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电工电子技术基础 人民邮电出版社 知识模块十一 半导体元件 主要内容 ①二极管、三极管的结构和基本特性； ②三极管的测量方法。 重点 二极管和三极管结构、类型和特性 一、二极管 1．半导体基础知识 半导体是导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。常用的半导体材料有硅（Si）、锗（Ge）和硒（Se）等。半导体材料是＋4价元素，例如硅原子，最外层的4个价电子分别和周围4个硅原子的价电子形成共用电子对，构成共价键结构，如图所示。 一、二极管 半导体具有光敏、热敏和掺杂特性 一、二极管 一、二极管 一、二极管 二极管的结构和类型 以PN结为管芯，在P区和N区均接上电极引线，并以外壳封装，就制成了半导体二极管，简称二极管。 一、二极管 二极管的伏安特性 二极管的特性就是单向导电性。理想的二极管可以看作一个开关，施加正向电压时相当于开关闭合，施加反向电压时相当于开关断开。 一、二极管 一、二极管 一、二极管 二极管的主要参数 二、特殊二极管 稳压管 稳压二极管简称稳压管，其表示符号如图11-7(a)所示，图中(+)代表正极(P区)，(-)代表负极(N区)。稳压管的伏安特性曲线与普通二极管类似，如图11-7 (b)所示，图中IZmin为流过稳压管的最小电流，如流过稳压管的电流小于IZmin，在外界条件变化时，不能很好地稳压；IZmax为流过稳压管的最大电流，加正向电压时其具有一般二极管的特性曲线，而反向特性曲线比普通二极管要陡。 二、特殊二极管 稳压管在电路中加反向电压，并要求外接直流电压V大于VZ，输出电压Vo等于稳压管的稳定电压VZ，即稳压管的反向击穿电压。R为限流电阻，流过电阻R的电流为I=(V-Vo)/R，R的作用是保证负载电阻RL开路时，流过稳压管D的电流IZ≦IZmax，当V或RL变化时，电路能自动调整IZ大小，以改变R上的压降IR，达到维持输出电压Vo基本恒定的目的。 二、特殊二极管 发光二极管 半导体发光二极管（Light Emitting Diode，简称写为LED）是一种可将电能变为光能的一种器件，属于固态光源，其图形符号如图11-8所示。发光二极管相对其他二极管正向导通电压较大，一般在2V左右。 发光二极管是由如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，选用不同材料的半导体，就可以制造出发光颜色不同的发光二极管。 二、特殊二极管 光电二极管 光电二极管在其PN结处通过管壳上的一个玻璃窗口能接受外部的光照，PN结在反向偏置状态下运行，反向电流随光照强度的增加而上升，图11-9(a)是光电二极管的符号，(b)是其特性曲线。其主要特点是，反向电流与照度成正比。 三、三极管 常用三极管 三、三极管 内部结构 三、三极管 符号 三、三极管 分类 三、三极管 三极管的电特性 三极管具有电流放大特性，模拟电子电路主要利用的是三极管的电流放大特性，讨论的是信号的放大。 三、三极管 （1）三极管电流放大作用的外部条件 要使三极管具有电流放大作用就必须为三极管提供适当的外部条件，即：发射结正偏，集电结反偏。 对于NPN型三极管，若要满足这一条件，则三极管三极电压应满足：uCuBuE；PNP型三极管，为：uCuBuE。 三、三极管 （2）三极管电流放大作用的基本电路 三极管构成放大电路时有三种连接形式：共发射极接法、共集电极接法和共基极接法。 三、三极管 （3）三极管共发射极直流电流放大电路 在三极管共发射极接法的应用电路中，常采用单电源供电电路 三、三极管 三极管特性曲线 三极管的特性曲线包括输入特性曲线和输出特性曲线。这两种特性曲线可以用图11-13所示的电路来测试。 三、三极管 （1）输入特性曲线 （2）输出特性曲线 三、三极管 晶体三极管的四种工作状态 三、三极管 晶体三极管的四种工作状态 三、三极管 三极管的主要参数 （1）共发射极电流放大倍数β （2）极间反向电流 （3）极限参数 * * （a）硅原子简化模型 （b）共价键 本征半导体中掺入某种微量元素(杂质)后，它的导电能力增强，利用该特性可形成杂质半导体。 掺杂特性 光敏特性 温度升高或受到光照，半导体材料的导电能力增强 热敏特性 描述 半导体的特性 纯净的不含任何杂质的半导体叫做本征半导体。 常温时，本征半导体仅有极少数价电子能够挣脱共价键的束缚成为自由电子，同时在共价键相应位置处留下一个空位，称为空穴。自由电子和空穴都称为载流子，即自由电子载流子和空穴载流子。在半导体