知识归纳
(1)物体按导电性能分为三类:导体、绝缘体和半导体。半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间。常用的半导体材料有硅、锗等。半导体的主要特性有:热敏特性、光敏特性和掺杂持性。
(2)半导体中有两种载流子:自由电子和空穴,自由电子带负电,空穴带正电。在本征半导体中,两种载流子的浓度相等。本征半导体中掺入三价或五价元素杂质,可形成P型半导体或N型半导体。P型半导体主要靠空穴导电;N型半导体主要靠自由电子导电。无论N型半导体还是P型半导体,对外都呈电中性。
(3)把P型半导体和N型半导体通过制造工艺结合在一起可得到PN结。PN结具有单向导电性,即外加正向电压时导通,其电阻很小;外加反向电压时截止,其电阻很大。PN结是构成半导体器件的基础。
(4)二极管由一个PN结构成,其基本特性是单向导电性,利用这种特性可以构成整流、限幅、钳位、检波及续流等应用电路。二极管的性能可用伏安特性来描述,它分为正向特性和反向特性两部分,正向特性存在死区电压(硅管为0.5V,锗管为0.1V)和正向导通电压(硅管约0.7V,锗管约0.3V),反向特性有反向饱和电流和反向击穿电压。其性能还可用技术参数来描述,使用时不能超过参数规定的额度。
除了普通二极管以外,还有许多特殊用途的二极管,如稳压二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管等。
二极管是非线性器件,不同的工作条件,二极管的等效电路不同。所以,分析二极管电路时,一定要注意二极管的工作条件,明确二极管的工作状态。
(5)三极管分为NPN和PNP两种类型。三极管有三个区(发射区、基区、集电区)、两个PN结(发射结、集电结)和三个电极(发射极E、基极B、集电极C)。它是一种双极型的电流控制器件,利用这种控制作用可实现放大。三极管具有电流放大作用的内部条件是:发射区掺杂浓度很高;基区做得很薄,且掺杂浓度很低;集电区结面积大。实现放大作用的外部条件是:发射结正偏,集电结反偏。
三极管组成电路时有共发射极、共基极和共集电极三种组态。共发射极连接时的电流控制作用为:较小的基极电流控制较大的集电极电流,控制能力用电流放大系数β表示,β=ΔIC/ΔIB。其电流分配关系为IE=IB+IC≈IC,IC=βIB。
三极管的输入特性与普通二极管的正向特性相似,输出特性分为三个工作区:截止区、放大区和饱和区,对应三极管的截止、放大和饱和三种工作状态。三极管在三个工作区工作的条件和特点列于表1-4中。
表1-4 三极管在三个区工作的条件和特点
续上表
三极管的参数β表示三极管的电流放大能力;ICBO、ICEO表明三极管的温度稳定性;ICM、PCM、U(BR)CEO等规定了三极管的安全工作范围。
(6)场效应管为单极型电压控制器件,利用uGS控制iD。场效应管分结型和绝缘栅型两类,无论结型还是绝缘栅型场效应管,都有N沟道和P沟道之分,对于绝缘栅型场效应管,又有增强型和耗尽型两种结构,耗尽型MOS管的控制电压uGS可正、可负、可零,使用比较灵活。
场效应管的主要特点是输入电阻高,其性能用转移特性和输出特性来描述,输出特性曲线也有可变电阻区、恒流区和夹断区。用于放大时,场效应管应工作在恒流区。跨导gm=ΔID/ΔUGS是它的重要参数。使用时绝缘栅型场效应管的栅极不可悬空,以免击穿损坏。而结型场效应管的PN结不能加正偏电压。
(7)半导体二极管、三极管和结型场效应管,其结构的实质就是PN结。实际中,除了要不断加强对半导体器件目测识别判断的经验积累外,还要掌握用万用表欧姆挡测PN结正、反向电阻的方法来对半导体器件进行检测判断。