半导体三极管(四川教材).doc

《电子元件》 四川省邮电技工学校 - 1 - 2004/10/29 10:45:00第四章 半导体器件半导体是一种导电能力介于导体和绝缘体之间的，或者说电阻率介于导体和绝缘体之间的物质如：锗、硅、硒及大多数金属的氧化物，都是半导体半导体的独特性能不只在于它的电阻率大小，而且它的电阻率因温度、掺杂和光照会产生显著变化利用半导体的特性可制成二极管、三极管等多种半导体器件第一节 晶体管型号的命名方法我国的晶体管型号由五部分组成第一部分用数字表示晶体管的电极数目，第二部分用字母表示半导体材料和极性，第三部分用字母表示晶体管类别，第四部分用数字表示晶体管的序号，第五部分，用字母表示区别代号有些特殊的晶体复合管、PIV 管只有第三、第四、第五部分，而没有第一、第二部分2 A P 9 2 C K 54 3 A X 81 3 D D 303 C序号 序号 序号 区别代号普通管 开关管 低频小功率管 序号N 型锗材料 N 型硅材料 PNP 型锗材料 低频大功率管二极管 二极管 三极管 NPN 型硅材料三极管《电子元件》 四川省邮电技工学校 - 2 - 2004/10/29 10:45:00晶体管识别示例晶体管型号命名法的第二、三部分字母的意义第二部分 第 三 部 分字母 意 义 字母 意 义 字母 意 义A N 型，锗材料 P 普通型B P 型，锗材料 V 微波管 D低频大功率管fa＜3MHZ，Pc＜1WC N 型，硅材料 W 稳压管D P 型，硅材料 C 参量管 A高频大功率管fa≥3MHZ，Pc＜1WA PNP 型，锗材料 Z 整流器 T 晶体闸流管（可控整流器）B NPN 型，锗材料 L 整流堆 Y 体效应器件C PNP 型，硅材料 S 隧道管 B 雪崩管D NPN 型，硅材料 N 阻尼管 J 阶跃恢复管E 化合物材料 U 光电器件 CS 场效应器件K 开关管 BT 晶体特殊器件PIN PIN 型管X低频小功率管fa＜3MHZ，Pc＜1W PH 复合管G高频小功率管fa≥3MHZ，Pc＜1WJG 激光器件《电子元件》 四川省邮电技工学校 - 3 - 2004/10/29 10:45:00第二节 晶体二极管的一般结构及其基本特征一、晶体二极管的结构晶体二极管简称“二极管” 。

它是由一个 PN 结组成的器件，具有单向导电的性能，因此，常用它作为整流或检波的器件二极管有两个电极，接 P 型半导体的引线叫正极，接 N 型半导体的引线叫负极，如图所示 P N - + - + -PN 结 旧符号 新符号普通二极管（整流、开关、检波等）二极管按材料分，有锗二极管、硅二极管和砷化镓二极管，前两种应用最广泛其中锗管正向压降为 0.2—0.4 伏，硅管正向压降为 0.6—0.8 伏，硅管的反向饱和漏电电流比锗管小，锗管一般为数十至数百微安，而硅管为一微安或更小锗管耐高温性能比硅管差，锗管的最高工作温度不超过 100oC，而硅管工作温度可达 200 oC按用途分有整流二极管、检波二极管、开关二极管、稳压二极管、变容二极管、发光二极管等按结构不同分为点接触型二极管和面接触型二极管，如下图晶片 玻璃外壳 支架支架 合金电极引线 引线焊锡触丝 PN 结点接触型 面接触型二、二极管的特性和主要参数 《电子元件》 四川省邮电技工学校 - 4 - 2004/10/29 10:45:001、二极管的伏安特性与等效电路（1）二极管的伏安特性二极管的伏安特性曲线如图所示。

从图中可知，二极管端电压 时， ；当0DUDI后，出现 但起始值很小当 超过门限电压（锗管为 0.2—0.4V，硅管为 0.6—0DUDIDU0.8V）时，二极管导电， 便显著增加，当 UD〈 0 时，二极管截止，但仍然有微弱的反向I电流 IR，由于反向电流大小仅与热激发产生的少数载流子数量有关，而与反向电压的大小几乎无关考虑到表面漏电流的影响，IR 随反向电压的增加而略有增加而当反向电压继续增加到等于二极管的反向击穿电压 URM时，反向电流就激增，表现为曲线的急剧弯曲普通二极管的工作电压应远离这个击穿电压，确保管子的安全工作而稳压管却工作在击穿区，是利用其反向电流随反压增加而激增原理进行稳压作用的正向 I D（mA）反向 U RM 0 正向（V） U D（V）击穿区正向二极管静态特性曲线（2）二极管的交流等效电路二极管是一个非线性元件，当外加电压极性不同时，它表现的电阻也不同，即使电压的极性不变，电压的大小不同时，电阻也不一样。

但当二极管上同时加有直流电压和一个很小的交流电压时，二极管对这个小的交流电压所表现的电阻，可认为是一个常数，称为二极管的小信号电阻或交流电阻交流电阻等于特性曲线上某点切线斜率的倒数这一点由所加的直流电压（或直流电流）来决定，称为二极管的工作点《电子元件》 四川省邮电技工学校 - 5 - 2004/10/29 10:45:00在正常情况下二极管的交流电阻 为：DrIU026.此式成立的条件是在室温下正向电压远大于 26mV可以看出二极管的交流电阻 与直流Dr工作电流 I 成反比，例如，I 为 1mA 时， 为 26Ω；I 为 2mA 时， 降为 13ΩDrDr考虑到二极管的电容效应和串联电阻，可得到二极管正向工作时的交流等效电路如下图所示图中 Cd包括势垒电容和扩散电容，也是一个非线性元件串联电阻 rS包括引线电阻和半导体的体电阻，是一个常量 二极管工作在反向电压时，反向电流基本上不随反向电压变化，斜率近似为零，所以反向电阻很大（用 RD 表示） ，一般在兆欧数量级。

反向工作时没有扩散电容，只有势垒电容CB，其交流等效电路如下图所示由于 RD 很大，C B虽然很小，但它的交流旁路作用仍然不可忽视，而串联电阻 rS则可忽略不计RDCd2、二极管参数及其使用知识一般的检波、整流二极管主要有以下四个参数：（1）最大整流电流 IDM最大整流电流是指半波整流连续工作的情况下，为使 PN 结的温度不超过额定值（锗管约为 80OC，硅管约为 1500C） ，二极管中能允许通过的最大直流电流因为电流流过二极管时要发热，电流过大二极管就会过热而烧毁，所以应用二极管时要特别注意最大电流不得超过 IDM值大电流整流二极管应用时要加散热片2）最大反向电压 URM《电子元件》 四川省邮电技工学校 - 6 - 2004/10/29 10:45:00最大反向电压是指不至引起二极管击穿的反向电压工作电压的峰值不能超过 URM ，否则反向电流增大，整流特性变坏，甚至烧毁二极管二极管的反向工作电压一般为击穿电压的二分之一，而有些小容量二极管，其最高反向工作电压定为反向击穿电压的 2/3。

晶体管的损坏，一般说来电压比电流更敏锐，也就是说，电压容易引起二极管的损坏，故应用中一定要保证不超过最大反向工作电压3）最大反向电流 IRM在给定的反向偏压下，通过二极管的直流电流称为二极管的反向电流 IS理想情况下二极管是单向导电的，但实际上反向电压下总有一点微弱的电流这一电流在反向击穿前大致不变，故又称为反向饱和电流实际的二极管，反向电流往往随反向电压的增大而缓慢增大在最大反向电压 URM时，二极管中的反向电流就是最大反向电流 IRM通常在室温下的 IS，硅管为 1 微安或更小，锗管为几十至几百微安反向电流的大小，反映了二极管单向导电性能的好坏，反向电流的数值越小越好4）最高工作频率 fM二极管按材料、制造工艺和结构，其使用频率也不相同，有的可以工作在高频电路中，如2AP 系列、2AK 系列等有的只能在低频电路中使用，如 2CP 系列、2CZ 系列等晶体二极管保持原来良好工作特性的最高频率，称为最高工作频率有时手册中标出的不是“最高工作频率（f M） ”，而是标出“频率” ，意义是一样的典型的 2AP 系列二极管 ，而ZMHf1502CP系列 ZKHf50《电子元件》 四川省邮电技工学校 - 7 - 2004/10/29 10:45:00第三节 几种普通的二极管最常见、最普通的二极管是检波管、整流管和开关管。

一、整流二极管整流二极管是面接触型的，多采用硅材料构成由于 PN 结面较大，能承受较大的正向电流和高反向电压，性能比较稳定，但因结电容较大，不宜在高频电路中 应用，故不能用于检波整流二极管有金属封装和塑料封装两种常见的整流二极管规格及其参数见下表：常见整流二极管的参数型 号 参 数2CP10---2CP20 2CP31---2CP33 2CZ11---2CZ14最大整流电流/mA最高反向工作电压（峰）/V反向漏电流/μA最大电流下正向压降/V最高工作频率/MHZ工艺材料主要用途5---10025---600≤5≤1.50. 05面结型硅管小功率整流250---50025---500≤300≤10.003面结型硅管一般整流1000---1000050---1000≤6。