第4章 二极管和晶体管

第四章晶闸管及其应用第一节晶闸管的构造、工作原理、特性和参数晶闸管—可控硅，是一种受控硅二极管。

优点：体积小、重量轻、耐压高、容量大、响应速度快、控制灵活、寿命长、使用维护方便。

缺点：大多工作与断续的非线性周期工作状态，产生大量谐波干扰电网；过载能力和抗扰能力较差、控制电路复杂。

（由于技术进步，近年有改善）1.1晶闸管的基本结构：晶闸管是具有三个PN结的四层结构,其外形、结构及符号如图。

1.2晶闸管的工作原理在极短时间内使两个三极管均饱和导通，此过程称触发导通。

晶闸管导通后，去掉EG ，依靠正反馈，仍可维持导通状态。

晶闸管导通必须同时具备两个条件：1. 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电压。

2. 晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电压或正向脉冲(正向触发电压)。

晶闸管导通后，控制极便失去作用。

依靠正反馈，晶闸管仍可维持导通状态。

晶闸管关断的条件：1. 必须使可控硅阳极电流减小,直到正反馈效应不能维持。

2. 将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极间加反向电压。

1.3晶闸管的伏安特性静态特性承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通；晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用；要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。

晶闸管的阳极伏安特性是指晶闸管阳极电流和阳极电压之间的关系曲线，如图3所示。

其中：第I象限的是正向特性；第III象限的是反向特性图3 晶闸管阳极伏安特性I G2>I G1>I GI G=0时，器件两端施加正向电压，正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过，正向电压超过临界极限即正向转折电压U bo，则漏电流急剧增大，器件开通。

这种开通叫“硬开通”，一般不允许硬开通；随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低；导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿；晶闸管本身的压降很小，在1V左右；导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值I H以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。

第四章常用半导体4.1 半导体的基本知识选择题：1.PN结的基本特性是：（ B ）A.半导性B.单向导电性C.电流放大性D.绝缘性正确答案是B，本题涉及的知识点是：PN结的基本特性。

2. 半导体中少数载流子在内电场作用下有规则的运动称为：（ B ）A.扩散运动B.漂移运动C.有序运动D.同步运动正确答案是B，本题涉及的知识点是：PN结的形成相关知识。

3. 在PN结中由于浓度的差异，空穴和电子都要从浓度高的地方向浓度低的地方运动，这就是：（ A ）A.扩散运动B.漂移运动C.有序运动D.同步运动正确答案是A，本题涉及的知识点是：PN结的形成相关知识。

6. N型半导体和P型半导体是利用了本征半导体的如下哪个特性（C）A．热敏性 B. 光敏性 C. 掺杂性正确答案是C，本题涉及的知识点是：本征半导体特性知识。

7. N型半导体是在本征半导体掺入（A ）A．5价元素 B. 3价元素 C. 导电杂质正确答案是A，本题涉及的知识点是：N型半导体的掺杂知识。

8. P型半导体是在本征半导体掺入（B ）A．5价元素 B. 3价元素 C. 导电杂质正确答案是B，本题涉及的知识点是：P型半导体的掺杂知识。

9. N型半导体中多数载流子是（A ）A．自由电子 B. 空穴 C. 自由电子和空穴 D.电子正确答案是A，本题涉及的知识点是：N型半导体的多数载流子知识。

10. P型半导体中多数载流子是（B ）A．自由电子 B. 空穴 C. 自由电子和空穴 D.电子正确答案是B，本题涉及的知识点是：P型半导体的多数载流子知识。

4.2 半导体二极管选择题：4.如图所示电路，输入端A的电位U A＝+3V，B点的电位U B＝0V，电阻R接电源电压为-15V，若不计二极管的导通压降，输出端F的电位U F为：（ A ）A ．3V B. 0V C. 1.5V D . -16V正确答案是A ，本题涉及的知识点是：二极管优先导通问题。

5.如图所示电路，输入端A 的电位U A ＝+3V ，B 点的电位U B ＝0V ，电阻R 接电源电压为-15V ，若二极管的导通压降为0.7V ，输出端F 的电位U F 为： （ C）A ．3V B. 0V C. 2.3V D . -16V正确答案是C ，本题涉及的知识点是：二极管优先导通问题。

晶体管和⼆极管区别晶体管和⼆极管区别⾸先说明⼀下：晶体管，就是指的半导体器件，⼆极管也是晶体管⾥的⼀种。

下⾯我们详细介绍⼀下⼆极管和三极管的特性及功能原理。

半导体⼆极管及其特性 半导体⼆极管按其结构和制造⼯艺的不同，可以分为点接触型和⾯接触型两种。

点接触⼆极管是在P型硅晶晶体或N型锗晶体的表⾯上，安装上⼀根⽤钨或⾦丝做成的触针，与晶体表⾯接触⽽成，然后加以电流处理，使触针接触处形成⼀层异型的晶体。

很据所⽤⾦属丝的不同，分别称之为钨键⼆极管和⾦键⼆极管。

国产2APl⼀7和2APll—17型半导体⼆极管即属此类。

但前者触针是钨丝，后者是⾦丝。

⾯接触型⼆极管多数系⽤合⾦法制成。

在N型锗晶体的表⾯上安放上⼀块铟，然后在⾼温下使⼀部分锗熔化于铟内。

接着将温度降低，使熔化于姻内的锗⼜沉淀⽽出，形成P型晶体。

此P 型晶体与末熔化的N型晶体组成P—N结。

点接触型半导体⼆极管具有较⼩的接触⾯积，因⽽触针与阻挡层间的电容饺⼩(约1微微法)；⽽⾯接触型⼆极管的极间电容较⼤，约为15⼀20微微池。

因此，前者适合于在频率较⾼的场合⼯作，⽽后者只适宜于频率低于50千赫以下的地⽅⼯作；另外前者允许通过的电流⼩，在⽆线电设备中宜作检波⽤，后者可通过较⼤之电流，多⽤于整流。

常⽤的半导体⼆极管其特性指标参数意义如下： 1.⼯作频率范围f(MHz)：指由于P—N结电容的影响，⼆极管所能应⽤的频率范围。

2.最⼤反向电压Vmax(V)：指⼆极管两端允许的反向电压，⼀般⽐击穿电压⼩。

反向电压超过允许值时，在环境影响下，⼆极管有被击穿的危险。

3.击穿电压VB(V)：当⼆极管逐渐加上⼀定的反向电压时，反向电流突然增加，这时的反向电压叫反向击穿电压。

这时⼆极管失去整流性能。

4.整流电流I(mA)I指⼆极管在正常使⽤时的整流电流平均值。

晶体三极管的结构和类型 晶体三极管，是半导体基本元器件之⼀，具有电流放⼤作⽤，是电⼦电路的核⼼元件。

第四章晶体二极管和二极管整流电路第一节晶体二极管（第一课时）一、选择题1、当晶体二极管的PN结导通后参加导电的是（）A.少数载流子B.多数载流子B.既有少数载流子又有多数载流子2、半导体中的空穴和自由电子数目相等，这样的半导体称为（）A.P型半导体B.本征半导体C.N型半导体二、填空题1、半导体是一种导电能力介于和之间的物体。

2、PN结具有的性能，即：加电压时PN结导通；加的电压时PN结截止。

三、解答题1、图所示的电路中，哪些灯泡能发亮？第一节晶体二极管（第二课时）一、选择题1、晶体二极管的正极电位是-10V，负极电位是-5V，则该二极管处于（）A. 零偏B. 反偏C. 正偏2、面接触型晶体二极管比较适用于（）A.小信号检波B.大功率整流C.大电流开关3、用万用表欧姆挡测量小功率晶体二极管性能好坏时，应该把欧姆挡拨到（）A. R×100Ω或R×1kΩ挡B. R×1Ω挡C. R×10kΩ挡4、当晶体二极管工作在伏安特性曲线的正向特性区，而且所受正向电压大于其门槛电压，则晶体二极管相当于（）A.大电阻B.断开的开关C.接通的开关5、当硅二极管加上0.3V的正向电压时，该二极管相当于（）A.小阻值电阻B.阻值很大的电阻C.内部短路二、填空题1、当晶体二极管导通后，则硅二极管的正向压降为V，锗二极管的正向压降为V。

2、晶体二极管因所加电压过大而。

并出现的现象，称为热击穿。

3、下面每小题后面的括号内，提供几种答案，选择正确的填在相应的横线上。

（1）简单的把一块P型半导体和一块N型半导体接触在一起形成PN结？（能；不能；不一定）（2）二极管导通时，则二极管两端所加的是电压。

（正向偏置；反向偏置；无偏置）（3）当二极管两端的正向偏置电压增大于电压时，二极管才能导通。

（击穿；饱和；门槛）（4）二极管两端的反向偏置电压增高时，在达到电压以前，通过的电流很小。

（击穿；最大；短路）第二节二极管整流电路1、在如图所示的电路中，试分析输入端a、b间输入交流电压υ时，通过R1、R2两电阻上的是交流电，还是直流电？2、若将单相桥式电路接成如图的形式，将会出现什么结果，应如何改正？3、如图所示两个电路中，设V1、V2均为理想二极管（即正向导通时其正向电阻和正向压降为零，反向截止时其反向电阻无穷大的二极管），试判断两图中的二极管是截止的还是导通的，A、B两端的电压V AB=？C、D端的电压V CD=？4、画出半波整流电路图。

二极管和晶体管
二极管和晶体管都是电子元件,常用于电路中控制电流的流动。

二极管是一种电子元件,可以单向导电,即当正极连接到二极管的“+”端时,负极连接到二极管的“-”端时,二极管会导通,而当反向电压作用于二极管上时,它并不会导通。

二极管通常用于控制电流的流动,例如在电路中的开关控制和稳压器中。

晶体管是一种双极型电子元件,由三个区域组成:基区、发射区和集电极。

当电压作用于基区时,它会形成一个电子流,经过发射极流向集电极。

晶体管可以用于控制电流的流动和放大信号,它的放大倍数很高,因此被广泛应用于电子设备中。

二极管和晶体管都有各自的优点和缺点,例如二极管可以单向导电,但晶体管的放大倍数更高。

在实际应用中,二极管和晶体管需要根据具体情况进行选择和使用。

二级管：最简单的电子管。

有屏极（即阳极）和丝极（即阴极），用于交流电的整流或无线电的检波。

有时也把晶体二极管简称为二极管。

二极管，（英语：Diode）,电子元件当中，一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过（称为顺向偏压），许多的使用是应用其整流的功能。

而变容二极管（Varicap Diode）则用来当作电子式的可调电容器。

大部分二极管所具备的电流方向性我们通常称之为整流功能。

二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过（称为顺向偏压），反向时阻断（称为逆向偏压）。

因此，二极管可以想成电子版的逆止阀。

早期的真空电子二极管；它是一种能够单向传导电流的电子器件。

在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的传导性。

一般来说，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。

在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。

当外加电压等于零时，由于p-n结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。

早期的二极管包含“猫须晶体”(‘C at’s Whisker’ Crystals）”以及真空管（英国称为“热游离阀（Thermionic Valves）”）.现今最普遍的二极管大多是使用半导体材料如硅和锗。

第四章晶体二极管与晶体三极管本章概述：晶体管是采用半导体晶体材料（如硅、锗、砷化镓等）制成的，在电子产品中应用十分广泛。

本章从二、三极管的型号、分类、外形识别及检测等多个方面，对常用二、三极管进行了较为详细和系统的讲解。

第一节晶体二极管和晶体三极管的型号命名方法一、中华人民共和国国家标准（GB249-74）国标（GB249-74）半导体器件型号命名由五部分组成，见表4-1。

表4-1 国标半导体器件型号命名方法例如：锗PNP高频小功率管为3AG11C，即３（三极管）Ａ（PNP型锗材料）Ｇ（高频小功率管）１１（序号）Ｃ（规格号）二、美国电子半导体协会半导体器件型号命名法表4-2 美国电子半导体协会半导体器件型号命名法三、日本半导体器件型号命名方法表4-3 日本半导体器件型号命名方法第二节半导体器件的外形识别一、晶体二极管的外形识别1.晶体二极管的结构与特性定义：晶体二极管由一个PN结加上引出线和管壳构成。

所以，二极管实际就是一个PN结。

电路图中文字表示符号为用V表示。

基本结构：PN结加上管壳和引线，就成为了半导体二极管。

图4-1 二极管的结构和电路符号二极管最主要的特性是单向导电性，其伏安特性曲线如图4-2所示。

1）正向特性当加在二极管两端的正向电压（P为正、N为负）很小时（锗管小于0.1伏，硅管小于0.5伏），管子不导通，处于“截止”状态，当正向电压超过一定数值后，管子才导通，电压再稍微增大，电流急剧暗加（见曲线I段）。

不同材料的二极管，起始电压不同，硅管为0.5-0.7伏左右，锗管为0.1-0.3左右。

2）反向特性二极管两端加上反向电压时，反向电流很小，当反向电压逐渐增加时，反向电流基本保持不变，这时的电流称为反向饱和电流（见曲线II段)。

不同材料的二极管，反向电流大小不同，硅管约为1微安到几十微安，锗管则可高达数百微安，另外，反向电流受温度变化的影响很大，锗管的稳定性比硅管差。

3）击穿特性当反向电压增加到某一数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿。

第4章半导体器件习题解答习题4.1计算题4.1图所示电路的电位U Y 。

（1）U A =U B =0时。

（2）U A =E ，U B =0时。

（3）U A =U B =E 时。

解：此题所考查的是电位的概念以及二极管应用的有关知识。

假设图中二极管为理想二极管，可以看出A 、B 两点电位的相对高低影响了D A 和D B 两个二极管的导通与关断。

当A 、B 两点的电位同时为0时，D A 和D B 两个二极管的阳极和阴极（U Y ）两端电位同时为0，因此均不能导通；当U A ＝E ，U B ＝0时，D A 的阳极电位为E ，阴极电位为0（接地），根据二极管的导通条件，D A 此时承受正压而导通，一旦D A 导通，则U Y ＞0，从而使D B 承受反压（U B ＝0）而截止；当U A ＝U B ＝E 时，即D A 和D B 的阳极电位为大小相同的高电位，所以两管同时导通，两个1k Ω的电阻为并联关系。

本题解答如下：（1）由于U A ＝U B ＝0，D A 和D B 均处于截止状态，所以U Y ＝0；（2）由U A ＝E ，U B ＝0可知，D A 导通，D B 截止，所以U Y ＝Ω+Ω⋅Ωk k E k 919＝109E ；（3）由于U A ＝U B ＝E ，D A 和D B 同时导通，因此U Y ＝Ω+Ω×⋅Ω×k k E k 19292＝1918E 。

4.2在题4.2图所示电路中，设VD 为理想二极管，已知输入电压u I 的波形。

试画出输出电压u O 的波形图。

题4.1图题4.2图解：此题的考查点为二极管的伏安特性以及电路的基本知识。

首先从（b）图可以看出，当二极管D 导通时，电阻为零，所以u o ＝u i ；当D 截止时，电第4章半导体器件习题解答阻为无穷大，相当于断路，因此u o ＝5V，即是说，只要判断出D导通与否，就可以判断出输出电压的波形。

要判断D 是否导通，可以以接地为参考点（电位零点），判断出D 两端电位的高低，从而得知是否导通。

二极管和晶体管的关系嘿，大家好，今天咱们来聊聊二极管和晶体管的那些事儿。

说起这俩玩意儿，可能很多小伙伴会想：“这不就是电子元件吗，有啥好说的？”但是，兄弟姐妹们，这两者之间的关系可不是简单的一加一那么简单。

咱们一起来捋一捋，看看它们在电子世界里是怎么扮演角色的。

二极管。

哎，二极管可真是个小能手，它的工作原理简单得让人惊讶。

你想象一下，它就像是个单行道的警察，只允许电流朝一个方向流动，反方向的电流就得乖乖停下。

这样一来，二极管的作用可就明显了，帮着把电流的方向给固定住，避免那些不必要的麻烦。

你要是把它放在电路里，就像是在给电流设了个门槛，谁都别想轻易乱来。

这一招特别适合那些需要稳稳的电流的场合，比如整流电路，听起来是不是有点酷？说完二极管，我们再来聊聊晶体管。

哎哟，晶体管可不一般，它的作用可就丰富多了。

想象一下，晶体管就像是一个调音师，可以把信号放大、切换，甚至控制电流。

你想要让声音变大、变小，晶体管一出手，立马搞定。

咱们平常用的各种电子设备，比如手机、电视，背后都有晶体管在默默工作，真是个不起眼但超有用的小家伙。

就好像一位默默无闻的英雄，平时不太显眼，但关键时刻总能派上用场。

有趣的是，二极管和晶体管之间其实还有点血缘关系，二者都是半导体材料制成的。

二极管就像是晶体管的哥哥，晶体管是从二极管演变而来的。

说白了，二极管是晶体管的前身，是晶体管的启蒙老师。

没有二极管，就没有晶体管的今天，二者之间就像是亲兄弟，缺一不可。

再说说它们在电路里的配合。

你看，二极管和晶体管就像是一对搭档，配合得可默契了。

二极管负责把电流的方向固定住，晶体管则负责放大和调控，这样一来，整个电路就变得活灵活现，运转得像一台精密的机器。

它们之间的协作，让整个电子世界变得更高效，真是“相辅相成，缺一不可”。

再来讲讲二极管的种类，种类繁多得让人眼花缭乱。

你可能听说过整流二极管、齐纳二极管等等，这些都是根据不同的应用场合来分类的。

每种二极管都有自己的“拿手绝活”，就像每个人都有自己擅长的领域。

二极管pnp和npn高电频
P型晶体管（PNP）和N型晶体管（NPN）是两种常见的双极型
晶体管。

它们在高频电路中的应用有着一些共同点，也有一些区别。

首先，让我们讨论它们的共同点。

PNP和NPN晶体管都可以用
于高频电路，因为它们都具有快速开关特性和较高的频率响应。

在
高频电路中，这两种晶体管都可以用作放大器、开关和其他电路功能。

然而，它们也有一些区别。

在高频电路中，NPN晶体管通常比PNP晶体管更常见。

这是因为NPN晶体管的载流子迁移速度比PNP
晶体管更快，从而使其在高频应用中具有更好的性能。

此外，NPN
晶体管的噪声特性通常也比PNP晶体管更好。

另一个区别是在高频电路中的布局和连接方式。

在RF（射频）
电路中，NPN晶体管通常被配置为共集极放大器，而PNP晶体管则
通常被配置为共基极放大器。

这是因为在RF电路中，共集极结构提
供了更好的高频性能，而共基极结构则更适合PNP晶体管的特性。

总的来说，无论是PNP还是NPN晶体管，在高频电路中都有其
特定的应用和优势。

选择哪种晶体管取决于具体的电路设计要求和性能指标。

在实际应用中，工程师需要综合考虑这些因素来选择最合适的晶体管类型。