電工電子技術電子元器件基礎

電工電子技術電子元器件基礎第1頁/共81頁7.1.1電阻器

用導電材料制成的具有一定電阻值的元件稱為電阻器（Resistor），簡稱電阻。在電子電路中起限流、分流、降壓、分壓、負載及阻抗匹配等作用。

第2頁/共81頁1．電阻器的種類

電阻器按其結構、用途與功能可分為固定電阻器、敏感電阻器、微調電阻器和電位器等：電阻的分類固定電阻器：碳膜、金屬膜、線繞敏感電阻器：光敏、壓敏、熱敏微調電阻器電位器第3頁/共81頁2．電阻器的主要參數(shù)

（1）標稱值標示在電阻器上的電阻值稱為標稱值，它的基本單位是歐姆，用符號“Ω”表示，常用的還有KΩ（千歐），MΩ（兆歐）。（2）允許誤差電阻器的實際阻值對于標稱值的最大允許偏差范圍稱為允許誤差，如2%、5%、10%等。（3）額定功率在規(guī)定的環(huán)境溫度下,在長期連續(xù)工作而不損壞或基本不改變電阻器性能的情況下，電阻器上允許消耗的功率。常見的有1/16W、1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、5W、10W等。第4頁/共81頁3．電阻器型號的命名辦法

國產(chǎn)電阻器的型號由四部分組成：第一部分：主稱（用字母表示），表示產(chǎn)品的名稱。如R代表電阻器，W代表電位器等。第二部分：材料（用字母表示），表示電阻體用什么材料組成，如T表示碳膜，J表示金屬膜，Y表示氧化膜等。第三部分：分類（一般用數(shù)字表示，個別類型用字母表示），表示產(chǎn)品屬于什么類型。如1-普通、3-超高頻

、4-高阻、5-高溫、7-精密、G-高功率、T-可調。第四部分：序號（用數(shù)字表示），表示同類產(chǎn)品中不同品種，以區(qū)分產(chǎn)品的外型尺寸和性能指標等。例如：型號RT11表示“普通碳膜電阻”，型號RJ71表示“精密金屬膜電阻”。第5頁/共81頁4．電阻器的阻值及誤差的表示方法①直標法：將電阻器的主要參數(shù)用數(shù)字或字母直接標注在電阻體表面。若電阻上未注偏差，則均為±20%。如5.1KΩ±5%。②文字符號法：用阿拉伯數(shù)字和文字符號兩者有規(guī)律的組合來表示標稱阻值，其允許偏差也用文字符號表示。符號前面的數(shù)字表示整數(shù)阻值，后面的數(shù)字依次表示第一位小數(shù)阻值和第二位小數(shù)阻值。如3.3Ω=3Ω3=3R3，3K3=3.3KΩ。③數(shù)碼法：在電阻器上用三位數(shù)碼表示標稱值的標志方法。數(shù)碼從左到右，第一、二位為有效值，第三位為10的乘方指數(shù)，即零的個數(shù)，單位為歐姆。偏差通常采用文字符號表示。如102表示1000Ω，471表示470Ω等。第6頁/共81頁④色環(huán)法：用不同顏色的色環(huán)來表示電阻器的阻值及誤差等級。普通電阻一般由4環(huán)表示，精密電阻用5環(huán)描述。色環(huán)含義：棕-1、紅-2、橙-3、黃-4、綠-5、藍-6、紫-7、灰-8、白-9、黑-0、金-±5%、銀-±10%、無色-±20%。當電阻為四環(huán)時，最后一環(huán)必為金色或銀色，前兩位為有效數(shù)字，第三位為乘方數(shù)，第四位為偏差。當電阻為五環(huán)時，最后一環(huán)與前面四環(huán)距離較大。前三位為有效數(shù)字，第四位為乘方數(shù)，第五位為偏差。第7頁/共81頁7.1.2電容器

電容器（Capacitor）簡稱電容，它是由兩個靠得很近的金屬極板，中間用絕緣材料（介質）隔開而構成的元件。常用于耦合、濾波、去耦、旁路及調諧等電路中。

第8頁/共81頁1．電容器的種類

電容器可按材料、結構或是否有極性來分類。電容的分類按材料分：滌綸電容、瓷片電容、聚乙烯電容、云母電容、獨石電容、鋁電解電容、鉭電解電容等。按結構分：固定電容、可變電容和微調電容。按是否有極性分：有極性電容和無極性電容。第9頁/共81頁2．電容器的主要參數(shù)（1）標稱容量與誤差等級在電容器上標注的電容量數(shù)值稱為標稱值。電容的基本單位是法拉（F），此外還有微法（μF）、納法（nF）、皮法（pF）。實際電容量和標稱電容量允許的最大偏差范圍，稱為誤差。一般分為3級：I級±5%，II級±10%，III級±20%。（2）額定工作電壓電容器在電路中能夠長期穩(wěn)定、可靠工作，所承受的最大直流電壓。（3）溫度系數(shù)在一定溫度范圍內，溫度每變化1℃，電容量的相對變化值。第10頁/共81頁（4）絕緣電阻用來表明漏電大小的量。絕緣電阻越大越好。（5）損耗電容器在單位時間內發(fā)熱而消耗的能量。這些損耗主要來自介質損耗和金屬損耗。（6）頻率特性電容器的電參數(shù)隨頻率變化而變化的性質。在高頻條件下工作的電容器，由于介電常數(shù)在高頻時比低頻時小，電容量也相應減小。損耗也隨頻率的升高而增加。另外，在高頻工作時，電容器的分布參數(shù)，如極片電阻、引線和極片間的電阻、極片的自身電感、引線電感等，都會影響電容器的性能。所有這些，使得電容器的使用頻率受到限制。第11頁/共81頁3．電容器的型號命名國產(chǎn)電容器的命名由四部分組成：第一部分：用字母表示名稱，C代表電容器。第二部分：用字母表示介質材料。如C-瓷介，Y-云母，Z-紙介，J-金屬化紙，B-聚苯乙烯，L-滌綸，D-鋁，A-鉭，N-鈮等。第三部分：用數(shù)字表示分類。如1-圓片，2-管形，3-迭片，4-獨石，5-穿心，6-支柱等。第四部分：用數(shù)字表示序號。第12頁/共81頁4．電容器容量的標注方法①直標法：用字母和數(shù)字把型號、規(guī)格直接標在外殼上。如0.1μF/100V等。②文字符號法和數(shù)字標注法：用數(shù)字、文字符號有規(guī)律的組合來表示容量。文字符號表示其電容量的單位：p、n、μ、m、F等。與電阻的表示方法相似。如102表示1000pF，1n=1000pF等。③色標法：和電阻的表示方法相同，單位一般為pF。小型電解電容器的耐壓也有用色標法的，標志的位置一般是靠近正極引出線的部位，所表示的意義是：黑-4V，棕-6.3V，紅-10V，橙-16V，黃-25V，綠-32V，藍-40V，紫-50V，灰-63V。第13頁/共81頁7.1.3電感器和變壓器電感器（Inductor）是將導體繞成線圈的形狀而制成的電磁感應元件，因此又稱為電感線圈，通常簡稱電感。由電磁感應理論可知，當電感線圈中有電流通過時，線圈的周圍就會產(chǎn)生磁場。當線圈中電流發(fā)生變化時，其周圍的磁場也產(chǎn)生相應的變化，此變化的磁場可使線圈自身產(chǎn)生感應電動勢，這就是自感。反映自感大小的量就是電感。當兩個電感線圈相互靠近時，一個電感線圈的磁場變化將影響另一個電感線圈，這種影響就是互感。變壓器正是利用線圈的互感特性組成的電路元件。

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電感器的作用主要是扼流濾波和儲能，此外，在電路中常常與電容器一起組成各種諧振電路。與電容器不同，電感不能靜態(tài)貯能。第15頁/共81頁1．電感器的分類

電感器都是線繞的，一般可按結構來分類。電感的分類按結構分：空芯電感、磁芯電感。按是否可調分：固定電感和可調電感。第16頁/共81頁2．電感器的主要參數(shù)（1）電感量與電阻、電容類似，電感器上的電感量數(shù)值也是標稱值。電感在電路中的符號為“L”。其基本單位是亨利（H），實際應用中常用的單位是毫亨（mH）和微亨（μH）。（2）直流電阻電感線圈在直流電流下表現(xiàn)出的電阻。直流電阻愈小愈好。（3）品質因數(shù)Q電感器在某一頻率的交流電壓下工作時，所呈現(xiàn)的感抗與其等效損耗電阻之比稱為品質因數(shù)。電感器的Q值越高，其損耗越小，效率越高。第17頁/共81頁3．電感器的標識和電阻、電容相類似，電感的標志一般也采用直標法和色標法，具體表示方法和規(guī)則也與電阻類似。色標法標注的電感值單位通常是微亨（μH）。第18頁/共81頁7.1.4開關和接插件1．開關開關是一種在電路中起控制、選擇和連接等作用的器件。

第19頁/共81頁1）開關的分類（1）按結構特點分類按結構特點可分為按鈕開關、撥動開關、薄膜開關、水銀開關、杠桿式開關、微動開關、行程開關等。（2）按極數(shù)、位數(shù)分類按極數(shù)和位數(shù)可分為單極單位開關、雙極雙位開關、單極多位開關、多極單位開關和多極多位開關等。（3）按用途分類按用途可分為電源開關、錄放開關、波段開關、預選開關、限位開關、腳踏開關、轉換開關、控制開關等。開關可以根據(jù)其結構特點、極數(shù)、位數(shù)、用途等進行分類。

第20頁/共81頁2）開關的主要參數(shù)（1）額定電壓、額定電流開關在正常工作狀態(tài)下允許的最高電壓、電流。不同規(guī)格的開關，其額定電壓和額定電流的值也不同。（2）接觸電阻開關接通時，連接觸頭導體間呈現(xiàn)的電阻。接觸電阻越小越好。一般要求接觸電阻在0.01~0.02Ω以下。（3）絕緣電阻斷開的開關觸頭之間的電阻或開關導體與金屬外殼之間的電阻值，通常要求大于100~10000MΩ。第21頁/共81頁（4）動作力矩使開關完成轉換所需的最小力矩。一般的要求是500~1500gcm，

較輕的要求在50~400gcm。（5）壽命開關在正常工作條件下能有效工作的最低次數(shù)。一般要求在5000～35000次，通常要求是10000次，

較高的要求是5萬到50萬次。（6）其他包括沖擊力、震動、碰撞、以及惡劣氣候的要求，要求較高的甚至要有抗鹽霧，霉菌以及硫化等。對開關的機械強度，以及可焊性，耐焊接熱等方面也有明確的規(guī)定。第22頁/共81頁3）開關的結構特點（1）撥動開關撥動開關是通過撥動開關手柄來帶動滑塊或滑片的滑動，從而控制開關觸點的接通與斷開。撥動開關分為單極雙位和雙極雙位兩種結構形式。（2）旋轉開關旋轉開關是靠旋轉開關手柄來控制開關觸點的接通與斷開，它分為單極單位和多極多位兩種結構形式。（3）按鍵開關按鍵開關一般由鍵帽、滑板、活動觸片、固定端子、壓簧、外殼等構成，通過按動開關鍵帽控制活動觸點與固定觸點的接通與關斷。按鍵開關有單鍵式和多鍵組合式兩種類型。第23頁/共81頁2.接插件

接插件是一種簡便的連接電子線路的定位接頭，由接件和插件兩部分構成，一般狀態(tài)下是可以完全分離的，接觸對存在固定的對應關系。接插件也叫做連接器。

第24頁/共81頁7.2半導體基礎知識7.2.1半導體的導電特性及分類7.2.2PN結退出第25頁/共81頁

導電性能介于導體與絕緣體之間的材料，我們稱為半導體。半導體材料在環(huán)境光和熱變化時，其導電能力會顯著變化。在純凈半導體中，加入微量的雜質，其導電能力會顯著增強。在電子器件中，常用的半導體材料有：元素半導體，如硅（Si）、鍺（Ge）等；化合物半導體，如砷化鎵（GaAs）等；以及摻雜或制成其它化合物半導體材料，如硼（B）、磷（P）、錮（In）和銻（Sb）等。其中硅是最常用的半導體材料。7.2.1半導體的導電特性及分類第26頁/共81頁化學成分純凈的半導體稱為本征半導體。（1）本征半導體的共價鍵結構晶體中原子以共價鍵結合，共價鍵中的兩個電子，稱為價電子。共價鍵中的價電子為這些原子所共有，并為它們所束縛，在空間形成排列有序的晶體。1.本征半導體第27頁/共81頁（2）電子空穴對當半導體的溫度處于絕對零度時，其中沒有自由電子。當溫度升高或受到光的照射時，價電子能量增高，有的價電子可以掙脫原子核的束縛，成為自由電子參與導電。這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)（也稱熱激發(fā)）。自由電子產(chǎn)生后，在其原來的共價鍵中就出現(xiàn)了一個空位，原子的電中性被破壞，呈現(xiàn)出正電性，其正電量與自由電子的負電量相等，通常將這個呈現(xiàn)正電性的空位稱為空穴?？梢娨驘峒ぐl(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時成對出現(xiàn)的，稱為電子空穴對。游離的部分自由電子也可能回到空穴中去，稱為復合。本征激發(fā)和復合在一定溫度下會達到動態(tài)平衡。第28頁/共81頁2．雜質半導體在本征半導體中摻入某些微量元素作為雜質，可使半導體的導電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質主要是三價或五價元素。摻入雜質后的半導體稱為雜質半導體。（1）N型半導體在本征半導體中摻入五價雜質元素，例如磷，可形成N型半導體，也稱電子型半導體。（2）P型半導體在本征半導體中摻入三價雜質元素，如硼、鎵、銦等形成了P型半導體，也稱為空穴型半導體。第29頁/共81頁7.2.2PN結

在一塊本征半導體材料的兩側通過擴散不同的雜質，分別形成N型半導體和P型半導體。此時將在N型半導體和P型半導體的結合面上形成如下物理過程：雜質濃度差多子的擴散運動形成空間電荷區(qū)形成內電場促使少子漂移、阻止多子擴散達到動態(tài)平衡對于P型半導體和N型半導體結合面，離子薄層形成的空間電荷區(qū)稱為PN結。1.PN結的形成第30頁/共81頁2．PN結的單向導電性PN結正向偏置時，多子下定向移動，耗盡層逐漸變薄，乃至消失，從而使PN結處于導通，如圖7-8（a）所示。PN結反向偏置時，少子定向移動，耗盡層逐漸變厚，反向電阻增大，從而使PN結處于截止狀態(tài)，如圖7-8（b）所示。第31頁/共81頁7.3晶體二極管7.3.1二極管的結構與特性7.3.2二極管的分類與用途退出7.3.3二極管的主要參數(shù)與檢測方法第32頁/共81頁7.3.1二極管的結構與特性1.半導體二極管的結構半導體二極管又稱為晶體二極管，它是電子電路中最常用的半導體器件之一。一個PN結經(jīng)過封裝并引出電極后，就形成了二極管。二極管的電路符號、PN結內部結構和外形如圖7-9所示。第33頁/共81頁2．半導體二極管的特性（1）正向特性硅二極管的伏安特性曲線如圖7-10所示。二極管兩端的正向電壓很小時（鍺管小于0.1伏，硅管小于0.5伏），二極管處于“死區(qū)”狀態(tài)，正向電流幾乎為零。當正向電壓超過一定數(shù)值后，二極管導通，這個電壓稱為正向導通電壓。第34頁/共81頁（2）反向特性當二極管兩端加上反向電壓時，反向電流很小，幾乎為零。當反向電壓逐漸增大到某一數(shù)值時，反向電流突然急劇增大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿。這時的電壓稱為反向擊穿電壓，不同材料與結構的二極管，反向擊穿電壓的大小也不相同。對某一特定型號的二極管而言，反向擊穿電壓的數(shù)值幾乎是恒定的，并不會隨著反向電流的變化而變化。利用二極管的這一特性，可以完成穩(wěn)壓的功能。第35頁/共81頁7.3.2二極管的分類與用途按使用的半導體材料不同，二極管可分為硅二極管、鍺二極管和其它二極管。從制造工藝來說，二極管可分為點接觸型二極管和面接觸型二極管。根據(jù)不同的用途，二極管分為以下幾類：（1）整流二極管用于把交流電變換為直流電的整流電路，重要的參數(shù)是最大反向工作電壓（耐壓）和最大整流電流。（2）檢波二極管檢波和整流的原理是一樣的，但整流的目的是為了得到直流電，而檢波則是為了從高頻調幅波中取出信號成分。第36頁/共81頁（3）穩(wěn)壓二極管因半導體摻雜的不同，穩(wěn)壓二極管除具有普通二極管的單向導電性外，當其反向電壓增大到一定數(shù)值時，電流會像雪崩一樣地增加，使二極管進入反向擊穿區(qū)。此后，反向電流在很大范圍內變化時，而二極管兩端的電壓值基本保持不變。穩(wěn)壓管正是利用這一特點進行穩(wěn)壓的，此時的穩(wěn)定電壓稱為齊納電壓，因此穩(wěn)壓二極管又名齊納二極管。（4）發(fā)光二極管發(fā)光二極管（簡稱LED）也是一種二極管，其主要結構也是PN結，但它使用的半導體材料主要是砷化鎵等。發(fā)光二極管在正向導通時會發(fā)光，電流增大，發(fā)光亮度增強。第37頁/共81頁（5）變容二極管變容二極管PN結的結電容隨加至二極管上的反向電壓的變化而變化。此時所加的電壓是反向電壓，流過的電流也是反向電流，其值很小。通常反向偏壓越小，結電容越大；反向偏壓越大，結電容越小。（6）光電二極管光電二極管的特點是當其PN結受光照射后，其反向電阻會變小，反向電流隨光照強度增大而增大。當光照條件不斷變化時，光電二極管兩端便產(chǎn)生相應變化的電信號。第38頁/共81頁（7）開關二極管開關二極管作為一種無觸點開關，除了具有一般二極管的單向導電性之外，還具有更小的正向電阻，更大的反向電阻，較高的開關速度。（8）肖特基二極管肖特基二極管是一種問世較晚的低功耗、大電流、超高速半導體器件。其反向恢復時間極短，正向電壓僅0.4V，額定工作電流可達幾十A。除了上述類別，電子電路中用到的二極管還有隧道二極管、微波二極管、恒流二極管、激光二極管、雙向二極管等種類。第39頁/共81頁第40頁/共81頁7.3.3二極管的主要參數(shù)與檢測方法①最大整流電流IF：二極管能長期正常工作時的最大正向電流。②最高反向工作電壓URM：二極管長期正常工作時所允許的最高反向電壓。③反向電流IR：二極管處于反向偏壓而未被擊穿時的電流值，又稱為反向漏電流。④最高工作頻率fM：二極管正常工作時的信號最高頻率。1.

半導體二極管的主要參數(shù)第41頁/共81頁二極管的正、負極可按下列方法來判別：①看外殼上的色圈：現(xiàn)在常用的表示方法是在二極管的外殼上標有一個色圈，通?？拷松Φ囊欢藶樨摌O，另一端為正極。如1N40xx系列二極管采用此標示法。②用萬用表測量：用指針式萬用表的R×100或R×1k檔，任意測量二極管的兩個引腳，指針偏轉角度較大（正向導通）時，黑表筆（即萬用表內電池正極）所接引腳為正極，紅表筆（即萬用表內電源負極）所接引腳為負極。注意，如果用數(shù)字萬用表的二極管檔測量，導通時紅表筆（內電池正極）所接引腳為正極。2.

半導體二極管的檢測第42頁/共81頁7.4晶體三極管7.4.1三極管的結構與符號7.4.2三極管的分類退出7.4.3三極管的主要參數(shù)7.4.4三極管的工作狀態(tài)第43頁/共81頁7.4.1三極管的結構與符號三極管是在一塊半導體基片上制作兩個相距很近的PN結，兩個PN結把整塊半導體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，根據(jù)PN結不同的組合方式，形成了NPN型和PNP型兩種類型的三極管。第44頁/共81頁7.4.2三極管的分類按照結構工藝分類，有PNP和NPN型；按照制造材料分類，有鍺管和硅管；按照工作頻率分類，有低頻管和高頻管。按照允許耗散的功率大小分類，有小功率管和大功率管；按封裝形式可分為塑料封裝和金屬封裝，常見三極管的封裝外形見圖7-13和7-14所示。第45頁/共81頁（1）常用小功率晶體三極管典型的有90××系列，一般為TO-92標準塑料封裝。包括低頻小功率硅管9013（NPN）、9012（PNP），低噪聲管9014（NPN），高頻小功率管9018（NPN）等。（2）常用中功率晶體三極管TO-220塑封三極管，如低頻中功率管TIP41（NPN）、TIP42（PNP），2SC9073（NPN），2SA940（PNP）等；TO-126塑封三極管，如低頻中功率管D882（NPN）、B772（PNP）等；此外還有金屬封裝的A3-02B、塑封的TO-251、TO-252等中功率三極管。第46頁/共81頁（3）常用大功率半導體三極管TOP-3A塑封三極管，如13007（NPN）等。TOP-3L塑封三極管，如低頻大功率管2SC5200（NPN）、2SA1943（PNP），2SC3208（NPN），2SA1301（PNP）等。MT200塑封三極管，如低頻大功率管2SC3669（NPN）、2SA1429（PNP），2SC3858（NPN），2SA1494（PNP）等。TO-3金屬封裝三極管，如低頻大功率管2SC3669（NPN）、2SA1429（PNP），2SC3858（NPN），2SA1494（PNP）等。第47頁/共81頁7.4.3三極管的主要參數(shù)①共射電流放大系數(shù)β

。指共發(fā)射極接法，集電極輸出電流的變化量△IC與基極輸入電流的變化量△IB之比。一般晶體管的β值在10-200之間，它是表征三極管電流放大作用的最重要的參數(shù)。②反向擊穿電壓值UCEO。指基極開路時加在集電極、發(fā)射極兩端電壓的最大允許值，一般為幾十伏，高壓大功率管可達千伏以上。③最大集電極電流ICM。指由于三極管集電極電流IC過大使β值下降到規(guī)定允許值時的電流（一般指β值下降到2/3正常值時的IC值）。第48頁/共81頁④最大管耗PCM

。根據(jù)三極管允許的最高結溫而定出的集電結最大允許耗散功率。⑤穿透電流ICEO

?；鶚O電流IB=0時，集電極和發(fā)射極之間加上規(guī)定反向電壓時的集電極電流IC。⑥共基極交流放大系數(shù)α。共基接法時，集電極輸出電流的變化量△IC與發(fā)射極電流的變化量△IE之比，因為△IC＜△IE，故α＜1。⑦特征頻率f

T

。三極管的β值下降到1時所對應的晶體管工作頻率。通常以fT的值作為劃分高頻管和低頻管的標志，fT≤3MHz的稱為低頻管，fT≥3MHz的稱為高頻管。第49頁/共81頁7.4.4三極管的工作狀態(tài)1．三極管的放大作用第50頁/共81頁2.三極管放大電路的三種連接

根據(jù)輸入回路和輸出回路公共端的不同，可以有共發(fā)射極、共集電極和共基極三種接法，如圖7-16所示。

第51頁/共81頁1)共發(fā)射極接法。以基極為輸入端，集電極為輸出端，發(fā)射極為輸入回路和輸出回路的公共端。特點：電壓和電流放大倍數(shù)大，輸入輸出電阻適中，輸入信號與輸出信號相位相反。

2)共集電極接法。以基極為輸入端，發(fā)射極為輸出端，集電極為輸入回路和輸出回路的公共端。特點：電壓放大倍數(shù)接近于1，電流放大倍數(shù)大，輸入電阻較大，輸出電阻較小，輸入信號與輸出信號相位相同，具有跟隨作用。

3)共基極接法。以發(fā)射極為輸入端，集電極為輸出端，基極為輸入回路和輸出回路的公共端。特點：電壓放大倍數(shù)大，電流放大倍數(shù)接近于1，輸入電阻小，輸出電阻大，頻率特性好，輸入信號與輸出信號相位相同。第52頁/共81頁3.三極管的特性

三極管的特性是用三極管各個電極的電壓和電流之間的關系來描述的，也稱為三極管的伏安特性。圖7-17（a）所示為共發(fā)射極電路，由實驗得到的靜態(tài)輸入、輸出特性曲線如圖7-17（b）（c）所示。第53頁/共81頁1）輸入特性曲線輸入特性曲線是指基極電流IB隨發(fā)射結電壓UBE變化的關系曲線，如圖7-17（b）所示。該關系曲線是非線性的，工作在放大狀態(tài)時，須使三極管工作在較直的區(qū)段。當UBE小于門限電壓（鍺管為0.2-0.3伏，硅管約0.5-0.7伏）時，基極電流極小甚至沒有，只有UBE超過門限電壓值后，IB才隨著UBE的增加而增加。圖中的曲線位置和形狀與UCE

有關，兩條曲線表示在不同UCE取值下的輸入特性曲線。通常當UCE大于1V后的輸入特性曲線變化不大，實際應用中就用這條曲線代表三極管的輸入特性曲線。第54頁/共81頁2）輸出特性曲線輸出特性曲線是指集電極電流IC隨集電極和發(fā)射極之間的電壓UCE變化的關系曲線，如圖7-17?所示，分為三個區(qū)域：截止區(qū)，指IB=0的那條特性曲線以下的區(qū)域。在此區(qū)域里，三極管的發(fā)射結和集電結都處于反向偏置狀態(tài)，三極管失去放大作用，集電極只有微小的穿透電流ICEO。飽和區(qū)，指曲線左側陰影區(qū)域。在此區(qū)域內，對應不同IB值的輸出特性曲線簇幾乎重合在一起。此時IB雖然增加，但IC增加不大，三極管基本無放大作用。放大區(qū)，在截止區(qū)以上，飽和區(qū)與擊穿區(qū)之間的區(qū)域為放大區(qū)。在此區(qū)域內，特性曲線近似于一簇平行等距的水平線，IC的變化量與IB的變化量基本保持線性關系，即ΔIC=βΔIB，此時三極管具有電流放大作用。第55頁/共81頁4.

三極管的檢測與使用1)半導體三極管的管腳判別在使用和安裝三極管之前，首先應清楚三極管的管腳排列。三極管的管腳可以通過查手冊獲得，也可利用電子儀器進行測量。此外，也可以利用普通萬用表判定三極管的管腳。

2)半導體三極管性能測試在三極管安裝前首先要對其性能進行測試。條件允許時可以使用晶體管圖示儀，亦可以使用普通萬用表對晶體管進行粗略測量。第56頁/共81頁3)注意事項

(1)使用三極管時，不得有兩項以上的參數(shù)同時達到極限值。

(2)焊接時，應使用低熔點焊錫。管腳引線不應短于10mm，焊接動作要快，每根引腳焊接時間不應超過兩秒。

(3)三極管在焊入電路時，應先接通基極，再接入發(fā)射極，最后接入集電極。拆下時，應按相反次序，以免燒壞管子。在電路通電的情況下，不得斷開基極引線，以免損壞管子。

(4)使用三極管時，要固定好，以免因振動而發(fā)生短路或接觸不良，并且不應靠近發(fā)熱元件。

(5)功率三極管應加裝有足夠大的散熱器。第57頁/共81頁7.5其它半導體器件7.5.1場效應晶體管7.5.2晶閘管退出第58頁/共81頁7.5.1場效應晶體管

場效應晶體管（FieldEffectTransistor），簡稱場效應管（FET）。三極管在工作時兩種不同極性的載流子均參與導電過程，所以又稱為“雙極型晶體管”。而場效應管在工作過程中只有一種極性的多數(shù)載流子參與導電，因此也稱為“單極型晶體管”。場效應管也是由P、N兩種類型的半導體構成。從結構上分場效應管有結型（JFET）和絕緣柵型（MOS）兩種，每種結構又有N溝道和P溝道兩種類型。不論哪種結構，場效應管的基本工作原理都是通過改變柵極與源極間的電壓，進而使漏極和源極之間的導電溝道寬度發(fā)生改變，從而使漏極電流隨著柵極電壓的變化而變化，最終實現(xiàn)電壓對電流的控制和放大作用。第59頁/共81頁1.結型場效應管（JFET）圖7-18表示兩種不同溝道結型場效應管的結構和電路符號，(a)圖中N溝道結型場效應管的結構是在一塊N型半導體材料上制造兩個P型區(qū)域形成PN結，通過外加電壓使兩個PN結均處于反向偏置，改變反向電壓的大小，可以控制兩個空間電荷區(qū)(又叫耗盡層)的厚薄，從而控制流過場效應管的工作電流。第60頁/共81頁2.絕緣柵型場效應管（MOSFET）又稱為MOS場效應管，意為金屬-氧化物-半導體場效應管。分為“增強型”和“耗盡型”兩種。增強型在柵壓為零時不存在導電溝道，漏-源之間不能流過電流，只有當柵-源電壓大于（或小于）某個特定值時，導電溝道才會形成。耗盡型在柵壓為零時，導電溝道就已經(jīng)存在，只有當柵-源電壓小于（或大于）某個值時，導電溝道會被“夾斷”，使漏-源之間不能流過電流。第61頁/共81頁

圖7-20是增強型MOS場效應管的溝道形成示意圖，柵極加有負電壓，而N型襯底加有正電壓。由于鋁柵極和N型襯底間電場的作用，使絕緣層下面的N型襯底表面的電子被排斥，而帶正電的空穴被吸引到表面上來，于是在N型襯底的表面形成空穴型（P型）導電薄層，稱為P溝道。MOS場效應管的柵極與源極絕緣，不存在柵極電流，其輸入電阻非常高，這是MOS場效應管的重要特性之一。第62頁/共81頁耗盡型MOS場效應管的結構與增強型相似，如圖7-21所示。

第63頁/共81頁1)飽和漏源電流IDSS

飽和漏源電流是指結型或耗盡型絕緣柵場效應管中，柵極電壓UGS=0，而漏源之間的電壓大于夾斷電壓UP時的漏源電流。

2)夾斷電壓UP

結型或耗盡型絕緣柵場效應管中，漏源電壓一定時，使漏源電流等于零時的柵極電壓值。

3)跨導g

M

漏源電壓一定時，漏源電流變化量和相應柵壓變化量的比值叫跨導?？鐚г酱?，表示放大能力越好。3.

場效應管的主要參數(shù)第64頁/共81頁4)直流輸入電阻RGS

柵源極間的直流電阻。場效應管柵源兩端工作在PN結的反向偏置（或絕緣）情況下，所以RGS可以高達100兆歐以上。這一特點是普通晶體管無法相比的。輸入電阻高，使場效應管幾乎不從信號源索取電流，對信號前級的影響極小，保證了良好的放大性能。此外，場效應管和普通晶體三極管一樣，也有它的極限運用參數(shù)。如最大漏源電壓、最大柵源電壓、最大漏源電流、最大耗散功率等。第65頁/共81頁1)具有較高輸入阻抗和低噪聲等優(yōu)點，因而被廣泛應用于各種電子設備中，尤其用場效管做整個電子設備的輸入級，可以獲得一般晶體管很難達到的整機低噪聲性能。

2)結型和絕緣柵型場效應管的控制原理相同。

3)兩種工作方式：當柵壓為零時有較大漏極電流的稱為耗盡型；當柵壓為零，漏極電流也為零，必須再加一定的柵壓之后才有漏極電流的稱為增強型。4.

場效應管的特點第66頁/共81頁1)場效應管是電壓控制元件，而晶體管是電流控制元件。

2)場效應管利用多數(shù)載流子導電，所以稱之為單極型器件；而晶體管則既利用多數(shù)載流子，也利用少數(shù)載流子導電，被稱為雙極型器件。

3)場效應管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負，靈活性比晶體管好。

4)場效應管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的制造工藝可以很方便地把很多場效應管集成在一塊硅片上，因此場效應管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應用。5.

場效應管與晶體管的比較第67頁/共81頁1)場效應管的柵、漏、源三個電極，一般可以和普通晶體管的基級、集電極、發(fā)射極相對應。在使用時，要根據(jù)電路要求選擇合適的管型。注意漏源電壓、柵源電壓、最大電流、耗散功率不要超過極限運用參數(shù)。

2)場效應管有P型溝道和N型溝道之分。使用時要注意外加電壓的極性，不能接反。

3)場效應管輸入電阻很高，特別是絕緣柵場效應管更是這樣。因此，在柵極產(chǎn)生的感應電荷很難被泄放掉，會逐漸積累造成電壓升高，很容易把二氧化硅絕緣層擊穿損壞。在保存、焊接管子時都要使三個電極相互短路。另外，安裝、測試用的烙鐵、儀器、儀表等的外殼都要接地良好。6.

使用場效應管應注意的問題第68頁/共81頁7.5.2晶閘管1）結構晶閘管具有三個PN結的四層結構，其外形、結構和圖形符號如圖7-22所示。由最外的P1層和N2層各引出一個電極，分別為陽極A和陰極K，由中間P2層引出的電極是門極G。1.晶閘管的結構和類型第69頁/共81頁2)類型常用的大功率晶閘管有螺栓式和平板式兩種外形，如圖7-22(a)所示。晶閘管在工作過程中會因損耗而發(fā)熱，因此必須安裝散熱器。螺栓式晶閘管是靠陽極（螺栓）擰緊在鋁制散熱器上，可自然冷卻；平板式晶閘管由兩個相互絕緣的散熱器夾緊晶閘管，靠冷風冷卻，額定電流大于200A的晶閘管都采用平板式外形結構。晶閘管還可以采用水冷、油冷等冷卻方式。第70頁/共81頁

我們通過圖7-23所示的電路來說明晶閘管的工作原理。電路中，由電源Ea、白熾燈、晶閘管的陽極和陰極組成晶閘管主電路；由電源Eg、開關S、晶閘管的門極和陰極組成控制電路,也稱觸發(fā)電路。2.晶閘管的工作原理第71頁/共81頁

當晶閘管的陽極A接電源Ea的正端，陰極K經(jīng)白熾燈接電源的負端時，晶閘管承受正向電壓。當控制電路中的開關S斷開時，白熾燈不亮，說明晶閘管不導通。當晶閘管的陽極和陰極承受正向電壓，控制電路中開關S閉合，使控制極也加正向電壓（控制極相對陰極）時，白熾燈亮，說明晶閘管導通。當晶閘管導通時，將控制極上的電壓去掉（即將開關S斷開），白熾燈依然亮，說明一旦晶閘管導通，控制極就失去了控制作用。當晶閘管的陽極和陰極間加反向電壓時，不管控制極加不加電壓，燈都不亮，晶閘管截止。如果控制極加反向電壓，無論晶閘管主電路加正向電壓還是反向電壓，晶閘管都不導通。第72頁/共81頁

為了進一步說明晶閘管的工作原理，可把晶閘管看成是由一個PNP型和一個NPN型晶體管連接而成的，連接形式如圖7-27所示。陽極A相當于PNP