電子元件基礎(chǔ)教程_2

1、第二章：半導(dǎo)體器件第一節(jié) 二極管 半導(dǎo)體是一種具有特殊性質(zhì)的物質(zhì)，它不像導(dǎo)體一樣能夠完全導(dǎo)電，又不像絕緣體那樣不能導(dǎo)電，它介于兩者之間，所以稱為半導(dǎo)體。半導(dǎo)體最重要的兩種元素是硅（讀“gui”）和鍺（讀“zhe”）。我們常聽(tīng)說(shuō)的美國(guó)硅谷，就是因?yàn)槠鹣饶抢镉泻枚嗉野雽?dǎo)體廠商。二極管應(yīng)該算是半導(dǎo)體器件家族中的元老了。很久以前，人們熱衷于裝配一種礦石收音機(jī)來(lái)收聽(tīng)無(wú)線電廣播，這種礦石后來(lái)就被做成了晶體二極管。二極管最明顯的性質(zhì)就是它的單向?qū)щ娞匦?，就是說(shuō)電流只能從一邊過(guò)床荒艽恿硪槐吖矗誘饗蚋杭頤怯猛蠐帽砝炊猿?N4001型硅整流二極管進(jìn)行測(cè)量，紅表筆接二極管的負(fù)極，黑表筆接二極管的正極時(shí)，表針會(huì)動(dòng)，說(shuō)

2、明它能夠?qū)щ?；然后將黑表筆接二極管負(fù)極，紅表筆接二極管正極，這時(shí)萬(wàn)用表的表針根本不動(dòng)或者只偏轉(zhuǎn)一點(diǎn)點(diǎn)，說(shuō)明導(dǎo)電不良。（萬(wàn)用表里面，黑表筆接的是內(nèi)部電池的正極）常見(jiàn)的幾種二極管如圖所示。其中有玻璃封裝的、塑料封裝的和金屬封裝的等幾種。圖2是二極管的電路符號(hào)，像它的名字，二極管有兩個(gè)電極，并且分為正負(fù)極，一般把極性標(biāo)示在二極管的外殼上。大多數(shù)用一個(gè)不同顏色的環(huán)來(lái)表示負(fù)極，有的直接標(biāo)上“-”號(hào)。大功率二極管多采用金屬封裝，并且有個(gè)螺帽以便固定在散熱器上。利用二極管單向?qū)щ姷奶匦?，常用二極管作整流器，把交流電變?yōu)橹绷麟?，即只讓交流電的正半周（或?fù)半周）通過(guò)，再用電容器濾波形成平滑的直流。事實(shí)上好多電器

3、的電源部分都是這樣的。二極管也用來(lái)做檢波器，把高頻信號(hào)中的有用信號(hào)“檢出來(lái)”，老式收音機(jī)中會(huì)有一個(gè)“檢波二極管”，一般用2AP9型鍺管。二極管的類型也有好幾種，對(duì)于電子制作來(lái)說(shuō)，常常用到以下的二極管： 用于穩(wěn)壓的穩(wěn)壓二極管，用于數(shù)字電路的開(kāi)關(guān)二極管，用于調(diào)諧的變?nèi)荻O管，以及光電二極管等，最常看見(jiàn)的是發(fā)光二極管。發(fā)光二極管在日常生活電器中無(wú)處不在，它能夠發(fā)光，有紅色、綠色和黃色等，有直徑3mm、5mm和25mm長(zhǎng)方型的的。與普通二極管一樣，發(fā)光二極管也是由半導(dǎo)體材料制成的，也具有單向?qū)щ姷男再|(zhì)，即只有接對(duì)極性才能發(fā)光。發(fā)光二極管符號(hào)比一般二極管多了兩個(gè)箭頭，示意能夠發(fā)光。通常發(fā)光二極管用來(lái)作電

4、路工作狀態(tài)的指示，它比小燈泡的耗電低得多，而且壽命也長(zhǎng)得多。用發(fā)光二極管，還可以構(gòu)成電子顯示屏，證券交易所里的顯示屏就是由發(fā)光二極管點(diǎn)陣構(gòu)成的，只是因?yàn)楦鞣N色彩都是由紅綠藍(lán)構(gòu)成，而藍(lán)色發(fā)光二極管在以前還未大量生產(chǎn)出來(lái)，所以一般的電子顯示屏都不能顯示出真彩色。 發(fā)光二極管的發(fā)光顏色一般和它本身的顏色相同，但是近年來(lái)出現(xiàn)了透明色的發(fā)光管，它也能發(fā)出紅黃綠等顏色的光，只有通電了才能知道。 辨別發(fā)光二極管正負(fù)極的方法，有實(shí)驗(yàn)法和目測(cè)法。實(shí)驗(yàn)法就是通電看看能不能發(fā)光，若不能就是極性接錯(cuò)或是發(fā)光管損壞。注意發(fā)光二極管是一種電流型器件，雖然在它的兩端直接接上3V的電壓后能夠發(fā)光，但容易損壞，在實(shí)際使用中一定

5、要串接限流電阻，工作電流根據(jù)型號(hào)不同一般為1mA到3OmA。另外，由于發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓一般為17V以上，所以一節(jié)15V的電池不能點(diǎn)亮發(fā)光二極管。同樣，一般萬(wàn)用表的R1檔到R1K檔均不能測(cè)試發(fā)光二極管，而R10K檔由于使用15V的電池，能把有的發(fā)光管點(diǎn)亮。用眼睛來(lái)觀察發(fā)光二極管，可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的兩個(gè)電極一大一小。一般來(lái)說(shuō)，電極較小、個(gè)頭較矮的一個(gè)是發(fā)光二極管的正極，電極較大的一個(gè)是它的負(fù)極。若是新買來(lái)的發(fā)光管，管腳較長(zhǎng)的一個(gè)是正極。第二節(jié) 三極管 半導(dǎo)體三極管也稱為晶體三極管，可以說(shuō)它是電子電路中最重要的器件。它最主要的功能是電流放大和開(kāi)關(guān)作用。三極管顧名思義具有三個(gè)電極。二極管是由一個(gè)PN結(jié)

6、構(gòu)成的，而三極管由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，共用的一個(gè)電極成為三極管的基極（用字母b表示）。其他的兩個(gè)電極成為集電極（用字母c表示）和發(fā)射極（用字母e表示）。由于不同的組合方式，形成了一種是NPN型的三極管，另一種是PNP型的三極管。三極管的種類很多，并且不同型號(hào)各有不同的用途。三極管大都是塑料封裝或金屬封裝，常見(jiàn)三極管的外觀如圖，大的很大，小的很小。三極管的電路符號(hào)有兩種：有一個(gè)箭頭的電極是發(fā)射極，箭頭朝外的是NPN型三極管，而箭頭朝內(nèi)的是PNP型。實(shí)際上箭頭所指的方向是電流的方向。電子制作中常用的三極管有90系列，包括低頻小功率硅管9013（NPN）、9012（PNP），低噪聲管9014（NPN），

7、高頻小功率管9018（NPN）等。它們的型號(hào)一般都標(biāo)在塑殼上，而樣子都一樣，都是TO-92標(biāo)準(zhǔn)封裝。在老式的電子產(chǎn)品中還能見(jiàn)到3DG6（低頻小功率硅管）、3AX31（低頻小功率鍺管）等，它們的型號(hào)也都印在金屬的外殼上。我國(guó)生產(chǎn)的晶體管有一套命名規(guī)則，電子愛(ài)好者最好還是了解一下：第一部分的3表示為三極管。第二部分表示器件的材料和結(jié)構(gòu)，A： PNP型鍺材料 B： NPN型鍺材料 C： PNP型硅材料 D： NPN型硅材料 第三部分表示功能，U：光電管 K：開(kāi)關(guān)管 X：低頻小功率管 G：高頻小功率管 D：低頻大功率管 A：高頻大功率管。另外，3DJ型為場(chǎng)效應(yīng)管，BT打頭的表示半導(dǎo)體特殊元件。 轉(zhuǎn)換仍

8、然遵循能量守恒，它只是把電源的能量轉(zhuǎn)換成信號(hào)的能量罷了。三極管有一個(gè)重要參數(shù)就是電流放大系數(shù)。當(dāng)三極管的基極上加一個(gè)微小的電流時(shí)，在集電極上可以得到一個(gè)是注入電流倍的電流，即集電極電流。集電極電流隨基極電流的變化而變化，并且基極電流很小的變化可以引起集電極電流很大的變化，這就是三極管的放大作用。三極管還可以作電子開(kāi)關(guān)，配合其它元件還可以構(gòu)成振蕩器。 第三節(jié) 可控硅 可控硅也稱作晶閘管，它是由PNPN四層半導(dǎo)體構(gòu)成的元件，有三個(gè)電極，陽(yáng)極A，陰極K和控制極G 。可控硅在電路中能夠?qū)崿F(xiàn)交流電的無(wú)觸點(diǎn)控制，以小電流控制大電流，并且不象繼電器那樣控制時(shí)有火花產(chǎn)生，而且動(dòng)作快、壽命長(zhǎng)、可靠性好。在調(diào)速、

9、調(diào)光、調(diào)壓、調(diào)溫以及其他各種控制電路中都有它的身影。可控硅分為單向的和雙向的，符號(hào)也不同。單向可控硅有三個(gè)PN結(jié)，由最外層的P極和N極引出兩個(gè)電極，分別稱為陽(yáng)極和陰極，由中間的P極引出一個(gè)控制極。單向可控硅有其獨(dú)特的特性：當(dāng)陽(yáng)極接反向電壓，或者陽(yáng)極接正向電壓但控制極不加電壓時(shí)，它都不導(dǎo)通，而陽(yáng)極和控制極同時(shí)接正向電壓時(shí)，它就會(huì)變成導(dǎo)通狀態(tài)。一旦導(dǎo)通，控制電壓便失去了對(duì)它的控制作用，不論有沒(méi)有控制電壓，也不論控制電壓的極性如何，將一直處于導(dǎo)通狀態(tài)。要想關(guān)斷，只有把陽(yáng)極電壓降低到某一臨界值或者反向。雙向可控硅的引腳多數(shù)是按T1、T2、G的順序從左至右排列（電極引腳向下，面對(duì)有字符的一面時(shí)）。加在控

10、制極G上的觸發(fā)脈沖的大小或時(shí)間改變時(shí)，就能改變其導(dǎo)通電流的大小。與單向可控硅的區(qū)別是，雙向可控硅G極上觸發(fā)脈沖的極性改變時(shí)，其導(dǎo)通方向就隨著極性的變化而改變，從 而能夠控制交流電負(fù)載。而單向可控硅經(jīng)觸發(fā)后只能從陽(yáng)極向陰極單方向?qū)?，所以可控硅有單雙向之分。電子制作中常用可控硅，單向的有MCR100等，雙向的有TLC336等。第四節(jié) 集成電路 集成電路是一種采用特殊工藝，將晶體管、電阻、電容等元件集成在硅基片上而形成的具有一定功能的器件，英文為縮寫為IC，也俗稱芯片。集成電路是六十年代出現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)只集成了十幾個(gè)元器件。 后來(lái)集成度越來(lái)越高，也有了今天的PIII。集成電路根據(jù)不同的功能用途分為模擬

11、和數(shù)字兩大派別，而具體功能更是數(shù)不勝數(shù)，其應(yīng)用遍及人類生活的方方面面。集成電路根據(jù)內(nèi)部的集成度分為大規(guī)模中規(guī)模小規(guī)模三類。其封裝又有許多形式。“雙列直插”和“單列直插”的最為常見(jiàn)。消費(fèi)類電子產(chǎn)品中用軟封裝的IC，精密產(chǎn)品中用貼片封裝的IC等。 對(duì)于CMOS型IC，特別要注意防止靜電擊穿IC，最好也不要用未接地的電烙鐵焊接。使用IC也要注意其參數(shù)，如 工作電壓，散熱等。數(shù)字IC多用5V的工作電壓，模擬IC工作電壓各異。集成電路有各種型號(hào)，其命名也有一定規(guī)律。一般是由前綴、數(shù)字編號(hào)、后綴組成。前綴表示集成電路的生產(chǎn)廠家及類別，后綴一般用來(lái)表示集成電路的封裝形式、版本代號(hào)等。常用的集成電路如小功率音頻放大器LM386就因?yàn)楹缶Y不同而有許多種。LM386N是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品，LM代表線性電路，N代表塑料雙列直插。這里有各大IC生產(chǎn)公司的商標(biāo)及其器件型號(hào)前綴。集成電路型號(hào)眾多，隨著技術(shù)的發(fā)展，又有更多的功能更強(qiáng)、集成度更高的集成電路