第十章 常用半导体器件 - 图文

课 题 授课班级 1．掌握PN结单向导电性。 2．掌握二极管的电压、电流关系和主要参数。 3．学会二极管的简单测试。 4．了解二极管的原理及参数。 1．PN结单向导电性、二极管的电压、电流关系和主要参数。 2．二极管简单测试。 第十章 常用半导体器件 第一节 二极管 课 型 授课时数 新课 2 教学目标 教学重点 教学难点 二极管的伏安特性。 学情分析 教学效果 教后记 144

Ａ、复习 新授课 B、新授课 万用表的使用。 第一节 二极管 一、半导体简介 1．自然界中不同导电性能的三种物质 （1）导体：导电性能良好的物质，如银、铜、铁等。 （2）绝缘体：几乎不能导电的物质，如塑料、橡胶、陶瓷等。 （3）半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间，如锗、硅、砷化镓等。 2．导电能力差异的原因 物质内部结构的不同： （1）导体 内有大量自由电子，自由电子定向运动形成电流。 （2）绝缘体 内含极少自由电子，表现为绝缘性。 （3）半导体 导电能力介于二者之间，伴随掺入杂质、输入电压（或电流）、温度和光照等条件发生很大变化。 根据半导体的特点，制成多种电子元器件，如二极管、三极管、晶闸管等。 二、二极管 1．二极管的构成、电路符号 二极管结构示意图如图所示。 ?管芯（PN结）?（1）构成：?从P 区和N 区分别引出的正、负电极 ?外壳（塑料、玻璃、或金属）? （2）符号：VD P区引出端为正极（阳极），N区引出端为负极（阴极），箭头指示电流方向。 （3）种类 1）按管芯结构分：144

（通过复习导入新课） （讲解） （展示图片或画图讲解）

?点接触型：PN结接触面小，适用于高频电路、开关电路等小电流状况下。 ?面接触型与平面型：PN结接触面大，载流量大，适用于整流电路。?2）外形如图所示。 2．二极管的分类 常见二极管的分类： （1）以材料分类：硅二极管和锗二极管。 （2）以PN结面积大小分类：点接触型、面接触型。 （3）以用途分类：整流二极管、稳压二极管、开关二极管、光敏二极管、热敏二极管、发光二极管等。 3．二极管的命名方法 由五部分组成，各部分意义如图所示。 其中，2、3位字母含义如下表所示。 第2位 字母 A B C D 意义 N型锗材料 P型锗材料 N型硅材料 P型硅材料 字母 P W Z K 意义 普通管 稳压管 整流管 开关管 第3位 字母 S U N L 意义 隧道管 光电管 阻尼管 整流管 例如，2BS21的含义： （展示图片或实物） （提问） 145

P型锗材料隧道二极管。 （实验演三、二极管的单向导电性 示） 实验1 PN结单向导电性实验 二极管正极加高电平（＋），负极加低电平（－）时，指示灯发光，说明PN结导 通。 二极管正极加低电平（－），负极加高电平（＋）时，指示灯灭，说明PN结截至。 二极管加正向电压导通，反向电压截止，这一导电特性，称为二极管的单向导电性。 归纳： 二极管是用半导体材料制成的单向导电性器件，电路中的符号如图所示。它在电子 电路中具有广泛应用。二极管的核心就是一个PN结。 四、二极管的伏安特性 实验2 二极管正、反向特性实验 （实验演1．正向特性 示） （1）在实验线路板上安装如图所示电路。 146

（2）调节电位器RP，可改变二极管VD的正向电压UVD和正向电流IVD，得到如 图第一象限所示曲线。 2．反向特性 （1）在实验线路板上安装如图所示电路。 （2）调节电位器RP，可改变二极管VD的反向电压UVD和反向电流IVD，得到如 上图第三象限所示曲线。 上图曲线即为二极管的伏安特性曲线，它描述了二极管两端的电压和流过二极管的 电流的关系。 结论： （提问学（1）正向特性：如上图第一象限的曲线。 生总结归① 起始阶段，正向电压较小，正向电流极小，称为死区，二极管电阻很大，处于纳） 截止状态。 ② 正向电压超过门坎电压或死区电压（硅管0.5V，锗管0.2V），电流随电压的上 升急剧增大，二极管电阻得变很小，进入导通状态，二极管导通后，正向电流与正向电 压呈非线性关系，正向电流变化较大时，二极管两端正向压降近于定值，硅管正向电压 降约为0.7V，锗管约为0.3V。 147

（2）反向特性：如上图第三象限曲线图。 ① 起始阶段，反向电流很小，不随反向电压变化，称为反向饱和电流（锗管大于硅管的反向电流）。 ② 当反向电压增加到某一数值（反向击穿电压）时，反向电流急剧增大，称为反向击穿。 ?电击穿：可恢复，用于制作稳压管。反向击穿的两种情况? 热击穿：永久性损坏，应避免。?五、二极管的识别、检测 （一）直观识别二极管 项目1：识别检波二极管 如图所示为检波二极管的实物图，外壳上有色环的一端为负极。 检波二极管的特点是PN结的结电容小、工作频率高、反向电流小。多用点接触型结构。多数采用玻璃封装。检波二极管要正常工作必须加正偏电压。 项目2：识别整流二极管 如图所示为整流二极管的实物图，塑封二极管的外壳上有色环的一端为负极，金属封装二极管的螺栓一端为负极，金属封装二极管、大功率二极管和贴片二极管的表面一般标有二极管的电路符号。 （展示图片或实物） （展示图片或实物） 148

(a) 塑封 (b)金属封装 (c)大功率二极管 (d)贴片二极管 整流二极管的特点是允许通过大电流。多用面接触型结构。多数采用金属或塑料封 装。整流二极管要正常工作必须加正偏电压。 项目3：识别稳压二极管 （展示图如图所示为稳压二极管的实物图，外壳上有色环一端为负极。 片或实物） 稳压二极管的特点是工作在反向击穿区，起稳压作用。多数采用金属、玻璃或塑料 封装，较多采用塑料封装。稳压二极管要正常工作必须加反偏电压。 项目4：识别发光二极管 如图所示为发光二极管的实物图，管脚为长正短负。 （展示图片或实物） 149

（展示图 片或实物） 发光二极管可直接把电能转变成不同颜色的光信号。多数采用金属、陶瓷、树脂、 塑料封装。发光二极管要正常工作必须加正偏电压。 如图所示为三端变色发光二极管的外形图和电路图形符号，-K为两只二极管的公 共负极，+R为红色发光二极管的正极，+G为绿色发光二极管的正极。控制两个二极管 上电压的有无，就可以形成不同的三种颜色，即两只发光二极管单独工作时发出的红绿 两种颜色和同时工作时红绿色的混合色黄色。 （展示图片或实物） （a）外形 （b）电路图形符号 图（b）所示将两个二极管负极（阴极）连接在一起的连接方法称为共阴接法，同 理如果把两个二极管正极（阳极）连接在一起的连接方法称为共阳接法。 150

项目5：识别光电二极管 如图所示为光电二极管的实物图，管脚为长正短负。 （展示图片或实物） 光电二极管的特点是反向电流与光照强度成正比。采用金属或黑色树脂封装，其顶 端有玻璃窗口或者侧面开有受光窗口。光电二极管要正常工作必须加反偏电压。 项目6：识别变容二极管 如图所示为变容二极管的实物图。 （展示图片或实物） 变容二极管的特点是变容二极管的电容量与其两端所加的反向电压成反比。在实际 电路中变容二极管相当于一只微调电容，只需要改变其两端的反偏直流电压的大小，就 可方便的调节其电容量。变容二极管要正常工作必须加反偏电压。 （二）二极管的检测 项目1：检测普通二极管 讲如下图所示，将万用表拨至欧姆档R?100 ?挡或者R?1 k?挡，此时万用表的（示范、解） 黑表笔接的是内部电池的正极，红表笔接的是内部电池的负极。调零（将红、黑表笔短 151

（示范、讲万用表调零 解） 如下图所示，万用表的红、黑表笔分别接二极管两端，若测得电阻小（几千欧以下）， 再将红、黑表笔对调后接二极管两端，而测得的电阻大（几百千欧以上），两次测量的 电阻值差别越大，说明二极管的性能越好。阻值小的那一次黑表笔接的是二极管的正极， 红表笔接的是二极管的负极。 （示范、讲解） （a）正偏导通 （b）反偏截止 如果两次测量的电阻差别不大，则说明二极管的性能不好；如果两次测量的电阻均 很小，则说明二极管内部已击穿短路；如果两次测量的电阻均很大，则说明二极管内部 已断路。以上三种二极管均不能使用。 接，调节电调零旋钮，直至表针指示到零刻度线）。 152

（示范、讲管脚的常规识别方法：带色点的一端为正极，另一端为负极。带色环的一端为负极，解） 另一端为正极。 稳压管性能好坏判别方法与普通二极管的检测方法相同。 稳压管稳压值的检测：万用表拨至欧姆挡R?10 k?挡，调零。黑表笔接稳压管负 极，红表笔接稳压管的正极，待指针稳定后，读出万用表的直流电压挡DC 10 V刻度 线上表针所指示的值，然后按下式计算出稳压管的稳压值VZ。 VZ=（10-读数）×1.5 V 【做一做】测量稳压二极管的稳压值 （示范、讲取一只7.5 V的稳压管。按照上述操作方法，读出万用表的直流电压挡DC 10 V刻解） 度线上表针所指示的值为5，根据上式可以计算出其稳压值为7.5 V。 R?10 k?注意：此方法仅适用于测量稳压值小于10 V的稳压管的稳压值（因为挡 的内部电池电压一般只有9 V）。 项目3：检测发光二极管 （示范、讲① 管脚识别方法：管脚较长的是正极。将发光二极管置于灯光照射处，引线脚在解） 管体内较长的一端是负极，较短一端是正极。 ② 性能检测：万用表拨至R?10 k?挡，调零。测量二极管的正、反向电阻值， 正向电阻值小于50 k?，反向电阻大于200 k?时均为正常。如果正反向电 阻均为零或均为无穷大，表示二极管已坏。 项目4：检测光电二极管 （示范、讲管脚识别方法：未使用过的光电二极管，管脚长的为正极，管脚短的为负极。对于解） 有特殊标识（色点或者管键标识）的靠近标识的一端为正极，另一端为负极。 性能检测：用万用表的R?1 k?挡测量光电二极管的正向电阻，其阻值应在10 项目2：检测稳压二极管 153

把挡板去掉，让光电二极管接受光照，光线越强，其反向电阻值越小，阻值可达几千欧（示范、讲或一千欧以下，则说明光电二极管是好的。如果在上述测试过程中，随着光线变化光电解） 二极管的反向电阻值变化不大，则说明管子性能不好，灵敏度低，最好不要选用。若正、 反向电阻均为零或无穷大，说明管子是坏的，不能使用。 注意事项： 1．不用R ? 1挡测二极管，因为R ? 1挡内部电流较大，容易烧坏二极管。 2．不用R ? 10 k挡测二极管，因为R ? 10 k挡内部电压较高，可能击穿管子内部 的PN结。 六、二极管的主要参数 二极管的参数是反映其性能、质量的数据。使用时根据需要通过在晶体三极管手册 选取。 （讲解） 主要参数： 1．最大整流电流IVM 指二极管允许通过的最大正向工作电流的平均值。若实际工作的正向电流平均值超过此值，二极管的PN结会过热而损坏。 2．最高反向工作电压URM 指二极管允许承受的反向工作电压峰值。通常采用二极管反向击穿电压的1/2或1/3。 3．反向漏电流IR(最大反向电流) 在规定的反向电压和环境温度下测得的二极管反向电流值。这个电流值越小，二极管的单向导电性能越好。 练习 1．二极管的单向导电性：二极管加一定的正向电压时导通，加反向电压时截止。 2．二极管的的特性可通过伏安特性曲线来描述。 3．硅二极管正向导通时，电压约0.7 V，死区电压约0.5 V；锗二极管正向导通时，电压约0.3 V，死区电压约0.2 V。 4．PN结击穿的两种情况：电击穿（可恢复）和热击穿（永久性损坏）。 5．二极管正、反向电阻差别越大，其性能越好。 k?左右，然后用挡板挡住光电二极管的光线接收窗，测其反向电阻，其阻值应为?。 小结 布置作业 154

课 题 授课班级 第十章 常用半导体器件 第二节 晶体三极管 课 型 授课时数 新课 2 教学目标 1．了解晶体三极管的结构、类型及符号。 2．了解晶体三极管的电流放大作用。 3．了解晶体三极管的3种工作状态（截止、放大、饱和）。 1．晶体三极管的放大作用。 2．晶体三极管的三种工作状态。 教学重点 教学难点 理解晶体三极管是一个电流控制元件的含义。 学情分析 教学效果 教后记 159

Ａ、复习 新授课 B、新授课 1．PN结的单向导电性。 2．二极管伏安特性曲线。 第二节 晶体三极管 一、晶体三极管的结构 1．结构和符号 ?三个区：集电区、基区、发射区（1）结构：? ?两个PN结：集电结、发射结?发射极：e?三个区对应引出三个极：?基极：b ?集电极：c?如图所示 （2）符号 发射极的箭头表示电流的方向，文字符号用“V”表示，电路符号如下图所示。 （3）外形 常见三极管的外形如图所示。 （提问） （结合演示讲解） （展示图片或实物） 160

2．晶体三极管类型 ?锗管?NPN型按结构分? 按材料分? PNP型硅管???小功率管?低频管?按功率分?中功率管 按工作频率分? 高频管??大功率管? 3．型号及命名可通过晶体三极管手册查阅。 二、晶体三极管的放大作用 1．晶体三极管的工作电压 ?发射结加正向电压（P接正，N接负）晶体三极管工作在放大状态的条件：? 集电结加反向电压（P接负，N接正）?如图所示为NPN型和PNP型晶体三极管工作在放大状态采用的双电源接线图。 NPN型 PNP型 （2）注意： 161

（简单介绍） （讲解）

① 电源极性：两种晶体三极管外接电源的正、负极相反。 （硅管） ?0.6～0.7V② 基、射极之间的正向电压（偏压）：? ～0.3V（锗管）?0.1③ 集射极间反向电压为几伏至十几伏。 2．晶体三极管的放大作用 实验电路： 操作：调节RP(或改变E1)以改变基极电流IB的大小,记录每一次测得的数据 次数 电流 IB/mA IC/mA IE/mA 1 0 0.01 0.01 2 0.01 0.56 0.57 3 0.02 1.14 1.16 4 0.03 1.74 1.77 5 0.04 2.33 2.37 结论： （1）直流电流分配关系：IE?IC?IB 由于IB??IC，有IE?IC （2）电流放大作用 ① 交流放大系数? 由实验的数据 ΔIC1.14?0.56??58 ΔIB0.02?0.01可见，基极电流的微小变化可引起集电极电流的较大变化，即为晶体三极管的放大作用，用?表示，即 ΔI??C ΔIB不同的晶体三极管，?值不同，即电流的放大能力不同，一般为20 ～ 200。 ② 直流电流放大系数? IC IB??通常???。 晶体三极管的放大作用的意义： （通过实验理解三极管的放大作用） （分析实验数据得出结论） 162

基极电流的微小变化引起集电极电流的较大变化，当基极电路中输入一个小的信号电流ib，就可以在集电极电路中得到一个与输入信号规律相同的放大的电流信号ic 可见，晶体三极管是一个电流控制元件。 三、晶体三极管的三种工作状态 除了放大状态（工作在模拟电路中）以外，还有两种工作状态即截止状态和饱和状态（工作在脉冲数字电路中）。 电路： 1．截止状态 UBE低于发射结的死区电压时，IB?0，此时IC?0，称为穿透电流ICEO，但很小，可以认为IC?ICEO?0。晶体三极管处于截止状态，c、e间呈现很大电阻，相当于断开，此时UCE?E2。 故晶体三极管处于截止状态的条件：发射结反偏（或零偏），集电结反偏。 判断方法：用万用表的直流电压挡三极点电位，有VC > VB，VB≤VE。 2．放大状态 UBE大于死区电压，IB?0，集电极电流IC受IB控制，即IC??IB或 ΔIC?Δ?IB 晶体三极管处于放大状态的条件是：发射结正偏，集电结反偏，即VC > VB > VE。 3．饱和状态 基极电流IB不断增大，当IB增大到一定数值时，IC不再随IB增加而增大，晶体三极管输出回路有 UCE?E2?ICRc 当IC随IB增加而增大时，由于UCE的下降有一定的限度，所以IC的UCE逐渐下降，E增加也是有一定限度的。假设UCE?0，那么IC达到最大，即IC?2，IC不再随IB增RC大了，这就是饱和状态，此时，IB失去了对IC的控制作用。集电极和发射极之间相当于短路或认为是一个导通开关。 晶体三极管处于饱和状态的条件：集电结、发射结处于正偏状态，VB > VE，VB > VC。 练习 （结合演示讲解） （结合演示讲解） 163

小结 1．晶体三极管结构概括为：三区、两结。 2．晶体三极管按结构分NPN和PNP型，它们的电路符号根据表示电流方向的箭头方向不同来区别。 3．晶体三极管的放大作用是指较小的基极电流来控制较大的集电极电流。 ΔI4．放大倍数??C。 ΔIB 布置作业

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课 题 授课班级 1．了解三极管主要参数概念。 2．能用万用判别晶体三极管的管型和管脚。 第八章 常用半导体器件 第二节 晶体三极管 课 型 授课时数 新课 2 教学目标 教学重点 晶体三极管管形与管脚判别，三极管性能判断。 教学难点 通过实验用万用表对晶体三极管的管型、管脚进行判断。 学情分析 教学效果 教后记 165

万用表的使用。 新授课 B、新授课 四、半导体三极管的主要参数 1．电流放大系数?或? （讲解） 分交流和直流放大系数两种，且有???。 ?通常取值在60?～ 100之间。 2．穿透电流ICEO （1）定义 基极开路（IB?0）时，集电极和发射极之间的反向电流称为穿透电流ICEO。 （2）特点 ① ICEO随温度升高而增大。 ② 硅管的ICEO小于锗管，故硅管的稳定性能较好。 （3）应用 ICEO越小，管子的性能越好。 3．集电极最大允许电流ICM （1）定义 晶体三极管正常工作时集电极所允许的最大电流称为集电极最大允许电流ICM。 （2）特点 IC增大，当超过一定值，?开始下降，直到IC超过了ICM，?就下降到不允许的 程度了。 （3）应用 IC < ICM 4．反向击穿电压UCEO （1）定义 基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压。 （2）应用 UCE

（结合演示讲解） ① 万用表转换开关，选择R ? 100或R ? 1k挡。 ② 黑表笔（内接电池正极）接晶体三极管假想的基极，用红表笔接其余两只管脚， 若两次测量阻值都很小，则黑表笔接的是基极，且管型为NPN型；红表笔重复上述步 骤，有相同结果，则管型为PNP型。 2．判定集电极和发射极 （1）测试方法 如图所示 （结合演示讲解） 以NPN型管为例 ① 测定基极后，假设其余两只管脚中的一只为集电极c，在b、c之间接入一个电 阻Rb（10 ～ 100 k?），或用手捏两极以代替。 ② 用手指捏住基极b和假定的集电极c（两极不能接触），用黑表笔接触c极，红 表笔接触e极，测出一个数值。 ③ 将假定两极对调，以同样方法再次测出一个数值。 ④ 比较两次读数大小，读数较小的即电流较大的一次假设为正确。 （2）测试方法： 如图所示 练习 167

小结 1．三极管5个主要参数：?或?、ICEO、ICM、UCEO、PCM。 2．三极管的测试方法。 布置作业 168

课 题 授课班级 第十章 常用半导体器件 第三节 晶闸管 课 型 授课时数 新课 2 教学目标 1．了解晶闸管的特性和主要参数。 2．晶闸管的管脚判别及性能检测。 教学重点 晶闸管的特性。 教学难点 1． 观察实验现象总结晶闸管导电特性。 2． 晶闸管的管脚判别及性能检测。 学情分析 教学效果 教后记 199

二极管、晶体管的特性。 （提问） 新授课 B、新授课 第三节 晶闸管 一、单向晶闸管 晶闸管又称硅可控整流元件，俗称可控硅。为控制强电的半导体器件，即为控制开（引入） 关元件；广泛应用于无触点开关电路及可控整流设备中。晶闸管有单向晶闸管和双向晶 闸管两种类型。 1．单向晶闸管的外形、结构和电路符号 如图所示。 晶闸管由P1、N1、P2、N2四层半导体组成，从P1引出的是阳极A，从N2引出 的是阴极K，控制极G从P2引出，显然，有三个PN结，分别用J1、J2、J3表示。 2．单向晶闸管的特点及工作原理 单向晶闸管很像一只二极管，但比二极管多了一个控制极G，它的导通可以控制。 实验 晶闸管导电实验 （通过实（1）步骤： 1）按图所示，在电路板上接好电路图。 验观察现象，提问学生完成实验结果） Ａ、复习 199

2）合上S1，断开S2，此时，灯亮/不亮。（不亮） 3）将S1合上，S2也合上，此时，灯亮/不亮。（亮） 4）将S2断开，灯熄灭/不熄灭。（不熄灭） 5）断开S1，此时，灯熄灭。 6）将晶闸管反接，无论S1、S2断开还是闭合，灯总是不亮/亮。（不亮） （2）实验结论： 1）导通条件： ① 晶闸管A、K之间正向偏压。 ② 晶闸管G、K之间也必须正向偏压。 2）晶闸管导通后，降低或去掉控制极电压时，晶闸管仍然导通（UGK失效）。 3）导通后的晶闸管要关断时，必须减小其阳极电流，使其小于晶闸管的某一个电流值。 （3）工作原理 1）晶闸管具有弱电触发信号控制强电（IAK）的作用。 2）单向晶闸管的特点是由它的内部结构决定，从等效电路中可知， （提问归纳） ① 可视为由NPN晶体管和PNP晶体管组成。 ② A和K之间加正向电压，V1、V2不导通，晶闸管关断。 ③ G和K之间加正向电压，V1的基极上加上正向电压，产生基极电流Ig，电（详细讲流经V1在V1的集电极上就产生?Ig的电流，?Ig是V2的基极电流，在V2的集电极解） 的电流达?1?2Ig，再反馈到V1作基极电流。如此反复，正反馈阳极和阴极间完全导通。 去掉UGK后，V1和V2仍然保持导通状态。 晶闸管导通时，总压降约为1 V左右。 3．单向晶闸管的主要参数 （1）额定正向平均电流 定义：在规定的环境温度和散热条件下，允许通过阳极和阴极之间的电流平均值。 （2）维持电流 定义：在规定的环境温度、控制极断开的条件下，保证晶闸管处于导通状态所需要 的最小正向电流，一般为几毫安至几十毫安。 （3）控制极触发电压和电流 定义：在环境温度及一定的正向电压条件下，使晶闸管从关断到导通，控制极所需 的最小正向电压和电流。 一般情况下，小功率晶闸管触发电压约为1 V左右，触发电流零点几毫安至几毫安， 中功率以上晶闸管触发电压约为几伏至几十伏，电流为几毫安至几百毫安。 （4）正向转折电压 控制极关断，使晶闸管击穿的阳极和阴极所加的电压。 200

4．晶闸管的应用 （1）代替电动机械器件。例如继电器自动开关系统，过载保护器等。 （2）小型机械设备和大型工业系统的电动机转速控制。 （3）电源转换系统。如直流—交流转换、焊接、电池充电和脉冲调制等。 （4）逻辑、报警和其他应急电路。 5．晶闸管的检测 项目1：直观识别单向晶闸管的管脚 常见单向晶闸管的管脚排列如下图所示。 （结合实物展示讲解） 图10-31 常见单向晶闸管的管脚排列 项目2：万用表判断单向晶闸管的管脚 单向晶闸管的管脚识别：将万用表拨至欧姆挡R?1 k?挡，调零。将黑表笔与假 定的控制极相接，红表笔分别与另外两只脚相接。若有一次出现正向导通（即表针往右 摆），则假定的控制极是对的，而导通那次红表笔所接一端为阴极K，另一端则是阳极 A。如果两次均不导通，则说明假定的不是控制极，可重新设定一端为控制极重复上述（结合演操作。 示讲解） 如下图所示，只有黑表笔接第3脚，红表笔接第1脚时，表针才往右摆，出现正向 导通。说明此次黑表笔接的第3脚是控制极，红表笔接的第1脚是阴极，第2脚是阳极。 201

（5）反向阻值峰值电压 这是安全工作的最大电压，一般晶闸管的额定电压就是指峰值电压。

【职业岗位对接】晶闸管的性能检测 ① 万用表拨至欧姆挡R?1 k?挡，调零。黑表笔接阳极，红表笔接阴极，指针应接近?，交换表笔重测，指针也应接近?。 ② 万用表拨至欧姆挡R?1 ?挡，调零。黑表笔接阳极，红表笔接阴极，黑表笔在不断开阳极的情况下同时接触控制极，万用表指针向右偏转到低阻值，表明晶闸管能触发导通。 ③ 在不断开阳极的情况下，断开黑表笔与控制极的接触，万用表指针应保持在原来的低阻值上，表明晶闸管撤去控制信号后仍能维持导通。 ④ 瞬间断开黑表笔与阳极的接触马上再接触在一起，万用表指针应回到?，表明晶闸管瞬间失去阳极电压后阻断。 二、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。如下图所示为双向晶闸管的实物和电路图形符号。 (a) 双向晶闸管实物 (b) 电路图形符号 符号中的T1、T2称为两个主电极，无所谓阳极和阴极之分，其中T1称为第一主电极，T2称为第二主电极，G仍为控制极。 2．导电特性 202

（结合演示讲解） （展示实物）

在双向晶闸管第一主电极和第二主电极之间加上合适的工作电压后，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T2流向T1；若控制极加负极性触发信号，双向晶闸管也导通，电流方向从T1流向T2。由此可见，双向晶闸管控制极G上的触发脉冲极性改变时，就可以控制其导通电流的方向。加在控制极G上的触发脉冲的大小或时间改变时，就能改变其导通电流的大小。 与单向晶闸管的区别是，双向晶闸管G极上触发脉冲的极性改变时，其导通方向就随着极性的变化而改变，从而能够控制交流电负载。而单向晶闸管经触发后只能从阳极向阴极单方向导通，所以晶闸管有单双向之分。 3．双向晶闸管的特点 可控的双向导电开关。 阻断→导通的条件：第二主电极（T2）和控制极（G）相对于第一主电极（T1）的电压同为正或同为负（即UT2T1和UGT1同为正偏或反偏）。 导通→阻断的条件：IT2T1?IH或UT2T1?0。 导通后控制极失去控制作用。 【职业岗位对接】识别双向晶闸管的管脚 项目1：直观识别双向晶闸管的管脚 双向晶闸管的管脚多数是按第一主电极（T1）、第二主电极（T2）、控制极（G）的顺序从左至右排列（电极管脚向下，面对有字符的一面时）。如下图所示。 项目2：万用表判断双向晶闸管的管脚 将万用表拨至电阻挡R×1 Ω挡，调零。分别测量任意两只管脚的电阻，出现小电阻时，没有与表笔相连的管脚是第二主电极T2。假设余下的两只管脚中的一只为控制极G，另一只为T1，黑表笔接T2，红表笔接假设的T1，短接T2和G，如果表针偏转，说明假设正确；如果表针不动，说明假设错误，重新假设后重复上述操作。 【职业岗位对接】双向晶闸管的性能检测 203

（结合实物讲解）

① 万用表拨至电阻挡R?1 k?挡，调零。两表笔分别接第一主电极与第二主电极，表针不动或微动为正常，调换两表笔再测，表针不动或微动为正常。 ② 万用表拨至电阻挡R?1 ?挡，调零。黑表笔接第一主电极，红表笔接第二主电极，将控制极与第二主电极短路一下后离开，万用表应保持几十欧以下的读数；调换两表笔，再次将控制极与第二主电极短路一下后离开，万用表也应保持在几十欧以下的读数。对于小功率双向晶闸管，按以上方法测量，若双向晶闸管一直保持高阻值，则表明此管无法触发导通，管子已损坏。对于中、大功率双向晶闸管，按以上方法测量，若双向晶闸管一直保持高阻值，则有可能是万用表提供的电流小于晶闸管的维持电流IH，所以晶闸管不能触发导通。 ※三、单结晶体管及其应用 晶闸管的导通还必须在控制极加正向触发电压，提供正向触发电压的电路称为触发电路。在这里常用脉冲电压作为触发电压。 1．单结晶体管 （1）结构及符号 （2）组成： ?发射极e?1）三个极：?第一基极b1 ?第二基极b2?2）一个结：PN结 故称单结晶体管或双基极二极管。 图示箭头指向表示电流方向，只流向b1极。 （3）型号： 有BT31、BT32、BT33、BT35等。 （4）等效电路分析： 1）等效电路 204

Rb1——e与b1之间的电阻，它随发射极电流而变，即ie?、Rb1?。 Rb2——e与b2之间的电阻，它与ie无关。 Rbb——两基极间的电阻，且Rbb?Rb1?Rb2。 。 ?——Rb1与Rbb的比值称为分压比，??Rb1/Rb2（一般取值0.3 ～ 0.8之间）E1——是加在b2上的正向电压。 E2——是加在e上的正向电压。 VD——e与b1之间的PN结。 2）若E2很低，VD反偏截止；当E2上升至某数值，VD导通，Rb1突然下降，与此同时，e与b1之间趋向导通（单结晶体管导通）。 3）导通条件： E2??E1?VD(VD为PN结的正向压降，可取0.7 V ) 4）应用：可通过改变E2的大小，来控制单结晶体管的导通与截止，从而在b1输得到脉冲电压。 2．单结晶体管触发电路 （1）电路图 205

（2）工作原理 1）触发脉冲电压的形成： 接通电源，微调电阻RP和R1，电容C充电，电压UC上升，至当上升到单晶结管的导通电压后，单结晶体管导通，C通过R3放电，在R3上形成很窄的正脉冲ub1，随着C的放电，单结晶体管发射极e点电压低于导通值，而截止，放电结束，一个周期结束。随后E继续给C充电，重复上述过程，在R3上便形成了触发脉冲电压。 2）分析： ① 改变RP的阻值大小，即可调整C的充电快慢，从而改变脉冲频率。 ② 时间常数?，当??RC时，触发脉冲后移；当??RC时，触发脉冲前移。 练习 1．晶闸管的特点及其应用，单向晶闸管具有可控制的单向导电特性，它有三个PN结。 2．晶闸管的触发脉冲由单结晶体管及其电路来产生或形成。 3．晶闸管的管脚判别及性能检测。 小结 布置作业 206

课 题 授课班级 了解场效晶体管及其应用特点。 第十章 常用半导体器件 ※知识拓展 场效晶体管 课 型 授课时数 新课 0 教学目标 教学重点 通过实验得出场效应管的特点。 教学难点 场效应管的放大作用。 学情分析 教学效果 教后记 207

A、复习 新授课 B、新课 单结晶体管触发电路原理。 ※知识拓展 场效晶体管 一、场效晶体管的外形、符号、分类 1．外形和电路符号 文字符号用V表示。 2．结构 ?栅极G?三个电极?源极S ?漏极D?3．分类 二、场效晶体管的放大作用 208

（提问） （展示实物） （简单介绍）

RS——场效晶体管的直流偏置电阻，产生静态输出电流ID。 （结合图ID——静态输出电流，IS = ID。 形讲解） UGS——静态栅偏压URS = UG-US = 0 - IS RS = -IDRS。 调整RS可改变UGS，使场效晶体管工作于放大区。所以上图称为自偏压放大电路。 CS——交流旁路电容，相当于共射放大电路中的Ce。 C1、C2——分别为输入端、输出端耦合电容。 RD——漏极电阻，将交流输出电流转换成交流输出信号电压uo?-iDRD。 在输入信号ui的作用下，电路进入动态。改变ui使管子的栅源偏压ugs发生较大变 ?输出。负号表示输出与输 ??RD//RL，从而得到uo??iDRL化，变化的电流通过负载RL 入反相。 三、场效晶体管的主要参数 （1）跨导gm ΔID gm?（mS）ΔUGSU?常数 DS（结合图gm越大，场效晶体管的放大能力越强。 形讲解） （2）夹断电压UP或开启电压UT 当UGS为定值，ID＝0，UGS的值为夹断电压UP，场效晶体管开始导通时的UGS值 称为开启电压UT。 （3）饱和电流IDSS 管子用作放大时的最大输出电流。该值越大，表明信号动态范围越大。 （4）漏源极间穿透电压U(BR)DS 指漏极和源极开始雪崩击穿，ID恒流值急剧增加时的UDS值。 （5）最大耗散功率PDM 这是ID与UDS的最大积的允许值，否则将烧坏管子。 1．场效晶体管是电压控制的器件（晶体管是电流控制的器件）。 2．场效晶体管可以使输出端工作于导通、截止和放大三种状态。 3．如图所示为场效晶体管共源极（相当于晶体管的共射极）放大电路。 209

四、场效晶体管的特点 与晶体管比较有以下特点： （1）控制方式是电压控制，即UGS控制ID。 （2）其放大参数是跨导gm，且gm一般在1 ～ 5 mS。 （3）输入电阻很大，一般在105?～ 107 ?。 （4）工作噪声小，稳定性好，抗辐射能力强。 （5）制作工艺简单。 五、场效晶体管的应用 1．应用范围 集成电路中用得很多，CMOS系列均表示场效晶体管。 2．场效晶体管作为恒流二极管，应用于稳压电路和集成电路。 3．VMOS管 （1）外形及符号 （2）构成： 栅极G（呈V形）采用金属；源极S和漏极D采用半导体；“MOS”就是金属、氧化物、半导体的英文缩写。 （3）应用： 以VMOS管作简易话筒放大器为例。 压电陶瓷电容话筒的输出音频信号输入VMOS管的栅、源极之间，经过放大后送至扬声器Y(RD)，即可得到放大的声音。调节RP使声音最响又不失真即可。 （简单介绍） （简单介绍） 210

实验?2 场效晶体管实验 1．按图接好电路 2．打开电源开关，将示波器预热。 3．当S在图示位置时。 （1）输入频率为1?000?Hz，0.5?V的电压，观察输出电压（看毫伏表和示波器）Uo＝____V。 （2）输入频率为1?000?Hz，1?V的电压，观察输出电压（看毫伏表和示波器）Uo＝____V。 4．将场效晶体管的D与S极对调，重复上述步骤。 5．将开关置于恒流源位置时，重复上述步骤。 通过实验总结 1．当RD一定，UDS一定时，ID随UGS的增大而增大/减小。 2．输出电流ID与Uo有固定/不定关系。 3．对换场效晶体管D与S，输出电压变/不变。 （共同做实验，观察实验现象，提问，归纳结论） 练习 211

小结 场效晶体管的机构、特点及其应用。 布置作业

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