半导体二极管和三极管分析
课件：二极管、三极管、晶闸管知识讲解
vi
＋
D
＋
0
t
vi
RL
vo
6
vo
－
－
0
t
(a)
(b)
稳压
稳压二极管的特点就是反向通电尚 未击穿前，其两端的电压基本保持不变。 这样，当把稳压管接入电路以后，若由 于电源电压发生波动，或其它原因造成
6
电路中各点电压变动时，负载两端的电 压将基本保持不变。 稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字 表示
管加反向电压时，不管控制极加
怎样的电压，它都不会导通，而
处于截止状态，这种状态称为晶
闸管的反向阻断。
主回路加反向电压
c 触发导通 d 反向阻断
可控硅只有导通和关断两种工作状态，它具有 开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化， 此条件见下表
状态
条件
说明
从关断到导通
1、阳极电位高于是阴极电位
2、控制极有足够的正向电压和电流
图a
开关断开
b 正向阻断
（2）触发导通 在图（c）所示
电路中，晶闸管加正向电压，在
控制极上加正向触发电压，此时
指示灯亮，表明晶闸管导通，这
种状态称为晶闸管的触发导通。
（3）反向阻断 在图（d）所示
电路中，晶闸管加反向电压，即
a极接电源负极，k极接电源正极，
此时不论开关s闭合与否，指示
灯始终不亮。这说明当单向晶闸
单向可控硅的结构
不管可控硅的外形如何，它们的管芯都是由P型 硅和N型硅组成的四层P1N1P2N2结构。它有三 个PN结（J1、J2、J3），从J1结构的P1层引 出阳极A，从N2层引出阴级K，从P2层引出控制 极G，所以它是一种四6 层三端的半导体器件。
二极管三极管主要参数
二极管三极管主要参数二极管和三极管是半导体器件中常见的两种元件，它们在电子电路中具有重要的作用。
下面将详细介绍二极管和三极管的主要参数。
一、二极管的主要参数：1.电压额定值：也称为反向工作电压（VR）或正向导通电压（VF），表示二极管在正向和反向工作时能够承受的最大电压。
对于正向工作，一般为0.7V左右，而对于反向工作，一般为数十V至几百V。
2.最大定向电流：指二极管在正向工作时能够承受的最大电流，也称为连续电流（IF），一般为几毫安到几十安。
3.反向漏电流：指二极管在反向工作时的漏电流，也称为反向电流（IR），一般为几微安到几毫安。
4.开启时间和关断时间：也称为导通时间和截止时间，指二极管从关断到开启、从开启到关断的时间，一般为纳秒或微秒级。
5.反向恢复时间：指二极管在从正向工作状态转为反向工作状态时，恢复正常的导通特性所需的时间，一般为纳秒或微秒级。
6.动态电阻：指二极管在正向工作时的电压变化与电流变化的比值，一般在工作点附近呈线性关系。
7.耐压能力：指二极管在正向和反向工作时能够承受的最大电压，一般为几十伏到几百伏。
二、三极管的主要参数：1.当前放大倍数：也称为直流电流放大倍数（hFE）或β值，指输入电流和输出电流之间的比值，一般为几十至几千。
2.基极电流：也称为输入电流（IB），指输入信号经过基极向集电极注入的电流。
3.饱和电流：也称为最大电流（IC），指当三极管的基极电流达到一定值时，集电极电流不能再继续增大的电流值。
4.最大功耗：指三极管能够承受的最大功率，一般为几十毫瓦到几瓦。
5.最大频率：指三极管能够工作的最高频率，一般为几十MHz到几GHz。
6.最小输入电压：指三极管能够正常工作的最小输入电压。
7.最大输入电压：指三极管能够承受的最大输入电压。
三、总结：二极管主要参数包括电压额定值、最大定向电流、反向漏电流、开启时间和关断时间、反向恢复时间、动态电阻和耐压能力。
这些参数主要描述了二极管在正向和反向工作时的性能。
实验一 半导体二极管与三极管的识别与简单测试
图1 二极管外型图 实验一 常用半导体器件的识别与简单测试一． 实验目的1．掌握用万用表判别二极管的极性。
测量二极管的正向压降及稳压管的稳压值。
2．掌握用万用表判别三极管的类型和e 、b 、c 三个管脚。
二． 预备知识半导体二极管和三极管是组成分立元件电子电路的核心器件。
二极管具有单向导电性，可用于整流、检波、稳压、混频电路中。
三极管对信号具有放大作用和开关作用，它们的管壳上都印有规格和型号。
（一）．二极管的识别与简单测试1．普通二极管的识别与简单测试普通二极管一般为塑料封装和金属封装两种，它们的外壳上均印有型号和标记。
标记箭头所指方向为阴极，如图1所示。
国外的产品一般在阴极端印有一个标记。
若遇到型号标记不清或不能确定其极性时，我们可以借助数字万用表的“”档作简单判别。
测量原理：该挡测量时输出一个恒定电流约为1mA ，显示值为二极管正向压降近似值，单位是mV ；显示溢出数“1”，表示无穷大。
具体做法是：用红、黑两表笔分别接触二极管的两个引脚。
假如先显示溢出数“1”(反向)，再交换两表笔．必然为正向测试。
假设显示的读数为617。
这说明：①二极管是好的。
②二极管的正向压降为617mV 即 O.617 V 。
③显示正向压降时，红表笔所接的引脚为二极管的正极，黑表笔所接则为负极。
假如两次测量均显示溢出数“1”或两次均有较小的压降读数的话，表明该二极管已损坏。
在数字万用表中，“”挡和欧姆档红表笔是高电位，黑表笔低电位，正好与指针式模拟万用表相反。
2．特殊二极管的识别与简单测试特殊二极管的种类较多，在此我们只介绍两种常用的特殊二极管。
①．发光二极管(LED)发光二极管通常是用砷化镓、磷化镓等制成的一种新型器件。
它具有工作电压低、耗电少、响应速度快、抗冲击、耐振动、性能好以及轻而小的特点，被广泛应用于单个显示电路或作成七段矩阵式显示器。
而在电路实验中，常用作逻辑显示器。
发光二极管的电路符号如图2（a ）所示。
二极管和三极管工作原理
二极管和三极管工作原理二极管和三极管是我们常见的电子器件，也是电子工程学习的基础。
它们的工作原理十分简单，但又具有一定的神奇之处。
本文将会详细介绍二极管和三极管的工作原理。
一、二极管的工作原理1.材料的类型二极管主要由P型半导体和N型半导体材料构成。
P型材料掺杂了具有正电荷的杂原子，N型材料则掺杂了具有负电荷的杂原子。
2.载流子的扩散二极管两端分别连接P型材料和N型材料，这时，电子就会从N型材料中向P型材料中扩散，同时，空穴也从P型材料中向N型材料中扩散。
由于P型材料中充分掺杂了杂原子，因此空穴非常多，电子相对较少；而N型材料中掺杂的是负电荷杂原子，因此电子非常多，空穴相对较少。
这样，空穴和电子的扩散速度是不同的，导致了两边的电荷不平衡，形成了正负两极。
3.正向和反向偏置当二极管的正极向P型材料连接，负极向N型材料连接时，这就是正向偏置。
在这种情况下，电子和空穴可以更加自由地流动，形成了一个低电阻通路，电流可以通过二极管。
而当二极管的正极与N型材料连接，负极与P型材料连接时，这就是反向偏置。
在这种情况下，P型材料的电子和N型材料的空穴被迫移向中间的P-N结，形成一个高电阻区域，电流无法通过二极管。
二、三极管的工作原理1.结构三极管由三个掺杂不同型号的半导体材料构成，分别是负偏控制区域，正偏控制区域和输出区域。
其中负偏控制区域和输出区域都是N 型材料，而正偏控制区域是P型材料。
2.正向和反向偏置在正向偏置状态下，正偏控制区域的P型材料中注入电子，因此电子流向N型材料的输电区域。
同时，P型材料中的空穴流向基极，经过集电极扩散到输出区域的N型材料中。
这样就形成了从输出区域N 型材料中的电子，向依次进入正偏控制区域P型材料中的基极，再到达负偏区域N型材料中的电流路径，从而放大电流的效果。
而在反向偏置状态下，所有区域中的电子都被迫向正偏控制区域的P型材料中移动，抵消空穴电荷。
这样就形成了一条阻止电流流过集电极的高阻抗路径，从而避免了电路被破坏。
半导体二极管和三极管
（一）理想二极管等效电路
iD 当外加正向电压时，二极
管导通，正向压降uD=0,
D
相当于开关闭合；
当外加反向电压时，二极
管截止，反向电流IR=0，
相当于开关断开。
等效电路
0
uD
特性曲线的近似
(1-30)
(二）考虑正向压降的等效电路
在二极管充分导通且工 作电流不是很大时，可
以 近 似 认 为 UD 为 常 数 ， 用 一 个 直 流 电 压 源 UD
PN 结加上反向电压、反向偏置的意思都是： P区 加负、N 区加正电压。
(1-22)
一、PN 结正向偏置
变薄
+ P
－+ －+ －+ －+
内电场被削弱，多子 的扩散加强能够形成 较大的扩散电流。
_ N
外电场
R
内电场
E
(1-23)
二、PN 结反向偏置
_ P
变厚
－+ －+ －+ －+
பைடு நூலகம்
内电场被被加强，多子
uo
t
(1-36)
例15.2：分析uR、uC的波形 ui
ui
R
uR RL
uR
t
uo t
uo
t
(1-37)
例15.3 设图示电路中的二极管性能均为理想。试判断各电路中
的二极管是导通还是截止，并求出A、B两点之间的电压ＵAB值。
D1
A
D1
A
D2
+
D2
+
R 2KW UAB
V1 15V V2
10V _
B
10V _
二极管 三极管 mos管
二极管三极管 mos管二极管、三极管和MOS管是现代电子技术中常用的三种元件。
它们分别具有不同的特性和应用范围，为电子设备的设计和制造提供了重要的支持和便利。
我们来探讨一下二极管。
二极管是一种具有两个电极的电子元件，由P型半导体和N型半导体组成。
二极管具有单向导电特性，即只允许电流在一个方向上通过。
当二极管的正端施加正电压，负端施加负电压时，电流可以顺利通过；而当施加的电压方向相反时，电流则无法通过。
这一特性使得二极管可以用于电路的整流、开关和保护等方面。
接下来，我们来探讨一下三极管。
三极管是一种具有三个电极的半导体器件，分别为发射极、基极和集电极。
三极管可以通过控制基极电流的大小来控制集电极电流的变化。
三极管有两种工作模式，分别为放大模式和开关模式。
在放大模式下，三极管可以将微弱的输入信号放大成较大的输出信号，常用于放大电路中。
而在开关模式下，三极管可以根据基极电流的变化来控制集电极电流的开关，常用于逻辑电路和开关电源等方面。
我们来探讨一下MOS管。
MOS管是金属氧化物半导体场效应管的简称，由金属栅极、绝缘氧化层和半导体基底构成。
MOS管具有高输入阻抗和低功耗的特点，常用于集成电路中。
MOS管有两种类型，分别为N沟道MOS管和P沟道MOS管，根据其导电性质的不同有所区别。
MOS管可以通过控制栅极电压来改变导电性能，实现电流的放大和开关控制。
MOS管广泛应用于数字电路、模拟电路和功率电子等领域。
总结起来，二极管、三极管和MOS管分别具有不同的特性和应用范围。
二极管可以实现单向导电，用于整流、开关和保护等方面；三极管可以放大和开关控制电流，用于放大电路、逻辑电路和开关电源等方面；MOS管具有高输入阻抗和低功耗，用于集成电路、数字电路、模拟电路和功率电子等领域。
这些电子元件的发展和应用，为现代电子技术的发展和进步提供了重要的支持和推动力。
随着科技的不断创新和发展，相信二极管、三极管和MOS管的应用将会更加广泛和深入。
半导体二极管与三极管
导通压降
外加电压大于死区电压二极管才能导通。
外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。
正向特性
反向特性
特点：非线性
硅0.6~0.8V锗0.2~0.3V
U
I
死区电压
P
N
+
–
P
N
–
+
反向电流 在一定电压 范围内保持 常数。
14.3.2 伏安特性
根据半导体的物理原理，可从理论上分析得到PN结的伏安特性的表达式，此式通常称为二极管方程，即：
指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，IRM受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。
STEP5
STEP4
STEP3
STEP2
STEP1
定性分析：判断二极管的工作状态
导通截止
否则，正向管压降
硅0.6~0.7V锗0.2~0.3V
V阳 =－6 V V阴 =－12 V V阳>V阴 二极管导通 若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB =－ 6V 否则， UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V
例1：
取 B 点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。
在这里，二极管起钳位作用。
例2:
D1承受反向电压为－6 V
流过 D2 的电流为
求：UAB
在这里， D2 起钳位作用， D1起隔离作用。
B
D1
6V
12V
3k
A
D2
UAB
+
–
ui > 8V，二极管导通，可看作短路 uo = 8V ui < 8V，二极管截止，可看作开路 uo = ui
二极管三极管区别
二极管三极管区别一、根本区别二极管与三极管的根本区别在于：二极管有两个脚，三极管三个脚，三极管有电流放大作用（即，基极电流对集电极电流的控制作用。
）二极管没有放大作用，它具有单向导电的特性。
放大：是基极电流对集电极电流的控制作用，表现为：基极的电流变化，反映在集电极就是一个成比例（集电极电流=基极电流乘以三极管的放大倍数）的电流变化。
放大的实质是通过三极管的电流控制功能，从电源获取能量，将基极输入的模拟量放大输出在集电极负载上（电流的变化，在负载上又表现为电压的变化）。
所以，实际放大的是基极输入的模拟量。
二、工作原理的区别二极管是一种具有单向导电的二端器件，有电子二极管和晶体二极管之分，电子二极管现以很少见到，比较常见和常用的多是晶体二极管。
二极管的单向导电特性，几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也非常[1]广泛。
三极管的工作原理三极管是一种控制元件，主要用来控制电流的大小，以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电极输出，发射极接地），当基极电压UB有一个微小的变化时，基极电流IB也会随之有一小的变化，受基极电流IB的控制，集电极电流IC会有一个很大的变化，基极电流IB越大，集电极电流IC也越大，反之，基极电流越小，集电极电流也越小，即基极电流控制集电极电流的变化。
但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多，这就是三极管的放大作用。
IC 的变化量与IB变化量之比叫做三极管的放大倍数β（β=ΔIC/ΔIB, Δ表示变化量。
），三极管的放大倍数β一般在几十到几百倍。
三极管在放大信号时，首先要进入导通状态，即要先建立合适的静态工作点，也叫建立偏置 ,否则会放大失真。
二级管主要就是单向导电性，三极管主要是电压，电流的放大。
三、种类区别晶体管：最常用的有三极管和二极管两种。
三极管以符号BG（旧）或（T）表示，二极管以D表示。
二极管和三极管原理
二极管和三极管原理二极管原理：二极管是一种有两个电极（即阴极和阳极）的半导体器件。
它基于PN结的特性，PN结是由P型半导体和N型半导体直接相接而形成的结构。
在正向偏置电压下，P型半导体为正极，N型半导体为负极，形成正向电流。
而在反向偏置电压下，P型半导体为负极，N型半导体为正极，形成反向电流。
二极管的主要原理是PN结的单向导电性。
当二极管正向偏置时，P区与N区之间的电子就会向前移动，同时空穴则向后移动，形成正向电流。
而在反向偏置时，由于PN结上有一个势垒，阻碍了电子和空穴的移动，所以几乎没有电流通过。
因此，二极管可以用来控制电流的流向。
二极管的特性使其在电子设备中有广泛的应用。
例如，它可以用作整流器，将交流电转换为直流电。
当正弦波信号通过二极管时，只有正半周期能通过，负半周期将被阻止，从而将交流电转换为直流电。
此外，二极管还可用于稳压电路、振荡器等。
三极管原理：三极管是一种三个电极（即基极、发射极和集电极）的半导体器件。
它是由两个PN结（即P型和N型）组成的。
PNP型和NPN型是两种常见的三极管。
PNP型的集电极和基极为负极，发射极为正极；NPN型的集电极和基极为正极，发射极为负极。
三极管的原理是基于PNP或NPN结的放大作用。
当三极管的基极接受到一个小信号电流时，这个电流通过PN结的放大作用，导致大量的电子或空穴流向集电极。
这样，三极管就能够将小信号放大成大信号。
具体来说，当三极管处于截止状态时，集电极和发射极之间的电流非常小。
当三极管处于饱和状态时，集电极和发射极之间的电流非常大。
通过控制基极电流的大小，可以在截止和饱和之间控制三极管的工作状态，从而实现对信号的放大。
三极管具有放大、开关、振荡等功能，因此在电子电路中有广泛的应用。
例如，三极管可以用于构建放大器，将小信号放大到足够大的程度。
此外，它还可以用于逻辑门电路、时钟发生器等。
电路课件第4章半导体二极管、三极管和场效应管
Part
04
场效应管
场效应管的结构与工作原理
结构
场效应管主要由源极、栅极和漏极三个电极组成，其中源极和漏极通常由N型或P型半导 体材料制成，而栅极则由绝缘材料制成。
工作原理
场效应管通过在栅极上施加电压来控制源极和漏极之间的电流，从而实现放大或开关功 能。
场效应管的类型与特性
类型
场效应管有多种类型，如NMOS、PMOS、CMOS等，每种类型具有不同的特性 和应用场景。
三极管的类型与特性
类型
根据材料和结构，三极管可分为 NPN、PNP和硅平面管等类型。
温度特性
三极管的工作受温度影响较大， 温度升高会导致三极管的性能下 降。
特性
不同类型三极管具有不同的特性， 如电流放大倍数、频率响应、功 耗等。
参数
三极管的主要参数包括电流放大 倍数、频率响应、功耗等，这些 参数决定了三极管的应用范围。
特性
场效应管具有输入阻抗高、噪声低、动态范围大等特性，使其在模拟电路和数字 电路中都有广泛的应用。
场效应管的应用
01
02
03
放大器
场效应管可作为放大器使 用，用于放大微弱信号。
开关电路
由于场效应管具有开关特 性，因此可用于开关电路 中实现高速切换。
集成电路
在现代集成电路中，场效 应管已成为主要的元件之 一，用于实现各种逻辑功 能和信号处理。
二极管的类型与特性
类型
硅二极管、锗二极管、肖特基二极管、PIN二极管等。
特性
正向导通压降、反向击穿电压、温度系数等。
二极管的应用
整流
将交流电转换为直流电，如家用 电器中的电源整流器。
稳压
通过串联或并联方式稳定电路中 的电压，如稳压二极管。
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半导体二极管和三极管分析
一、半导体二极管（Diode）
半导体二极管是一种由p型半导体和n型半导体组成的器件。
它具有
一个p-n结，其中p型半导体称为阳极（Anode），n型半导体称为阴极（Cathode）。
半导体二极管可以分为正向偏置和反向偏置两种工作状态。
1.1结构和工作原理
半导体二极管的结构非常简单，它主要由p型半导体和n型半导体组成。
在正向偏置状态下，将p型半导体连接到正电压，n型半导体连接到
负电压。
这样，电子会从n型半导体向p型半导体流动，而空穴则从p型
半导体向n型半导体流动。
这个过程称为正向导通，电流通过二极管，二
极管呈现低电阻状态。
在反向偏置状态下，将n型半导体连接到正电压，p型半导体连接到
负电压。
这样，电子会从p型半导体向n型半导体流动，而空穴则从n型
半导体向p型半导体流动。
这个过程称为反向封锁，导电能力非常弱，二
极管呈现高电阻状态。
1.2应用
1.整流器：半导体二极管可以将交流电转换为直流电。
在这种应用中，电流只能在正向偏置状态下通过。
2.限流器：半导体二极管可以让电流仅以一个方向通过，从而保护其
他电子元件免受过电流的损害。
3.瞬态电压抑制器（TVS）：半导体二极管具有抵抗电压峰值的能力，可以用于保护电路免受电压脉冲和浪涌的损害。
4.发光二极管（LED）：LED是一种可以发出光的半导体二极管。
通
过不同的材料和应用方法，LED可以发出不同颜色和亮度的光。
二、三极管（Transistor）
三极管是一种由三个控制区域组成的半导体器件，它是由两个p-n结
组成的。
三极管有三个电极，分别是发射极（Emitter）、基极（Base）
和集电极（Collector）。
三极管可以分为NPN型和PNP型两种类型。
2.1结构和工作原理
NPN型三极管由两个p型半导体夹着一个n型半导体组成，而PNP型
三极管则由两个n型半导体夹着一个p型半导体组成。
在NPN型三极管中，n型区域是发射极和集电极，p型区域是基极。
在PNP型三极管中，p型
区域是发射极和集电极，n型区域是基极。
三极管的工作原理与二极管类似，但它多了一个控制区域，基极。
当
向基极施加正向电压时，会使得基区变窄，两个p-n结处的耗尽区变小。
而当基极施加反向电压时，会使得基区变宽，两个p-n结处的耗尽区变大。
2.2应用
三极管在电子技术中有着广泛的应用，以下是其中几个常见的应用：
1.放大器：由于三极管具有电流放大的特性，因此它在放大电路中起
到关键作用。
通过控制基极区域的电流，可以实现对信号的放大。
2.开关：三极管可以作为电子开关使用。
当控制电流施加在基极上时，可以控制从发射极到集电极的电流传输。
3.振荡器：三极管可以与其他电子元件组合成振荡电路，产生稳定的
振荡信号。
4.计时器和计数器：三极管可以用于构建计时器和计数器电路，用于控制和记录时间和次数。
综上所述，半导体二极管和三极管是现代电子器件中重要的元件，它们广泛应用于电子技术中。
通过了解它们的结构、原理和应用，可以更好地理解和应用这些器件，为电子技术的发展做出贡献。