ1、J3正偏，正偏，J2反偏，反偏，V1不导通，晶闸管处于截止状态不导通，晶闸管处于截止状态IG21IG1IGIB1J1、J2、J3均正偏，均正偏，V1、V2导通导通 如此循环，形成正反馈，使如此循环，形成正反馈，使V1、V2很快达到饱和导通，此过程时间很短，只有几微很快达到饱和导通，此过程时间很短，只有几微秒，晶闸管迅速导通。秒，晶闸管迅速导通。导通后，导通后，A、K间压降很小，电压全部加在负载上。晶闸管中间压降很小，电压全部加在负载上。晶闸管中流过的电流与负载电流相同。流

11、过的电流与负载电流相同。UGKIG=IB1V1放大放大IC1=1IB1=1IG=IB2V2放大放大IC2=2IB2=21IG=IB1（4）控制极的作用）控制极的作用 晶闸管导通后，由于前面正反馈的作用，即使晶闸管导通后，由于前面正反馈的作用，即使UGK0仍能保持继续仍能保持继续导通，因此，导通，因此，门极仅仅是触发晶闸管使其导通，导通之后，门极就失去控制作用。门极仅仅是触发晶闸管使其导通，导通之后，门极就失去控制作用。一般门极采用脉冲信号一般门极采用脉冲信号触发信号。触发信号。（3）A、K之间之间 加正向电压，加正向电压，G、K之间加正向电压之间加正向电压（5）晶闸管的关断）晶闸管的关断2.使

12、阳极电流使阳极电流iA小于维持电流小于维持电流IH，即，即iA IH，晶闸管将截止。，晶闸管将截止。1.A、K极之间加反向电压，令极之间加反向电压，令uAK 0，晶闸管则处于截止状态，晶闸管则处于截止状态晶闸管导通条件：晶闸管导通条件：1.阳极阳极A和阴极和阴极K之间加正向电压之间加正向电压2.控制极控制极G和阴极和阴极K之间加正向电压之间加正向电压3.阳极电流大于阳极电流大于擎住擎住电流电流可见可见晶闸管是一个可控的导电开关；晶闸管是一个可控的导电开关；它与二极管相比，不同之处是其它与二极管相比，不同之处是其正向导通受控制极电流控制。正向导通受控制极电流控制。晶闸管关断条件：晶闸管关断条件：

13、1.A、K极之间加反向电压；极之间加反向电压；2.iA 0特性特性ABCD正向转折电压正向转折电压维持电流维持电流擎住电流擎住电流反向击穿电压反向击穿电压 四、主要参数四、主要参数 mmFItdtII0)(sin21在控制极开路、元件额定结温、晶闸管正向阻断的条件下，可以重复加在控制极开路、元件额定结温、晶闸管正向阻断的条件下，可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压在晶闸管两端的正向峰值电压(允许每秒重复允许每秒重复50次，每次持续时间不大于次，每次持续时间不大于10ms)，此电压为正向转折电压的，此电压为正向转折电压的80%。1正向断态重复峰值电压正向断态重复峰值电压UFRM在控制极开路、元件

14、额定结温条件下，阳极和阴极间允许重复加的反向在控制极开路、元件额定结温条件下，阳极和阴极间允许重复加的反向峰值电压，此电压为反向转折电压的峰值电压，此电压为反向转折电压的80%。2反向重复峰值电压反向重复峰值电压URRM3正向平均电流正向平均电流IF在规定的环境温度，标准散热及全导通的条件下，晶闸管允许连续通过的在规定的环境温度，标准散热及全导通的条件下，晶闸管允许连续通过的工频正弦半波电流在一个周期内的平均值，称正向平均电流。工频正弦半波电流在一个周期内的平均值，称正向平均电流。2)()sin(2102mmtItdtII57.12FtII57.1/)25.1(tFII电流有效值选择晶闸管的依

15、据选择晶闸管的依据4通态平均电压通态平均电压UF 在规定的环境温度和控制极开路时，维持晶闸管继续导通的最小电流。当晶在规定的环境温度和控制极开路时，维持晶闸管继续导通的最小电流。当晶闸管的正向电流小于这个电流时，将自动关断。闸管的正向电流小于这个电流时，将自动关断。在规定条件下当通过正弦半波额定通态平均电流时，元件阳极和阴极间在规定条件下当通过正弦半波额定通态平均电流时，元件阳极和阴极间电压降的平均值。其数值一般为电压降的平均值。其数值一般为0.61V。5维持电流维持电流IH6擎住电流擎住电流IL 使晶闸管刚从断态转入通态并在去掉触发信号之后，能维持导通所需要的最使晶闸管刚从断态转入通态并在去

16、掉触发信号之后，能维持导通所需要的最小电流。一般小电流。一般IL=(24IH)。7控制极触发电压控制极触发电压UG和触发电流和触发电流IG。在规定的环境温度，晶闸管阳极与阴极之间加在规定的环境温度，晶闸管阳极与阴极之间加6V正向直流电压的条件正向直流电压的条件下，使晶闸管由阻断状态转变为导通状态的控制极最小直流电压和电流，称下，使晶闸管由阻断状态转变为导通状态的控制极最小直流电压和电流，称触发电压和触发电流。触发电压和触发电流。目前我国生产的晶闸管的型号及其含义如下：目前我国生产的晶闸管的型号及其含义如下：KP通态平均电压组别（小于通态平均电压组别（小于100V不标），不标），共九级，用共九级，用AI表示表示0.41.2V额定电压，即额定电压，即UFRM和和URRM中较小的中较小的一个，用其百位数或千位数表示一个，用其百位数或千位数表示额定正向平均电流额定正向平均电流表示普通型晶闸管表示普通型晶闸管表示闸流特性表示闸流特性例如：例如：KP30-12表示额定正向平均电流为30A、正反向重复峰值电压为1200V、普通型晶闸管 24页：页：1-5，1-7，1-825页：页：1-14