第1章--半导体器件.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,10/23/2018,#,第,1,章,半导体器件,本章,首先介绍二极管的结构及单向导电性、二极管的主要参数、特殊二极管的应用，然后介绍三极管的结构及电流放大作用、三极管的特性和主要参数，最后介绍场效应管的分类、特性以及晶闸管的结构和导电特性。,知识目标,熟识二极管器件的外形和电路符号,。,掌握,二极管的单向导电性和主要参数，了解伏安特性,。,了解稳压二极管的功能及使用常识。,了解特殊二极管及应用。,了解三极管的结构，掌握三极管符号、电流分配关系及放大作用,。,了解三极管的输入,/,输出特性、主要参数，掌握三极管的,3,种工作状态,。,了解,场效应管的分类、主要参数和工作特点,。,了解晶闸管的结构、导电特性及主要参数。,技能目标,会,使用万用表检测二极管的好坏和判别极性。,会测量三极管的引脚及检测质量好坏,。,会,查阅半导体器件手册，能按要求选用二极管、三极管,。,学会使用信号发生器、万用表和示波器。,科学技术,的发展使我们的生活越来越丰富多彩，也越来越方便,。,图,1.1,所示的生活情景体现了计算机、手机、,MP3,等电子产品的广泛使用,。,而,这些产品都离不开电子元器件，下面我们一起来学习讨论构成这些产品的基本半导体器件,二极管、三极管等。,图,1.1,生活情景,1.1,二极管,人们,根据物质导电性能，通常将其分为导体、绝缘体和半导体,3,大类,。,导电性,能良好的物质称为导体，如金、银、铜、铝等。几乎不导电的物质称为绝缘体，如陶瓷、橡胶、塑料等,。,导电性,能介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体，如硅（,Si,）、锗（,Ge,）等,。,图,1.2,所示为用于制造半导体器件的硅单晶材料。,图,1.2,硅单晶材料,纯净,半导体也叫做本征半导体，这种半导体只含有一种原子，且原子按一定规律整齐排列,。,在,常温下，半导体的导电能力很弱；在环境温度升高或有光照时，其导电能力随之增强。,知识拓展,杂质,半导体和半导体的奇妙,特性,1,在硅或锗这些本征半导体中，掺入微量的杂质元素后所得的半导体称为杂质半导体，它有,N,型半导体和,P,型半导体两种类型。,在,硅本征半导体中，掺入微量的五价元素（磷或砷），就形成,N,型半导体。,N,型半导体中的自由电子数量多，空穴数量少，参与导电的主要是带负电的自由电子，如图,1.3,（,a,）所示。,在,硅本征半导体中，掺入微量的三价的元素（铟或硼），就形成,P,型半导体。,P,型半导体中的空穴数量多，自由电子数量少，参与导电的主要是带正电的空穴，如图,1.3,（,b,）所示。,（,a,）,N,型半导体,（,b,）,P,型半导体,图,1.3,杂质型半导体,2,半导体之所以得到广泛的应用，主要在于它具有以下特性。,（,1,）热敏性,。,（,2,）掺杂性。,（,3,）光敏性。,应用,半导体的掺杂技术可在一块硅片上形成,P,型半导体和,N,型半导体，在二者的交界面上会形成一个具有特殊导电性能的薄层，这个薄层被称为,PN,结，如图,1.4,所示，二极管的核心正是,PN,结。,图,1.4 PN,结,1.1.1,二极管的结构及符号,1,二极管的结构,图,1.5,所示为用于家用电器、稳压电源等电子产品中的各种不同外形的二极管。,图,1.5,二极管的外形,二极管,是由一个,PN,结构成的，从,P,区引出的电极为二极管正极，从,N,区引出的电极为二极管负极，然后用管壳将其封装起来。,二极管,通常用塑料、玻璃或金属材料作为封装外壳，外壳上印有标记以便区分正负,电极,。,2,二极管的图形符号,在,电路图中并不需要画出二极管的结构，而是用统一规定的图形符号和文字符号来表示,。,二极管,的图形符号如图,1.6,所示，箭头的一边代表正极，另一边代表负极，而箭头所指方向是正向电流的方向。二极管的文字符号通常用,VD,表示。,图,1.6,二极管的,图形,符号,3,二极管分类,按材料分，有锗材料二极管和硅材料二极管两大类。,按结构分，有点接触型和面接触型结构。,按功能分，有整流管、变容管、开关管、雪崩管、光敏二极管等。,1.1.2,二极管的单向导电性,我们,熟悉的电阻器是没有导电极性的，电流流过电阻器没有方向的限制，而图,1.7,所示二极管又是如何导电的呢？下面我们来学习二极管的导电特性。,图,1.7,二极管导电特性示意图,按,图,1.8,所示连接电路，观察指示灯的变化情况。（建议采用仿真演示）,（,a,）加正向电压导通,（,b,）加反向电压截止,图,1.8,二极管导电性实验,知识探究,（,1,）加正向电压导通,在,二极管的两端加电压是为给二极管以偏置。如果将电源高电位与二极管的正极相连，电源低电位与二极管的负极相连，称为正向偏置，简称正偏，如图,1.8,（,a,）所示。此时，二极管内部呈现较小的电阻，有较大的电流通过，二极管的这种状态为正向导通状态。实验表明在电源给二极管外加正向电压的情况下，二极管的电阻很小容易导电，此时灯亮，即二极管正向导通,。,（,2,）加反向电压截止,如果,将电源低电位与二极管的正极相连，电源高电位与二极管的负极相连，称为给二极管外加反向偏置，简称反偏，如图,1.8,（,b,）所示。此时，二极管内部呈现较大的电阻，几乎没有电流通过，二极管的这种状态称为反向截止状态。实验表明在电源给二极管外加反向电压的情况下，二极管的电阻很大，与绝缘体相似几乎不导电，此时灯不亮，即二极管反向截止。,归纳,二极管,具有外加正向电压导通，外加反向电压截止的导电特性，即单向导电性。,1.1.3,二极管的伏安特性、主要参数,1,二极管的伏安特性,加,在二极管两端的电压与通过二极管的电流之间的关系称为伏安特性，由此得到的曲线即为伏安特性曲线，该曲线可通过实验的方法得到，也可利用晶体管图示仪十分方便地观测出。,知识探究,（,1,）正向特性（见图,1.9,中,OAB,段）。,当二极管两端所加的正向电压由零开始增大时，在正向电压比较小的范围内，正向电流很小，二极管呈现很大的电阻，如图中,OA,段，通常把这个范围称为,死区,，相应的电压叫做,死区电压,。硅二极管的死区电压约为,0.5V,，锗二极管的死区电压为,0.1,0.2V,。,图,1.9,二极管的伏安特性曲线,外加正向电压超过死区电压以后，二极管呈现很小的电阻，正向电流,I,D,迅速增加，这时二极管处于正向导通状态，如图中,AB,段为导通区，此时二极管两端电压降变化不大，该电压值称为正向压降（或管压降）。常温下硅二极管的正向压降为,0.6,0.7V,，锗二极管的正向压降为,0.2,0.3V,。,（,2,）反向特性（见图,1.9,中,OCD,段）。,当给二极管加反向电压时，所形成的反向电流是很小的，而且在很大范围内基本不随反向电压的变化而变化，即保持恒定，如曲线,OC,段，称其为反向截止区，此处的,I,R,称为反向饱和电流。,当反向电压大到一定数值（,U,BR,）时，反向电流会急剧增大，如图中,CD,段，这种现象称为反向击穿，相应的电压叫做反向击穿电压。正常使用二极管时（稳压二极管除外），是不允许出现这种现象的，因为击穿后电流过大将会损坏二极管。,2,二极管的主要参数,二极管,有很多的参数，这些参数可以用来表示二极管的工作性能，以整流二极管为例，最主要的参数有以下两个,。,（,1,）最大整流电流（,I,FM,）。,I,FM,是指二极管长期工作时，允许通过二极管的最大正向平均电流，通常称做额定工作电流。不同型号的二极管其,I,FM,差异很大，如果电路中实际工作电流超过了,I,FM,，那么二极管发热过多就可能烧坏,PN,结，使二极管永久损坏。,（,2,）最高反向工作电压（,U,RM,）。二极管在使用时允许加上的,U,RM,通常称做额定工作电压。为了确保二极管安全工作，半导体器件手册中规定最高反向工作电压为反向击穿电压的,1/2,1/3,。,3,二极管的开关特性,二极管,在应用时，为简化分析，常将其理想化，即二极管导通时，两端压降很小，可视为短路，相当于开关闭合；二极管反向截止时，反向电流很小，相当于开关断开。具有这种理想特性的二极管称为理想二极管，它在电路中的作用类似于一个开关，因此在开关电路中有广泛的应用。,4,二极管应用,二极管,因具有单向导电性，所以成为整流电路（详见第,5,章）的主要元器件，而整流电路是组成直流稳压电源的一部分。此外，二极管还有其他应用，如钳位、限幅等。,在,电子设备中较常用的二极管如下。,普通二极管：如,2AP,等系列，主要用于高频检波。,整流二极管：如,2CZ,、,2DZ,等系列，主要用于整流电路。,开关二极管：如,2AK,、,2CK,等系列，用于开关电路。,稳压二极管：如,2CW,、,2DW,等系列，用于各种稳压电路。,5,二极管的简易测量,用,万用表来检查二极管的质量或判别正、负极,。,1.1.4,稳压二极管,1,稳压二极管的结构,稳压二极管,是一种用特殊工艺制造的面接触硅材料二极管，由于它具有稳定电压的功能，所以把这种类型的二极管称为稳压管，在稳压设备和一些电子电路中经常用到。,小型,稳压管与二极管外型相似，其图形符号和实物图如图,1.11,所示。,图,1.11,稳压管的图形符号与实物图,2,稳压二极管的作用及其伏安特性,知识,探究,由,稳压二极管伏安特性曲线可知，其正向特性与普通二极管相同，反向特性曲线在击穿区域比普通二极管更陡直。当反向电压增加到一定数值时（如增加到图,1.12,中所示的电压值,U,Z,），反向电流急剧上升。,此后,，反向电压只要稍有增加（如增加了,U,Z,），反向电流就会增加很快（如图中的,I,Z,），这种现象就是电击穿，电压,U,Z,称为击穿电压。,图,1.12,稳压管伏安特性曲线,通过,稳压二极管的反向电流在很大范围内变化（,I,Zmin,I,Zmax,），而稳压二极管两端电压变化则很小，仅为图中的,U,Z,。据此，我们可以认为，稳压二极管两端的电压基本保持不变。可见，稳压二极管能稳定电压正是利用其反向击穿后电流剧变，而两端电压几乎不变的特性来实现的。,归纳,稳,压二极管,工作在特性曲线的反向击穿区。这表明稳压二极管在击穿状态下，流过稳压二极管的电流在较大范围内变化（,I,Z,）时，而稳压二极管两端电压（,U,Z,）几乎不变，这就是稳压二极管的稳压作用。,3,稳压二极管的主要参数,（,1,）稳定电压（,U,Z,）。该参数是指稳压二极管正常工作时其两端具有的电压值。每个稳压二极管只有一个稳定电压，但即使同一型号的稳压管，由于制造上的原因，难以使稳定电压为同一数值，而是有一定的分散性，在使用时要注意。,（,2,）稳定电流（,I,Z,）。该参数是指稳压二极管正常工作时稳定电流的参考值。,（,3,）最大稳定电流（,I,ZM,）。该参数是指稳压二极管允许长期通过的最大工作电流。,（,4,）额定功耗。该参数是由稳压二极管允许温升决定的。,1.1.5,其他特殊二极管,1,发光二极管,发光二极管,（,LED,）是将电信号变成光信号的一种半导体器件，工作在正向偏置状态，它具有功耗低、体积小、工作可靠等特点,。,图,1.13,（,a,）所示为发光二极管的图形符号，图,1.13,（,b,）所示为实物图。,图,1.13,发光二极管,LED,在日常生活中无处不在，广泛应用在家用电器、照明、显示屏等领域，如图,1.14,所示,。,LED,能够发光，有红色、绿色、黄色等。它是由磷化镓、砷化镓半导体材料制成的，通过正向电流时，电子与空穴直接复合放出能量而发光，发光颜色主要取决于所用材料。材料不同，其正向压降也有较大差别（为,1.5,3V,）。与普通二极管一样，,LED,也具有单向导电性，即只有极性接对了才能,发光,。,（,a,）洗衣机,LED,数码显示,（,b,）,LED,夜景照明,（,c,）室外显示屏,图,1.14 LED,的典型应用,判别,LED,的好坏可用万用表的,R,10k,挡，当正向电阻小于,50k,，反向电阻大于,200k,为正常；如果正向、反向电阻均为无穷大，表明此管已坏。,2,光电二极管,光电二极管,又称为光敏二极管，其,PN,结工作在反向偏置状态。目前使用最多的是硅（,Si,）光电二极管。以下简介,PN,结型光电二极管，其图形符号如图,1.15,（,a,）所示，图,1.15,（,b,）所示为其实物图。,图,1.15,光电二极管,PN,结型光电二极管同普通二极管一样，也是,PN,结构造，只是结面积较大，工作时加反向电压，在光照下产生光电流，光电流随光照强度的增加而上升,。,管壳,上有光窗，从而使入射光容易注入,PN,结的耗尽区中进行光电转换，结面积大增加了有效光面积，提高了光电转换效率。,在,有光照时，光敏二极管在一定的反偏电压范围内（,U,R,5V,），其反向电流将随光照强度的增加而线性增加，这时的反向电流又叫做光电流。,在,无光照射时，光敏二极管的伏安特性和普通二极管一样，此时的反向饱和电流叫做暗电流，一般在几微安到几百微安之间，其值随反向偏压的增大和环境温度的升高而增大。在检测弱光电信号时，必须考虑用暗电流小的管子。,3,变容二极管,变容二极管,用半导体材料硅或锗制成，利用,PN,结结电容随反向电压的增加而减小的原理工作,。,变容二极管,通常替代可变电容器，应用在电调谐器、锁相环频率合成器中。,1.2,三极管,三极管,是具有电流放大作用的半导体器件，三极管组成的放大电路在实际电子设备中得到广泛应用，如收音机、电视机、扩音机、测量仪器、自动控制装置等,。,图,1.18,所示为三极管放大作用的应用示意图。本节重点学习三极管的放大作用。,图,1.18,三极管作用示意图,1.2.1,三极管的结构及符号,1,三极管的结构,图,1.19,所示为常见三极管实物图及其外形,。,三极管,常采用塑料、金属或玻璃封装。,图,1.19,常见三极管的实物图和外形,三极管,是由两个,PN,结构成的，两个,PN,结将整个半导体基片分为,3,个区,发射区、基区和集电区。由,3,个区各引出一个电极，分别为基极,b,、发射极,e,和集电极,c,。,发射区,与基区之间的,PN,结称为发射结，集电区与基区之间的,PN,结称为集电结,。,三极管,按结构可分为,NPN,型和,PNP,型两类，它们的结构及图形符号如图,1.20,所示，三极管文字符号为,VT,。,（,a,）,PNP,型,（,b,）,NPN,型,图,1.20,三极管结构及图形符号,知识拓展,三极管,内部结构的,特点,三极管,内部结构的特点是基区薄，掺杂浓度低；发射区掺杂的浓度比集电区、基区大得多；集电结面积比发射结的面积大，所以使用时，发射极和集电极一般不能互换。,三极管,中两个,PN,结是通过很薄的基区联系起来的，因此，如果将两个二极管用导线串联起来是不能起到三极管的作用的。,2,三极管的分类,三极管,的种类很多，通常按以下方法进行分类。,按半导体材料分，可分为硅管和锗管。硅管工作稳定性优于锗管，因此当前生产和使用的多为硅管。,按内部基本结构分，可分为,NPN,型和,PNP,型两类。目前我国制造的硅管多为,NPN,型（也有少量,PNP,型），锗管多为,PNP,型,。,按结构工艺分，可分为合金管和平面管。,按用途分，可分为普通放大管、开关管等。,按功率大小分，可分为小功率管、中功率管和大功率管。,按工作频率分，可分为超高频管、高频管和低频管。,1.2.2,三极管电流放大作用,1,三极管的电流放大作用,在,给三极管两个,PN,结加电压时，流过三极管各电极的电流分别用,I,B,、,I,C,、,I,E,表示。,按,图,1.21,所示连接电路，观察各极电流的大小及其关系。（建议采用仿真演示）,图,1.21,三极管各极上的电流分配关系,实验,中电流表显示三极管,3,个电极的电流值如表,1.1,所示。,序,号,1,2,3,4,I,B,/mA,0.01,0.02,0.03,0.04,I,C,/mA,0.56,1.14,1.74,2.33,I,E,/mA,0.57,1.16,1.77,2.37,表,1.1,三极管各极电流,知识探究,（,1,）三极管电流分配关系,由,表,1.1,中数据可见，,3,个电极电流在取值上满足下列关系式：,I,E,=,I,B,+,I,C,（,2,）三极管电流放大作用,对,表,1.1,中的数据进行分析可以得到以下几点结论。,I,B,变化时,I,C,也跟着变化，,I,C,受,I,B,控制。例如，,I,B,=0.02mA,时，,I,C,=1.14mA,；,I,B,=0.03mA,时，,I,C,=1.74mA,。,I,C,与,I,B,之间的比值几乎是一个常数，,用,表示，,称为,共发射极直流电流放大系数。,I,C,与,I,B,的比值几乎是一个常数，用,表示，,称为共发射极交流电流放大系数。,I,B,的微小变化引起,I,C,的较大变化，,I,C,的变化量,I,C,受,I,B,的变化量,I,B,的控制。,归纳,三极管,在一定的外界电压条件下所具有的,I,C,受,I,B,控制且二者成线性关系的特性，称为三极管的直流电流放大作用。而,I,C,受,I,B,控制且二者成线性关系的特性，称为三极管的交流电流放大作用。,2,具有电流放大作用的条件,只有,给三极管的发射结加正向电压、集电结加反向电压时，它才具有上述电流放大作用和电流分配关系。所以三极管具有电流放大作用的外部条件是：发射结正偏，集电结反偏，即对于,NPN,管的,3,个电极上的电位分布是,U,C,U,B,U,E,。,对于,PNP,管，同样要求发射结加正向偏置，集电结加反向偏置，即,3,个电极上的电位分布是,U,C,U,B,U,E,。只是应注意，因,PNP,管的导电极性与,NPN,管不同，所以,PNP,管接电源时极性与,NPN,管相反。,3,三极管的连接方式（组态）,三极管,的主要用途之一是构成放大器，简单地说，放大器的工作过程是从外界接收弱小信号，经放大后送给用电设备,。,放大器方框图如图,1.22,所示，其中接收外界信号的一边叫做输入端，有两个端钮（,1,、,2,）；送出信号的一边叫做输出端，该端也有两个端钮（,3,、,4,）,。,图,1.22,放大器方框图,因,三极管只有,3,个电极，构成放大器时只能提供,3,个端，所以一定有一个电极要作为输入和输出的公共端。当把三极管的发射极作为公共端时，称三极管为共发射极连接方式或组态。相应的还有共基极组态、共集电极组态。,三极管,的,3,种组态如图,1.23,所示。,（,a,）共射组态,（,b,）共基组态,（,c,）共集组态,图,1.23,三极管的,3,种组态,1.2.3,三极管的特性曲线及主要参数,1,三极管的伏安特性曲线（以共射组态为例）,同,二极管一样，我们也可以通过伏安特性曲线描述三极管各极电流与极间电压之间的关系,。,只是,三极管伏安特性曲线分为输入特性曲线和输出特性曲线。,（,1,）三极管输入特性曲线。反映输入电流,I,B,与输入电压,U,BE,之间关系的曲线叫做输入特性曲线，它以输出电压,U,CE,一定值作参考量。当,U,CE,1V,之后，输入特性曲线基本重合，如图,1.24,所示,。,通常,把三极管电流开始明显增长的发射结电压称为导通电压。在室温下，硅管的导通电压约为,0.6,0.7V,，锗管的导通电压约为,0.2,0.3V,。,图,1.24,三极管输入特性曲线,（,2,）三极管输出特性曲线。反映输出电流,I,C,与输出电压,U,CE,之间关系的曲线叫做输出特性曲线，它以输入电流,I,B,一定值作参考量，如图,1.25,所示。它表明了在一组输入电流,I,B,作用下，,I,C,与,U,CE,之间的变化关系。也就是说，三极管特性曲线是具有相近特性的所有曲线构成一个曲线族，通常把它分成截止区、饱和区和放大区。每个区域对应,PN,结的不同偏置状态，各有不同特点。,截止区：,I,B,=0,那条输出特性曲线以下的区域为截止区。在这个区域内的三极管两个,PN,结均处于反向偏置状态，此时因不满足放大条件所以没有电流放大作用，各电极电流几乎全为零，相当于三极管内部各极开路，即相当于开关断开，此时管压降,U,CE,近似等于电源电压。,放大区：每条曲线的平直部分所构成的区域为放大区。在该区域三极管满足发射结正偏、集电结反偏的放大条件，具有电流放大作用。在放大区的三极管,I,C,只受,I,B,控制，与,U,CE,几乎无关。,当,I,B,一定时，,I,C,不随,U,CE,而变化，即,I,C,保持恒定，所以说三极管具有恒流特性。,图,1.25,三极管输出特性曲线,饱和区：每条曲线拐点连线左侧的区域为饱和区。在这个区域内的三极管两个,PN,结均处于正向偏置状态，此时三极管因不满足放大条件也没有电流放大作用，当,U,CE,减小到,U,CE,U,GS(off),时所对应的漏极电流。,（,4,）跨导,g,m,。,g,m,是指,U,DS,为定值时，栅源输入信号,U,GS,与由它引起的漏极电流,I,D,之比，,即,g,m=,它,是表明栅源电压,U,GS,对漏极电流,I,D,控制作用大小的一个重要参数,。,（,5,）漏极击穿电压,U,(BR)DS,。,U,(BR)DS,是指漏源极之间允许加的最大电压，实际电压值超过该参数时会使,PN,结反向击穿。,1.4,晶闸管,晶闸管,全称硅晶体闸流管，又称可控硅整流元件。它是一种大功率半导体器件，是目前半导体器件从弱电进入强电领域，制造技术最成熟、应用最广泛的器件之一,。,随着,大功率电子器件的迅速发展，电力电子技术这门新兴的学科也逐步形成，并将广泛应用于生产和日常生活各领域中,。,晶闸管,品种很多，普通类型有单向晶闸管和双向晶闸管，特种类型有快速晶闸管、可关断晶闸管等，这里介绍普通晶闸管,。,1.4.1,单向晶闸管结构及导电特性,1,结构,晶闸管,是用硅材料制成的半导体器件。单向晶闸管是由,P,型和,N,型半导体交替叠合而成的,P-N-P-N 4,层半导体元件，具有,3,个,PN,结和,3,个电极,。,图,1.30,（,a,）所示为晶闸管的外形，有螺栓式、平板式和塑封式,3,种，图,1.30,（,b,）所示为晶闸管的结构，图,1.30,（,c,）所示为其图形符号，晶闸管的文字符号为,VS,。,图,1.30,晶闸管的外形结构和图形符号,单向晶闸管,的结构图中，,P,1,引出的电极为阳极（,A,），,N,2,引出的电极为阴极（,K,），,P,2,引出的电极为控制极（,G,）。,3,个,PN,结分别为,J,1,、,J,2,和,J,3,。,单向晶闸管,的图形符号与二极管相似，只是在其阴极处增加一个控制极，表明其导通的条件除了和二极管一样需要正向偏置的电压外，还需另外增加一个条件，那就是要有控制信号。,2,导电特性,单向晶闸管,可以理解为一个受控制的二极管，由其图形符号可见，它也具有单向导电性，不同之处是除了应具有阳极与阴极之间的正向偏置电压外，还必须给控制极加一个足够大的控制电压，在这个控制电压作用下，晶闸管就会像二极管一样导通了。一旦晶闸管导通，控制电压即使取消，也不会影响其正向导通的工作状态。,晶闸管,单向导电性可用图,1.31,所示实验电路验证,。,图,1.31,晶闸管导电性实验图,知识探究,实验,说明无控制信号时，指示灯均不亮，即晶闸管不导通（阻断）；当阳极、控制极均正偏时，指示灯亮，即晶闸管导通；若二者有一个反偏时指示灯不亮，即晶闸管不导通；指示灯亮后，如果撤掉控制电压，指示灯仍亮，即晶闸管仍然导通。,归纳,要,使晶闸管由阻断状态变为导通状态，必须在晶闸管上加正向电压的同时，在控制极上加一定大小的正向电压（这个电压称为触发电压），这样才能使晶闸管导通，一旦晶闸管导通，控制极就失去控制作用。,3,主要参数,额定通态平均电流,I,F,。指晶闸管允许通过的工频正弦半波电流的平均值。,通态平均管压降,U,F,。指晶闸管正向导通状态下阳极和阴极两端的平均电压降，一般为,0.6,1.2V,。,维持电流,I,H,。维持晶闸管导通状态所需的最小阳极电流。,最小触发电压,U,G,。指晶闸管正向偏置情况下，为使其导通而要求控制极所加的最小触发电压，一般为,1,5V,。,1.4.2,双向晶闸管,1,结构,双向晶闸管,是一种新型的半导体三端器件，它具有相当于两个单向晶闸管反向并联工作的作用,。,图,1.32,所示为双向晶闸管的实物图和图形符号。,符号,中的,T,1,、,T,2,称为两个主电极，无所谓阳极和阴极之分，,G,仍为控制极。,（,a,）实物图,（,b,）图形符号,图,1.32,双向晶闸管的外形和符号,2,导电特性,双向晶闸管,具有比较对称的正、反向伏安特性。若控制极加正极性触发信号，双向晶闸管导通，电流方向是从,T,2,流向,T,1,；若控制极加负极性触发信号，双向晶闸管导通，电流方向是从,T,1,流向,T,2,。,由此可见,，双向晶闸管只用一个控制极，就可以控制它的正向导通和反向导通。,归纳,双向晶闸管,不管它的控制极电压极性如何，它都可能被触发导通。,1.5,技能,训练,1.5.1,常用电子仪器仪表的使用,学习目标,认识,实验室中常用的电子仪器，理解其功能、面板标识、换挡开关与显示,。,学会,万用表的使用方法，会用万用表测量直流电流、直流电压、电阻等参数,。,学会,示波器的使用方法，会用示波器观察波形、测量参数。,学会信号发生器的使用方法，会用信号发生器为实验电路提供输入信号。,做,简单的测量练习，了解仪器的操作要领与注意事项。,情景模拟,日常生活,中常用的家用电器，如彩色电视机、电饭煲、收音机等在使用过程中出现故障时，需要使用相应的仪器仪表进行检测维修，如图,1.33,所示,。,检测,维修家用电器要用到最基本的仪器仪表万用表、示波器、信号发生器，这些仪器仪表如何使用，将是本小节要解决的问题。,图,1.33,小电器检修示意图,基础知识,1,实验箱的使用,下面,以,ELB,型电子实验箱为例，介绍它的使用方法,。,实验,箱如图,1.34,所示，其中图（,a,）为实验箱外形，图（,b,）为实验箱内部结构。打开实验箱，其内部有稳压电源、信号发生器及连接电路使用的面包接线板。,（,a,）外形,（,b,）内部结构,图,1.34,实验箱,实验,箱内部左上方部分为信号发生器，调节其幅度旋钮、频率旋钮，从红、黑两个插孔即可引出实验中需要的正弦波交流输出信号。,实验,箱内部左下方部分为直流稳压电源，从红、黑两个插孔即可引出实验中需要的,+12V,直流稳压电源。,实验,箱内部右边中部为连接电路使用的面包板。,2,万用表的使用,随着,电子技术的发展，数字式万用表得到了广泛应用。但是在许多电路及仪器的检测中，还离不开指针式万用表。特别是在实验中，仍要经常使用指针式万用表。下面以常用的,MF,47,型指针式万用表为例，介绍其使用方法,。,MF,47,型指针式万用表实物图如图,1.35,所示。,图,1.35,指针式万用表,MF,47,型指针式万用表面板结构有表盘、转换开关、表头指针、机械调零旋钮、零欧姆调零旋钮和表笔插孔。,（,1,）调零,。,（,2,）直流电流的测量方法。,选量程。将转换开关调至所需电流挡，如待测电流约为,5mA,以下，则可调至直流电流,5mA,挡。,连接法。将万用表串联于电路中，红表笔接电流流入端，黑表笔接电流流出端，如图,1.36,所示。,图,1.36,表串联于电路中,读数据。依据第,2,条刻度线中的第,2,组数据来读取。因为量程转换开关选择在,5mA,挡，意味着此时满刻度为,5mA,，即以,10,当,1,，以,50,当,5,来读数，读取的每个数据除以,10,即可，如图,1.37,所示，此时所测电流为,1mA,。,图,1.37,读数,（,3,）直流电压的测量方法。,选量程。将转换开关调至所需电压挡，如待测电压约为,5V,以下，则可调至直流电压,5V,挡。,连接法。将表并联于电路中，红表笔接元件一端，黑表笔接元件的另一端，如图,1.38,所示。,图,1.38,用万用表测电压,读数据。依据第,2,条刻度线中的第,3,组数据来读取。因为选择,10V,挡，意味着此时满刻度为,10V,，所以这种情况下可直接读取。如图,1.39,所示，此时所测电压为,3V,。,图,1.39,读数,（,4,）欧姆挡的使用方法。,调零。将转换开关调至所需电阻挡，将红、黑表笔两端短接，看指针是否指零欧姆处，若不是，应调整零欧姆调零选钮，使指针指在零欧姆处，如图,1.40,所示。,图,1.40,调欧姆零,3,示波器的使用,下面,以日立,V,212,型双踪示波器为例，介绍示波器的使用方法。,（,1,）示波器。示波器实物图如图,1.42,所示，其面板如图,1.43,所示。,图,1.42,日立,V,212,型示波器实物图,1,电源指示灯,2,电源开关,3,聚焦调节旋钮,4,跟踪控制,5,辉度调节旋钮,6,标准方脉冲信号输出,7,地端,8,左通道输入端插座,9,右通道输入端插座,10,左通道,Y,轴放大器输入耦合方式,11,右通道,Y,轴放大器输入耦合方式,12,左通道幅值刻度选择旋钮,13,右通道幅度刻度选择旋钮,14,左通道幅值扩展,5,倍键,15,右通道幅值扩展,5,倍键,16,左通道坐标上下位移调节旋钮,17,右通道坐标上下位移调节旋钮,18,方式选择开关,19,触发方式选择开关,20,，,21,直流校准控制,22,扫描时间选择旋钮,23,扫描微调控制,24,坐标水平位移调节钮,25,触发源选择钮,26,内部触发选择控制,27,触发电子同步控制钮,28,触发电平控制旋钮,图,1.43,日立,V,212,型示波器面板,（,2,）使用方法（以单踪为例）。,打开电源开关。,分别调节,16,、,24,旋钮，将基线调整在中心位置。,分别调节,5,辉度调节旋钮、,3,聚焦调节旋钮使基线清晰。,调节,12,左通道幅值刻度选择旋钮到,0.5V/div,挡，如图,1.44,所示,。,图,1.44,幅值旋钮,调节,22,扫描时间选择旋钮到,0.5ms/div,挡，如图,1.45,所示。,将探头接到,8,输入端，另一端接到,6,校准方波信号输出端。完成此接线，调节,28,触发电平控制旋钮，此时应出现示波器本身的校准方波波形，如图,1.46,所示，仔细观察此波形。,测方波幅度。当,12,旋钮为,1V,时，可看到方波峰峰值为,1,个格（竖直方向数），则方波峰峰值,U,PP,=1V,，如图,1.47,所示。,图,1.45,扫描时间旋钮,图,1.46,示波器校准方波,测方波频率。当,22,旋钮为,0.5ms/div,时，可以看到每个方波的周期占,2,个空格（水平方向数），则方波周期,T,=1ms,，其频率,f,=1kHz,，如图,1.47,所示。,图,1.47,读数,4,信号发生器的使用,下面,以实验箱中的信号发生器为例，介绍它的使用方法。,（,1,）信号发生器。信号发生器如图,1.48,所示。,（,2,）使用方法。,打开电源开关。,调节频率旋钮，使输出信号频率为所需要的挡位。,调节幅度旋钮，使输出信号幅度为所需要的挡位。,图,1.48,信号发生器,（,3,）将信号发生器与示波器结合起来使用练习。,按照图,1.49,所示连接电路。信号发生器输出端的两根线分别与示波器输出端的两根线相连。,图,1.49,示波器与信号发生器连接,分别调节信号发生器的幅度、频率旋钮，使之输出正弦交流信号。,用示波器观测信号发生器输出的正弦交流信号的幅度和频率。,读取示波器显示波形的幅值和周期，如图,1.50,所示,。,计算,f,。,图,1.50,信号发生器与示波器练习,训练拓展,用,示波器观察波形时，荧光屏上分别出现如图,1.51,所示的情况，怎样矫正？简述应当调节哪些旋钮，怎样调节。,图,1.51,示波器出现的情况,1.5.2,电子元器件的检测,学习目标,掌握用万用表判别二极管质量和极性的方法,。,掌握,用万用表判别三极管基极和类型的方法。,情景模拟,日常生活,中常用的家用电器，如电视机、电冰箱、洗衣机的内部电路都要用到电子元器件,。,若,出现图,1.52,所示情况,电器的电路板上的电子元件坏了，如何进行检测，这将是本小节要解决的问题。,图,1.52,电子元器件的故障示意图,基础知识,用,万用表的,R,100,或,R,1k,挡，可以检测二极管的好坏，判别二极管的极性，还可以用来判别三极管的引脚和类型，估测电流放大系数等。,1,二极管的测量,将,万用表调至电阻挡的,R,100,或,R,1k,挡，注意万用表的红表笔接的是表内电池的负极，黑表笔接的是表内电池的正极。,（,1,）二极管极性的判别。将万用表的红、黑表笔分别接在二极管两端，若测得的电阻阻值比较小（几千欧姆以下），如图,1.53,（,a,）所示，再将红、黑表笔对调进行测量，而测得的电阻阻值比较大（几百欧姆），如图,1.53,（,b,）所示，说明二极管质量良好，且测得电阻阻值小的那一次黑表笔接的是二极管的正极。,（,a,）阻值较小,（,b,）阻值较大,图,1.53,二极管极性的判别,（,2,）二极管质量的判别。若测得电阻阻值一次大、一次小，说明该二极管质量良好；若两次测得电阻阻值都接近于零，说明该二极管内部已短路；若两次测得电阻阻值都接近于无穷大，说明该二极管内部已断路；若两次测得电阻阻值很接近，说明该二极管单向导电性已被破坏。,2,三极管的测量,判别,三极管基极与类型。将万用表调至,R,100,或,R,1k,挡，然后任意假定一个电极是基极,b,，并用一只表笔与假定的,b,极相接触，另一只表笔分别与另外两个电极相接触，如图,1.54,所示,。,（,a,）阻值较小,（,b,）阻值较大,图,1.54,三极管基极与类型的判别,如果,两次测得电阻阻值均很小，对换表笔，两次测得电阻阻值均很大，则表明假定正确，且测得电阻均很小时，黑表笔接的是,NPN,型三极管的,b,极，如图,1.54,（,a,）所示；而测得电阻均很小时红表笔接的是,PNP,型三极管的,b,极，如图,1.54,（,b,）所示。,如果,两次测得电阻阻值一大一小，则表明假设的电极不是真正的,b,极，则需重新假设，然后再按上述方法测试。,若,为,PNP,型三极管，上述方法中将黑、红表笔对换即可。,训练拓展,用,万用表判别三极管的集电极和发射极。当基极,b,确定后，可接着判别发射极,e,和集电极,c,。,若是,NPN,型三极管，可将万用表的黑表笔和红表笔分别接触两个待定的电极，然后用手指捏紧黑表笔和基极,b,（不能将两极短路，即相当接一电阻），观察表针摆动幅度；然后将黑、红表笔对调，按上述方法重测一次,。,比较,两次表针摆动幅度，摆动幅度较大的一次黑表笔所接引脚为集电极,c,，红表笔所接为发射极,e,。若为,PNP,型三极管，在上述方法中将黑、红表笔对换即可。,