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1、晶体管培训本讲稿第一页，共十六页晶体二极管P-N结及其电流电压特性 晶体二极管为一个由 p 型半导体和 n 型半导体形成的 p-n 结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于 p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。本讲稿第二页，共十六页当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流：。晶体二极管当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流 I0。当外加的反向电压高到一定程度时，p-n 结空间电荷层中的电
2、场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。本讲稿第三页，共十六页双极结型三极管双极结型三极管 双极结型三极管相当于两个背靠背的二极管 PN 结。正向偏置的 EB 结有空穴从发射极注入基区，其中大部分空穴能够到达集电结的边界，并在反向偏置的 CB 结势垒电场的作用下到达集电区，形成集电极电流 IC。在共发射极晶体管电路中,发射结在基极电路中正向偏置,其电压 降很小。绝大部分 的集电极和发射极之间的外加偏压都加在反向偏置的集电结上。由于 VBE 很小，所以基极电流约为 IB=5V/50 k =0.1mA。本讲稿第四页，共十六页。如
3、果晶体管的共发射极电流放大系数=IC/IB=100,集电极电流 IC=*IB=10mA。在500的集电极负载电阻上有电压降VRC=10mA*500=5V，而晶体管集电极和发射极之间的压降为VCE=5V，如果在基极偏置电路中叠加一个交变的小电流ib，在集电极电路中将出现一个相应的交变电流ic，有ic/ib=，实现了双极晶体管的电流放大作用。双极结型三极管双极结型三极管 本讲稿第五页，共十六页MOSMOS场效应三极管场效应三极管金属氧化物半导体场效应三极管的基本工作原理是靠半导体表面的电场效应，在半导体中感生出导电沟道来进行工作的。本讲稿第六页，共十六页MOSMOS场效应三极管场效应三极管当栅 G
4、 电压 VG 增大时，p 型半导体表面的多数载流子棗空穴逐渐减少、耗尽，而电子逐渐积累到反型。当表面达到反型时，电子积累层将在 n+源区 S 和 n+漏区 D 之间形成导电沟道。当 VDS 0 时，源漏电极之间有较大的电流 IDS 流过。使半导体表面达到强反型时所需加的栅源电压称为阈值电压 VT。当 VGSVT 并取不同数值时，反型层的导电能力将改变，在相同的 VDS 下也将产生不同的 IDS,实现栅源电压 VGS 对源漏电流 IDS 的控制。本讲稿第七页，共十六页晶闸管晶闸管可控硅亦称晶闸管（Thyristor），是一种四层PNPN 结构器件。它在任何方向上至少有一个反向偏置的PN 结，因此
5、它能在任一方向上阻断电流。同时利用控制极的特性又可方便地控制其导通状态。本讲稿第八页，共十六页晶闸管晶闸管图1可控硅的基本结构与等效电路图2 可控硅的伏安特性 本讲稿第九页，共十六页晶闸管晶闸管ON Semiconductor 众多的可控硅（SCRs）系列产品包括三端双向可控硅开关元件（TRIACs）及可控硅的全系列产品，其特性覆盖如下：正向电流（forward current）从0.6A至55A 阻断电压（blocking voltage）从30V至800V 最低成本的塑料封装，包括完全绝缘的塑壳221C产品。在 ON Semiconductor 新的可控硅产品目录中突出的产品是表现不俗的T
6、0-220 TRIACs 系列产品。例如为汽车控制等应用而设计的MAC8 和MAC12 系列产品;用于点火电路和瞬间短路保护的专用器件;还有能满足在节省空间方面和需要绝缘封装和表面贴片封装方面需要的器件。本讲稿第十页，共十六页在可控硅产品系列中还有：可控硅触发器可控硅抗浪涌器件：本讲稿第十一页，共十六页可控硅触发器（可控硅触发器（Thyristor Triggers）在可控硅的应用中，单结晶体管（UJTs）常用来制作触发器。ON Semiconductors 产品中还拥有专用的可编程的单结晶体管PUT（Programmable Unijunction Transistors）。它既具备可控硅的
7、功能，又可作为单结晶体管使用。改变PUT的控制栅电位，可以调节等效单结晶体管的h，Ip和Iv等参数，因而被称为可编程单结晶体管。由于PUT具有触发灵敏度高、速度快、功耗低和动态电阻小等优点，固而被广泛应用于脉冲电路和可控硅系统。通常它的工作频率范围从0.01Hz 至10KHz，可满足长持续时间的要求。例如2N6027，2N6028等。本讲稿第十二页，共十六页可控硅抗浪涌器件可控硅抗浪涌器件(Thyristor Surge Suppressors)On Semiconductor公司还提供高压双向抗浪涌器件(High Voltage Bidirectional Surge Protection
8、devices)。这类可控硅抗浪涌器件的工作方式类似于一个双向可控硅，在任一方向外加电压超过击穿电压后，器件均处于低电压的开通状态。该器件主要用于防止由于闪电、互感以及电路短路等意外情况发生时对敏感电路造成的过压损伤，它们是种瞬间短路保护器。当浪涌电流降至低于正常工作电流时，器件工作状态转换为关闭状态。本讲稿第十三页，共十六页齐纳二极管齐纳二极管 齐纳二极管是一种高掺杂二极管。当齐纳二极管PN结的外加反偏电压足够高时，其PN结势垒很陡，水平禁带很窄，大量电子可以利用隧道效应（Tunneling Mechanism）穿越势垒成为自由导电电子，形成巨大的反向击穿电流。在电路中，常利用其很抵的动态电
9、阻来实现很强的负反馈，从而达到稳定电压的作用。即齐纳二极管常用作稳压二极管。本讲稿第十四页，共十六页抗浪涌二极管抗浪涌二极管 抗浪涌二极管的外型及典型的抗浪涌抗浪涌二极管的外型及典型的抗浪涌电流特性如图所示电流特性如图所示 本讲稿第十五页，共十六页ON Semiconductor ON Semiconductor 标准化的抗浪涌二极管（标准化的抗浪涌二极管（TVSTVS）和齐纳二极管已形成产业界的发明主线。）和齐纳二极管已形成产业界的发明主线。用户可根据需要查核以下特性：用户可根据需要查核以下特性：齐纳管齐纳管(Zener)(Zener)：额定功率从额定功率从0.25W0.25W至至5.0W
10、5.0W 击穿电压从击穿电压从1.81.8伏至伏至400400伏（约以伏（约以10%10%为一等级）为一等级）标准的齐纳二极管的公差为标准的齐纳二极管的公差为5%5%。抗浪涌二极管（抗浪涌二极管（TVSTVS）：）：额定功率从额定功率从 24W 24W 至至 1500W 1500W，电压从，电压从 6.2 6.2 伏至伏至 250 250 伏伏 众多的抗浪涌二极管都通过了众多的抗浪涌二极管都通过了 UL UL 认定认定 所有直轴线式封装和表面贴片封装均有带式或卷盘式可供选择所有直轴线式封装和表面贴片封装均有带式或卷盘式可供选择 许多抗浪涌二极管是以双向器件出售（可作限幅器，削波器使用）许多抗浪涌二极管是以双向器件出售（可作限幅器，削波器使用）多种多样的封装材料及方式，可供选择的范围有：多种多样的封装材料及方式，可供选择的范围有：-塑料封装，低成本，表面有凹凸塑料封装，低成本，表面有凹凸 -玻璃封装，低成本，高可靠性玻璃封装，低成本，高可靠性 -具有设计技术水平的表面贴片封装具有设计技术水平的表面贴片封装 齐纳二极管封装形式有直轴引线式和表面贴片式两种齐纳二极管封装形式有直轴引线式和表面贴片式两种 抗浪涌二极管封装形式有：直轴线式、表面贴片式和多器件封装等抗浪涌二极管封装形式有：直轴线式、表面贴片式和多器件封装等 齐纳二极管齐纳二极管 本讲稿第十六页，共十六页