【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 可獲得各種形式的整流電路。 二極管半波整流電路 二極管全波整流電路 橋式整流電路簡(jiǎn)化圖 B 220V ~ RL D IN4001 B 220V ~ RL D1 D2 二極管橋式整流電路 D4 B 220V ~ RL D1 D2 D3 B 220V ~ RL 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 (3)二極管的 限幅作用 + － D uS 10KΩ IN4148 + － u0 iD 圖示為一限幅電路。電源 uS是一個(gè)周期性的矩形脈沖， 高電平幅值為 +5V，低電平幅值為 5V。試分析電路的輸出 電壓為多少。 uS +5V 5V t 0 當(dāng)輸入電壓 ui=－ 5V時(shí)，二極管反偏截止，此時(shí)電路 可視為開(kāi)路，輸出電壓 u0=0V； 當(dāng)輸入電壓 ui= +5V時(shí)，二極管正偏導(dǎo)通，導(dǎo)通時(shí)二極管 管壓降近似為零，故輸出電壓 u0≈+5V。 顯然輸出電壓 u0限幅 在 0~+5V之間。 u0 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 半導(dǎo)體二極管工作在擊穿區(qū)，是否一定被損壞？為什么？ 你會(huì)做嗎？ 何謂死區(qū)電壓？硅管和鍺管死區(qū)電壓的典型值各為多少？為何會(huì)出現(xiàn)死區(qū)電壓？ 把一個(gè) 正向聯(lián)接到二極管的兩端， 會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？ 二極管的伏安特性曲線上分為幾個(gè)區(qū)？能否說(shuō)明二極管工作在各個(gè)區(qū)時(shí)的電 壓、電流情況？ 為什么二極管的反向電流很小且具有飽和性？當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)又會(huì)明顯增大 ？ 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 I(mA) 40 30 20 10 0 5 10 15 20 (μ A) － 12 － 8 － 4 U(V) 穩(wěn)壓二極管的反向電壓幾乎不隨反向電流的變化而變化、 這就是穩(wěn)壓二極管的顯著特性。 D 穩(wěn)壓二極管是一種特殊的面接觸型二極管， 其反向擊穿可逆。 正向特性與普通二極管相似 反向 Δ IZ Δ UZ 特殊二極管 1. 穩(wěn)壓二極管 實(shí)物圖 圖符號(hào)及文字符號(hào) 顯然穩(wěn)壓管的伏安特性曲線比普通二極管的更加陡峭。 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 + US － DZ 使用穩(wěn)壓二極管時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng) (1)穩(wěn)壓二極管正負(fù)極的判別 DZ + － (2)穩(wěn)壓二極管使用時(shí)，應(yīng)反向接入電路 UZ － (3)穩(wěn)壓管應(yīng)接入限流電阻 (4)電源電壓應(yīng)高于穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值 ZS UU ?(5)穩(wěn)壓管都是硅管。 其穩(wěn)定電壓 UZ最低為 3V，高的可達(dá) 300V，穩(wěn)壓二極管在工作時(shí)的正向壓降約為 。 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 二極管的反向擊穿特性：當(dāng)外加反向電壓超過(guò)擊穿電壓時(shí)，通過(guò)二極管的電流會(huì)急劇增加。 擊穿并不意味著管子一定要損壞，如果我們采取適當(dāng)?shù)拇胧┫拗仆ㄟ^(guò)管子的電流，就能保證管子不因過(guò)熱而燒壞。如 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中一般都要加限流電阻 R，使穩(wěn)壓管電流工作在 Izmax和 Izmix的范圍內(nèi)。 在反向擊穿狀態(tài)下，讓通過(guò)管子的電流在一定范圍內(nèi)變化，這時(shí)管子兩端電壓變化很小，穩(wěn)壓二極管就是利用這一點(diǎn)達(dá)到“ 穩(wěn)壓 ”效果的。穩(wěn)壓管正常工作是在反向擊穿區(qū)。 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 發(fā)光二極管是一種能把電能直接轉(zhuǎn)換成光能的固體發(fā)光元件。發(fā)光二極管和普通二極管一樣，管芯由 PN結(jié)構(gòu)成，具有單向?qū)щ娦浴? 實(shí)物圖 圖符號(hào)和 文字符號(hào) D 單個(gè)發(fā)光二極管常作為電子設(shè)備通斷指示燈或快速光源及光電耦合器中的發(fā)光元件等。發(fā)光二極管一般使用砷化鎵、磷化鎵等材料制成。現(xiàn)有的發(fā)光二極管能發(fā)出紅黃綠等顏色的光。 發(fā)光管正常工作時(shí)應(yīng)正向偏置，因發(fā)光管屬于功率型器件，因此死區(qū)電壓較普通二極管高，其正偏工作電壓至少要在 。 發(fā)光管常用來(lái)作為數(shù)字電路的數(shù)碼及圖形顯示的七段式或陣列器件。 2. 發(fā)光二極管 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 光電二極管也稱光敏二極管，是將光信號(hào)變成電信號(hào)的半 導(dǎo)體器件，其核心部分也是一個(gè) PN結(jié)。光電二極管 PN結(jié)的結(jié) 面積較小、結(jié)深很淺，一般小于一個(gè)微米。 D 光電二極管的正常工作狀態(tài)是反向偏置。在反向電壓下， 無(wú)光照時(shí)，反向電流很小，稱為 暗電流 ；有光照射時(shí)，攜帶 能量的光子進(jìn)入 PN結(jié)，把能量傳給共價(jià)鍵上的束縛電子， 使部分價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛，產(chǎn)生電子 — 空穴對(duì)，稱 光 生載流子 。光生載流子在反向電壓作用下形成反向光電流， 其強(qiáng)度與光照強(qiáng)度成正比。 3. 光電二極管 光電二極管也稱光敏二極管，同樣具有單向?qū)щ娦?，光電管管殼上有一個(gè)能射入光線的“ 窗口 ”，這個(gè)窗口用有機(jī)玻璃透鏡進(jìn)行封閉，入射光通過(guò)透鏡正好射在管芯上。 實(shí)物圖 圖符號(hào)和 文字符號(hào) 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 普通二極管的正向壓降，是否也可以穩(wěn)壓？ 你會(huì)做嗎？ 2. 現(xiàn)有兩只穩(wěn)壓管，它們的穩(wěn)定電壓分別為 6V和 8V，正向?qū)妷簽?。試問(wèn)： (1)若將它們串聯(lián)相接，可得到幾種穩(wěn)壓值？各為多少？ (2)若將它們并聯(lián)相接，又可得到幾種穩(wěn)壓值？各為多少？ ，發(fā)光二極管導(dǎo)通電壓 UD＝ ，正向電流在 5~15mA時(shí)才能正常工作。試問(wèn)圖中開(kāi)關(guān) S在什么位置時(shí)發(fā)光二極管才能發(fā)光？ R的取值范圍又是多少？ 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 N N P 雙極型三極管 三極管是組成各種電子電路的核心器件。三極管的產(chǎn)生使PN結(jié)的應(yīng)用發(fā)生了質(zhì)的飛躍。 1. 雙極型三極管的基本結(jié)構(gòu)和類型 雙極型晶體管分有 NPN型和 PNP型，雖然它們外形各異，品種繁多，但它們的共同特征相同：都有三個(gè)分區(qū)、兩個(gè) PN結(jié)和三個(gè)向外引出的電極： 發(fā)射極 e 發(fā)射結(jié) 集電結(jié) 基區(qū) 發(fā)射區(qū) 集電區(qū) 集電極 c 基極 b NPN型 PNP型 P P N 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 根據(jù)制造工藝和材料的不同，三極管分有雙極型和單極型兩種類型。若三極管內(nèi)部的自由電子載流子和空穴載流子同時(shí)參與導(dǎo)電，就是所謂的 雙極型 。如果只有一種載流子參與導(dǎo)電，即為 單極型 。 NPN型三極管圖符號(hào) 大功率低頻三極管 小功率高頻三極管 中功率低頻三極管 目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的雙極型硅晶體管多為 NPN型 (3D系列 )，鍺晶體管多為 PNP型 (3A系列 )，按頻率高低有高頻管、低頻管之別；根據(jù)功率大小可分為大、中、小功率管。 e c b PNP型三極管圖符號(hào) e c b 注意： 圖中箭頭方向?yàn)?發(fā)射極電流的方向 。 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 2. 雙極型三極管的電流放大作用 晶體管芯結(jié)構(gòu)剖面圖 e發(fā)射極 集電區(qū) N 基區(qū) P 發(fā)射區(qū) N b基極 c集電極 晶體管實(shí)現(xiàn)電流 放大作用的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)條件 (1)發(fā)射區(qū)摻雜濃度很高，以便有 足夠的載流子供 “ 發(fā)射 ” 。 (2)為 減少載流子在基區(qū)的 復(fù)合 機(jī) 會(huì)，基區(qū)做得很薄，一般為幾個(gè) 微米，且摻雜濃度極低。 (3)集電區(qū)體積較大，且為了順利 收集 邊緣載流子，摻雜濃度界于 發(fā)射極和基極之間。 可見(jiàn)，雙極型三極管并非是兩個(gè) PN 結(jié)的簡(jiǎn)單組合，而是利用一定的摻雜工藝制作而成。因此，絕不能用兩個(gè)二極管來(lái)代替，使用時(shí)也決不允許把發(fā)射極和集電極接反。 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 晶體管實(shí)現(xiàn)電流放大作用的 外部條件 N N P UBB RB ＋ － (1)發(fā)射結(jié)必須“ 正向偏置 ”，以利于發(fā)射區(qū)電子的擴(kuò)散，擴(kuò)散 電流即發(fā)射極電流 ie， 擴(kuò)散電子的少數(shù)與基區(qū)空穴復(fù)合，形 成基極電流 ib，多數(shù)繼續(xù)向集電結(jié)邊緣擴(kuò)散。 UCC RC ＋ － (2)集電結(jié)必須“ 反向偏置 ”，以利于收集擴(kuò)散到集電結(jié)邊緣的 多數(shù)擴(kuò)散電子，收集到集電區(qū)的電子形成集電極電流 ic。 IE IC IB 整個(gè)過(guò)程中，發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射的電子數(shù)等于基區(qū)復(fù)合掉的電子與集電區(qū)收集的電子數(shù)之和，即： IE=IB+IC 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 結(jié)論 由于發(fā)射結(jié)處正偏，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子自由電子將不斷擴(kuò)散到基區(qū)，并不斷從電源補(bǔ)充進(jìn)電子，形成發(fā)射極電流 IE。 1. 發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子的過(guò)程 由于基區(qū)很薄，且多數(shù)載流子濃度又很低，所以從發(fā)射極擴(kuò)散過(guò) 來(lái)的電子只有很少一部分和基區(qū)的空穴相復(fù)合形成基極電流 IB，剩下的絕大部分電子則都擴(kuò)散到了集電結(jié)邊緣。 2. 電子在基區(qū)的擴(kuò)散和復(fù)合過(guò)程 集電結(jié)由于反偏，可將從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)并到達(dá)集電區(qū)邊緣 的電子拉入集電區(qū)，從而形成較大的集電極電流 IC。 3. 集電區(qū)收集電子的過(guò)程 只要符合三極管發(fā)射區(qū)高摻雜、基區(qū)摻雜濃度很低，集電區(qū)的摻雜濃度介于發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間，且基區(qū)做得很薄的 內(nèi)部條件 ，再加上晶體管的發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏的 外部條件 ，三極管就具有了放大電流的能力。 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 三極管的集電極電流 IC稍小于 IE，但遠(yuǎn)大于 IB， IC與 IB的 比值在一定范圍內(nèi)基本保持不變。特別是基極電流有微小 的變化時(shí)，集電極電流將發(fā)生較大的變化。例如， IB由 40 μA增加到 50μA時(shí)， IC將從 4mA，即： 8010)4050( 10)( 63BC