《分立器件特性》PPT课件.ppt

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1、第第2 2章章 分立器件的特性分立器件的特性2.1 2.1 特殊用途的二极管特殊用途的二极管 2.2 2.2 双结型晶体管双结型晶体管2.3 2.3 场效应管的特性场效应管的特性2.4 2.4 可控硅及双向可控硅可控硅及双向可控硅2.1 2.1 特殊用途的二极管特殊用途的二极管 2.1.1 2.1.1 半导体分立器件的分类半导体分立器件的分类 2.1.2 2.1.2 普通二极管普通二极管 2.1.3 2.1.3 特殊二极管特殊二极管 2.1.1 半导体分立器件的分类半导体分立器件的分类1.分类：分类：通常二极管以应用分类；三极管以功率、通常二极管以应用分类；三极管以功率、频率分类；晶闸管以特性

2、分类；而场效应管则以结频率分类；晶闸管以特性分类；而场效应管则以结构特点分类，具体分类如下：构特点分类，具体分类如下：(1)(1)半导体二极管半导体二极管普通二极管（整流、检波、稳压、恒流、开关二极管等）普通二极管（整流、检波、稳压、恒流、开关二极管等）特殊二极管（微波、变容、雪崩、特殊二极管（微波、变容、雪崩、PINPIN二极管等）二极管等）敏感二极管（光敏、温敏、湿敏、压敏、磁敏等）敏感二极管（光敏、温敏、湿敏、压敏、磁敏等）发光二极管发光二极管(2)(2)双极型晶体管双极型晶体管锗管（高频小功率管、低频大功率管）锗管（高频小功率管、低频大功率管）硅管（低频大功率管、大功率高压管；高频小功

3、率管、硅管（低频大功率管、大功率高压管；高频小功率管、超高频小功率管、高速开关管；低噪声管、微波低噪声超高频小功率管、高速开关管；低噪声管、微波低噪声管、超管、超管；高频大功率管、微波功率管；专用器件：管；高频大功率管、微波功率管；专用器件：单结晶体管、可编程序单结晶体管）单结晶体管、可编程序单结晶体管）(3)(3)晶闸管（单向晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管、晶闸管（单向晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管、特殊晶闸管）特殊晶闸管）(4)(4)场效应晶体管场效应晶体管结型（硅管、砷化镓管）结型（硅管、砷化镓管）MOSMOS（硅）（耗尽型、增强型）（硅）（耗尽型、增强型）2.2.集成电路集成电路(

4、1)(1)按制造工艺和结构分：有半导体集成电路、膜（厚、按制造工艺和结构分：有半导体集成电路、膜（厚、薄）集成电路、混合集成电路。薄）集成电路、混合集成电路。(2)(2)按集成度分：集成度指一个硅片上含有元件数目。有按集成度分：集成度指一个硅片上含有元件数目。有小、中、大、超大规模。小、中、大、超大规模。(3)(3)按应用领域分：同一功能的集成电路按应用领域规定按应用领域分：同一功能的集成电路按应用领域规定不同的技术指标，而分为军用品、工业用品和民用品不同的技术指标，而分为军用品、工业用品和民用品（商用）三大类。（商用）三大类。(4)(4)按使用功能分：有音频按使用功能分：有音频/视频电路、数

5、字电路、线性视频电路、数字电路、线性电路、微处理器、存储器、接口电路、光电电路等。电路、微处理器、存储器、接口电路、光电电路等。(5)(5)按半导体工艺分：双极型电路；按半导体工艺分：双极型电路；MOSMOS电路；双极型电路；双极型MOSMOS电路电路 (6)(6)专用集成电路（专用集成电路（ASICASIC）2.1.2 普通二极管普通二极管1.1.半导体二极管半导体二极管(a)(a)硅管的伏安特性硅管的伏安特性 (b)(b)锗管的伏安特性锗管的伏安特性 2.2.主要参数主要参数(1)(1)最大整流电流最大整流电流IFIF：二极管长期运行时，允许通过的最大正向平：二极管长期运行时，允许通过的最

6、大正向平均电流。均电流。(2)(2)反向电流反向电流IRIR：承受反向工作电压而未被反向击穿时反向电流值。：承受反向工作电压而未被反向击穿时反向电流值。它的值越小，表明管子的单向导电特性越好。它的值越小，表明管子的单向导电特性越好。(3)(3)最高反向工作电压最高反向工作电压URMURM：工作时两端所允许加的最大反向电压。：工作时两端所允许加的最大反向电压。通常为反向击穿电压的一半，以保证管子安全工作，防止击穿。通常为反向击穿电压的一半，以保证管子安全工作，防止击穿。(4)(4)最高工作频率最高工作频率fMfM：PNPN结具有电容效应，它的存在限制了二极管结具有电容效应，它的存在限制了二极管工

7、作频率。如果通过管子的信号频率超过管子的工作频率。如果通过管子的信号频率超过管子的fMfM，则结电容的容，则结电容的容抗变小，高频电流将直接从结电容通过，管子的单向导电性变差。抗变小，高频电流将直接从结电容通过，管子的单向导电性变差。(5)(5)方向恢复时间方向恢复时间trrtrr：指二极管由导通突然反向时，反向电流由很：指二极管由导通突然反向时，反向电流由很大衰减到接近反向饱和电流时所需要的时间，一般为纳秒级。大功大衰减到接近反向饱和电流时所需要的时间，一般为纳秒级。大功率开关管工作在高频时，此项指标至为重要。率开关管工作在高频时，此项指标至为重要。3.3.应用应用 利用二极管的单向导电性，

8、可以组成整利用二极管的单向导电性，可以组成整流、限幅、钳位、检波及续流等应用电路。流、限幅、钳位、检波及续流等应用电路。(1)(1)整流作用整流作用单相半波整流电路单相半波整流电路 副边电压为副边电压为u2u2。输出。输出电压的平均值为：电压的平均值为：输出电流的平均值：输出电流的平均值：二极管承受的最大反向电压就是变压器副二极管承受的最大反向电压就是变压器副边的降值电压：边的降值电压：桥式整流电路桥式整流电路(2)(2)限幅作用限幅作用设设D D为理想二极管，即忽略二极为理想二极管，即忽略二极管正向压降和反向电流。管正向压降和反向电流。当当uiEuiE，二极管导通，其正向压，二极管导通，其正

9、向压降为零，所以降为零，所以uo=Euo=E，当当uiEuiE，二极管截止，电路中，二极管截止，电路中 电流为零，电流为零，uR=0uR=0，所以，所以o=uio=ui。(3)(3)钳位作用钳位作用 只要二极管只要二极管D D处于导通状处于导通状态，不论负载态，不论负载RLRL改变多少，电改变多少，电路的输出端电压路的输出端电压uouo始终等于始终等于UG+UDUG+UD，其中，其中UDUD为二极管的导为二极管的导通电压。通电压。(4)(4)检波电路检波电路 为防止电感元件换路出现高电压而并接一个二极管的电路称为防止电感元件换路出现高电压而并接一个二极管的电路称之为续流二极管电路。如图所示，正

10、常工作时，续流二极管不之为续流二极管电路。如图所示，正常工作时，续流二极管不导通，当电感与电压断开瞬时，电感电流仍维持原大小并按原方导通，当电感与电压断开瞬时，电感电流仍维持原大小并按原方向继续流动，此时续流二极管为电感提供了放电通路。放电时电向继续流动，此时续流二极管为电感提供了放电通路。放电时电感两端电压始终等于续流二极管的正向电压，避免了电感上出现感两端电压始终等于续流二极管的正向电压，避免了电感上出现高电压。高电压。(5)(5)续流二极管电路续流二极管电路2.1.3 特殊二极管特殊二极管1.1.稳压管稳压管(1)(1)主要参数：主要参数：稳定电压稳定电压UZUZ：指稳压管在正常工作时管

11、子的端电压，过去由于制造：指稳压管在正常工作时管子的端电压，过去由于制造工艺的分散性，同一型号稳压管的稳定电压有差别，手册给出的是工艺的分散性，同一型号稳压管的稳定电压有差别，手册给出的是一个范围，例如一个范围，例如ICW59ICW59型稳压管型稳压管UZ=10UZ=10。但现在因制造工艺技术的。但现在因制造工艺技术的进步，稳压管可做得较准确。进步，稳压管可做得较准确。UZUZ的值已按的值已按E24E24。稳定电流稳定电流I ZI Z：保证稳压管正常稳压性能的最小工作电流。当工作：保证稳压管正常稳压性能的最小工作电流。当工作电流低于电流低于I ZI Z时，稳压效果变差。时，稳压效果变差。动态电

12、阻动态电阻rZrZ：指稳压管在正常反向击穿区内，电压变化量与电流变：指稳压管在正常反向击穿区内，电压变化量与电流变化量的比值。化量的比值。rZrZ是衡量稳压性能好坏的指标，击穿区特性愈陡，则是衡量稳压性能好坏的指标，击穿区特性愈陡，则rZrZ愈小，稳压性能愈好。愈小，稳压性能愈好。额定功耗额定功耗P ZP Z：指稳定电压：指稳定电压UZUZ与最大稳定电流的乘机。是由稳压管与最大稳定电流的乘机。是由稳压管允许温升所决定的参数，工作时的功率若超过此值，稳压管将出现允许温升所决定的参数，工作时的功率若超过此值，稳压管将出现热击穿烧坏。热击穿烧坏。(2)(2)应用应用 如图所示。当负载电阻如图所示。当

13、负载电阻RLRL不变时，设输入电压不变时，设输入电压uIuI由于电由于电网电压波动而升高，这将引起网电压波动而升高，这将引起DZDZ两端电压、也就是输出电压两端电压、也就是输出电压UoUo升高，根据稳压管特性可知，升高，根据稳压管特性可知，DZDZ电压少许增加将导致流经电压少许增加将导致流经DZDZ电流电流I2I2剧烈增加，使总电流剧烈增加，使总电流I1I1大大增加，这样大大增加，这样R R上的压降上的压降URUR也也有较大的增加，即有较大的增加，即uIuI的升高大的升高大部分降在部分降在R R上，使上，使Uo=uIURUo=uIUR增增加的很少，基本保持不变。同加的很少，基本保持不变。同样，

14、当输入电压样，当输入电压uIuI由于波动下由于波动下降，降，UoUo下降的也很少，也能基下降的也很少，也能基本保持不变。本保持不变。iZ/mAuZ/VO UZ IZmin IZmax UZ IZ IZ2.2.变容二极管（压变电容器）变容二极管（压变电容器）压变电容器实际上是工作压变电容器实际上是工作于反向偏压区的二极管，其应于反向偏压区的二极管，其应用主要在高频场合下，包括振用主要在高频场合下，包括振荡器的自动调谐和调频，如作荡器的自动调谐和调频，如作为电视机调谐回路的压控可变为电视机调谐回路的压控可变电容器，以实现用电压来改变电容器，以实现用电压来改变频道。频道。3.3.光电二极管（光敏二极

15、管）光电二极管（光敏二极管）当光线照射在当光线照射在PNPN结时，半导体结时，半导体共价键中电子获得了能量，产生的共价键中电子获得了能量，产生的电子空穴对增多，在外加反向电压电子空穴对增多，在外加反向电压作用下，内电场增强，反向电流增作用下，内电场增强，反向电流增加，其大小与光的照度成正比，利加，其大小与光的照度成正比，利用这个特性制成光电二极管。用这个特性制成光电二极管。4.4.发光二极管（发光二极管（LEDLED）采用镓（采用镓（GaGa）、磷（）、磷（P P）、砷（）、砷（AsAs）合成的二极管，）合成的二极管，内部基本单元仍是一个内部基本单元仍是一个PNPN结。当外加正向电压时，电子与

16、结。当外加正向电压时，电子与空穴复合过程中，以光子的形式释放能量，其亮度随注入空穴复合过程中，以光子的形式释放能量，其亮度随注入电流的增大而提高。电流的增大而提高。5.5.光电耦合器件光电耦合器件 它以光为媒介实现电信号的传递。常用在数字和模拟它以光为媒介实现电信号的传递。常用在数字和模拟或计算机控制系统中做接口电路。它具有抗干扰性强、噪或计算机控制系统中做接口电路。它具有抗干扰性强、噪声低、速度快、耗电少，寿命长等优点。声低、速度快、耗电少，寿命长等优点。例题分析：a.a.二极管二极管D D阳极电位高于阴极电位，处于正偏，阳极电位高于阴极电位，处于正偏，D D导通导通b.b.二极管二极管D2

17、D2因受正向电压而导通，设导通压降为，则因受正向电压而导通，设导通压降为，则二极管二极管D2D2的阳极对地电位为的阳极对地电位为2.7 V2.7 V，此电位低于，此电位低于D1D1的阴的阴极电位极电位5 V5 V，D1D1处于反偏，所以处于反偏，所以D1D1截止。截止。c.c.考虑考虑12 V 12 V 电源和电源和D1D1支路，支路，D1D1正偏，则正偏，则D1D1工作在导通工作在导通状态，状态，D1D1阳极对地电位为，阳极对地电位为，UD!+UD!+（-3V-3V）=-2.3 V=-2.3 V，此，此电位加电位加R2R2、D2D2支路，支路，D2D2因正偏而导通。因正偏而导通。d.-3Vd

18、.-3V恒压源加在加恒压源加在加R2R2、D D支路中，由于支路中，由于D D阳极接正，阳极接正，D D导通。导通。a.Uo1=UD+UZ2=0.7 V+11.3 V=12 Va.Uo1=UD+UZ2=0.7 V+11.3 V=12 Vb.Uo2=UZ1+UZ2=5.3V+11.3 V=16.6 Vb.Uo2=UZ1+UZ2=5.3V+11.3 V=16.6 Vc.Uo3=UZ1+UD=5.3V+0.7V=6 Vc.Uo3=UZ1+UD=5.3V+0.7V=6 Vd.Uo4=UZ1=5.3V(D Z1d.Uo4=UZ1=5.3V(D Z1、D Z2D Z2同向并联，均处于反同向并联，均处于反偏

19、，由于偏，由于UZ1 UZ2UZ1 UZ2，则，则D Z1D Z1处于正常工作状态，此时，处于正常工作状态，此时，D Z2D Z2所加电压为所加电压为D Z1D Z1，小于工作电压，小于工作电压UZ2UZ2，所以，所以D D Z2Z2处于反向电压未击穿状态。处于反向电压未击穿状态。双结型晶体管双结型晶体管2.2.1 2.2.1 原理、符号、特性原理、符号、特性放大区放大区饱饱和区和区截止区截止区发发射射结结正偏正偏正偏正偏反偏反偏集集电结电结反偏反偏正偏正偏反偏反偏流控关系流控关系I IC C=I=IB BI IC CIIB BI IB B=0 =0 I IC C=0=0电电流分配流分配I I

20、E E=I=IB B+I+IC C三极管直流偏置状态三极管直流偏置状态 三极管各三极管各级电级电位关系位关系NPNNPN型型PNPPNP型型Si(Si(常常见见器件器件)GeGeSiSiGe(Ge(常常见见器件器件)截止区截止区U UBEBE/V/V0000000电电位关系位关系U UC CUUE EUUB BU UC CUUE EU U UB B U UE EU UC C U UB B U U UC C U UE EU UB B U UC C U UE E2.2.2 2.2.2 主要参数主要参数1.1.共射电流放大系数共射电流放大系数：有的手册中用：有的手册中用hFEhFE表示。表示。值一般

21、在值一般在2020到到200200之间。它是表征晶体管电流放大作用的最主要的参数。之间。它是表征晶体管电流放大作用的最主要的参数。2.2.反向击穿电压值反向击穿电压值U(BR)CEOU(BR)CEO：指基极开路时加在：指基极开路时加在cece两端电压的两端电压的最大允许值，一般为几十伏，高反压管可达千伏以上。若基极最大允许值，一般为几十伏，高反压管可达千伏以上。若基极射极之间有电阻，则击穿电压值将会提高。射极之间有电阻，则击穿电压值将会提高。3.3.最大集电极电流最大集电极电流ICMICM，由以下两方面的因素决定：，由以下两方面的因素决定：(1)(1)当当UCEUCE1V1V时，使管耗时，使管

22、耗PCPC达到最大时的达到最大时的ICIC值。值。(2)(2)使使值下降到正常值的值下降到正常值的2/32/3时的时的ICIC值。值。ICIC超过超过ICMICM时，管子不一定损坏。大功率晶体管的时，管子不一定损坏。大功率晶体管的ICMICM可达几百可达几百安。安。4.4.最大管耗最大管耗PCMPCM：即：即ICIC与与UCEUCE的乘积不能超过此限度。要注意手的乘积不能超过此限度。要注意手册中规定的散热条件。大功率管的册中规定的散热条件。大功率管的PCMPCM值可达千瓦。值可达千瓦。5.5.穿透电流穿透电流ICEOICEO：即：即IBIB0 0时的时的ICIC值。表明基极对集电极值。表明基极

23、对集电极电流失控的程度。它大约是反向饱和电流的电流失控的程度。它大约是反向饱和电流的倍。小功倍。小功率硅管的率硅管的ICEOICEO约为，锗管可能要比它大约为，锗管可能要比它大10001000倍，大功率倍，大功率硅管的硅管的ICEOICEO约为约为mAmA级。级。6.6.特征频率特征频率fTfT：它表明晶体管起放大作用的极限，此时：它表明晶体管起放大作用的极限，此时值为值为1 1。高频晶体管的。高频晶体管的fTfT值可达值可达1000MHz1000MHz以上。以上。7.7.噪声系数噪声系数NFNF：通常定义为输入信号的信噪比与经过晶：通常定义为输入信号的信噪比与经过晶体管放大后输出信号的信噪比

24、的比值。一般取其对数并体管放大后输出信号的信噪比的比值。一般取其对数并乘以乘以1010（功率之比）或（功率之比）或2020（电压之比），单位为（电压之比），单位为dBdB。注意：由于半导体三极管具有两种载流子导电，温度对注意：由于半导体三极管具有两种载流子导电，温度对其特性十分敏感。温度升高，其特性十分敏感。温度升高，ICBOICBO、值增加，值增加，UBEUBE减小，减小，集中体现在使三极管的集电极电流集中体现在使三极管的集电极电流ICIC增大，工作点不稳增大，工作点不稳定，需要采取稳定措施加以限制。定，需要采取稳定措施加以限制。场效应管的特性场效应管的特性2.3.1 2.3.1 原理、符号

25、、特性原理、符号、特性半导体三极管是通过改变基极电流来实现对集电极电半导体三极管是通过改变基极电流来实现对集电极电流的控制，是一种电流控制器件，输入电阻较小。场流的控制，是一种电流控制器件，输入电阻较小。场效应管是通过改变输入电压的大小来实现对输入电流效应管是通过改变输入电压的大小来实现对输入电流的控制，是一种电压控制器件，输入电阻极高。的控制，是一种电压控制器件，输入电阻极高。半导体三极管既有多数载流子又有少数载流子参与导半导体三极管既有多数载流子又有少数载流子参与导电（半导体三极管又称双极型晶体管），而少数载流电（半导体三极管又称双极型晶体管），而少数载流子极易受温度影响，因此半导体三极管

26、稳定性较差。子极易受温度影响，因此半导体三极管稳定性较差。场效应管中由于输入电阻极高，基本不需要电流，且场效应管中由于输入电阻极高，基本不需要电流，且受温度、外界辐射影响小，便于大规模集成等优点，受温度、外界辐射影响小，便于大规模集成等优点，因而得到了广泛的应用。因而得到了广泛的应用。按结构不同，场效应管分结型场效应管和绝缘栅按结构不同，场效应管分结型场效应管和绝缘栅场场效应管两类。前者是利用场场效应管两类。前者是利用PNPN结形成的耗尽区结形成的耗尽区来控制导电沟道来控制导电沟道,后者是利用覆盖在后者是利用覆盖在P P型或型或N N型半型半导体上面的金属栅极导体上面的金属栅极(二者之间用氧化

27、物绝缘二者之间用氧化物绝缘)来来控制导电沟道。后者当栅极和源极之间的电压为控制导电沟道。后者当栅极和源极之间的电压为零时，漏极和源极之间基本上没有电流通过，前零时，漏极和源极之间基本上没有电流通过，前者则有电流通过。者则有电流通过。注意到符号中垂直线代表沟道。中间有两处断开注意到符号中垂直线代表沟道。中间有两处断开的代表的代表UGSUGS0 0时沟道未形成，因此属增强型，未时沟道未形成，因此属增强型，未断开的为耗尽型。箭头指向沟道的，按断开的为耗尽型。箭头指向沟道的，按PNPN结符号结符号的规律，沟道应为的规律，沟道应为N N型，由沟道向外的则为型，由沟道向外的则为P P型。型。2.3.2 2

28、.3.2 主要参数主要参数1.1.开启电压开启电压UTUT，这是增强型，这是增强型MOSMOS管参数。管参数。当当UDSUDS为某一固定值，开始有漏极电流为某一固定值，开始有漏极电流IDID时的栅源电压时的栅源电压UGSUGS为开启电压为开启电压UTUT。2.2.夹断电压夹断电压UPUP，这是耗尽型，这是耗尽型MOSMOS管参数。管参数。当当UDSUDS为某一固定值，使为某一固定值，使IDID接近于零的栅源电压接近于零的栅源电压UGSUGS为夹断为夹断电压电压UPUP。3.3.饱和漏极电流饱和漏极电流IDSSIDSS，这是结型场效应管参数。，这是结型场效应管参数。当当UGS=0UGS=0，场效

29、应管发生预夹断时的漏极电流为饱和漏极，场效应管发生预夹断时的漏极电流为饱和漏极电流电流IDSSIDSS。4.4.低频跨导低频跨导gmgm，这是反映场效应管栅源电压对漏极电流，这是反映场效应管栅源电压对漏极电流控制作用大小的数。控制作用大小的数。当当UDSUDS为某一固定值，为某一固定值，IDID的微小变化量与引起它变化的栅的微小变化量与引起它变化的栅源电压源电压UGSUGS的微小变化量之比，即的微小变化量之比，即gmgmdID/dUGS|UDS=dID/dUGS|UDS=常常数。数。关于场效应管其他参数，可参阅有关技术手册。关于场效应管其他参数，可参阅有关技术手册。场效应管与半导体三极管特点比

30、较场效应管与半导体三极管特点比较及使用注意事项及使用注意事项1.1.场效应管和晶体管的性能比较和选择场效应管和晶体管的性能比较和选择器件名称器件名称性能性能半半导导体三极管体三极管场场效效应应管管导电结导电结构构既利用多数既利用多数载载流子，又流子，又利用少数利用少数载载流子，故流子，故称称为为双极性器件双极性器件只利用多数只利用多数载载流子工作故流子工作故称称为单为单极性器件极性器件导电导电方式方式多子多子浓浓度度扩扩散与少子漂散与少子漂移移多子漂流多子漂流控制方式控制方式电电流控制（流控制（I IB B-I IC C）电压电压控制（控制（UGS-IUGS-ID D）放大系数放大系数（=20

31、=20200200）g gm m（=1=15mA/V5mA/V）类类型型PNPPNP、NPNNPNP P沟道、沟道、N N沟道沟道受温度影响受温度影响大大小小噪声噪声较较大大较较小小抗抗辐辐射能力射能力差差强强制造工制造工艺艺较较复复杂杂简单简单 2.2.使用注意事项使用注意事项(1)(1)当控制电压可正可负时，应选择耗尽型当控制电压可正可负时，应选择耗尽型MOSMOS管。管。(2)(2)当信号内阻很高时，为得到较好的放大作用和较低的当信号内阻很高时，为得到较好的放大作用和较低的噪声系数，应选场效应管，当信号内阻很低时，为得到较噪声系数，应选场效应管，当信号内阻很低时，为得到较好的放大作用，应

32、选晶体管。好的放大作用，应选晶体管。(3)(3)在大电流下，晶体管的在大电流下，晶体管的cece极之间压降较小。极之间压降较小。(4)(4)晶体管在正常安装调试过程中，比较不容易损坏，场晶体管在正常安装调试过程中，比较不容易损坏，场效应管须防静电击穿。效应管须防静电击穿。(5)(5)一般的晶体管数字集成电路，其速度要比一般的晶体管数字集成电路，其速度要比MOSMOS集成电路集成电路快。快。(6)(6)在低电流运行条件下，应选在低电流运行条件下，应选CMOSCMOS管。管。(7)(7)在超高频、低噪声、弱信号的条件下，应选场效应。在超高频、低噪声、弱信号的条件下，应选场效应。(8)(8)在作为双

33、向导电的开关时应选场效应管。在作为双向导电的开关时应选场效应管。(9)(9)场效应管的参数分散度较大，因此在对管特性匹配上场效应管的参数分散度较大，因此在对管特性匹配上比晶体管差，表现在作为集成运放前置级时所产生的失调比晶体管差，表现在作为集成运放前置级时所产生的失调电压较高。电压较高。(10)(10)在大电流（几十安）运行情况下，应选用在大电流（几十安）运行情况下，应选用VMOSVMOS管，还管，还可以多管并联，以通过更大的电流。晶体管在并联时每管可以多管并联，以通过更大的电流。晶体管在并联时每管应串接平衡电阻，以防止电流分配差异太大，从而增加了应串接平衡电阻，以防止电流分配差异太大，从而增

34、加了损耗。损耗。(11)MOS(11)MOS管由于输入电阻很高，栅极感应电荷不易泄放，管由于输入电阻很高，栅极感应电荷不易泄放，可形成很高电压，将绝缘层击穿而损坏，因此，使用时栅可形成很高电压，将绝缘层击穿而损坏，因此，使用时栅极不能开路，保存时各级需短路。极不能开路，保存时各级需短路。(12)(12)结型场效应管漏极与源极可以互换使用。结型场效应管漏极与源极可以互换使用。MOSMOS管若管管若管子内部已将衬底与源极短接，则不能互换，否则漏极与源子内部已将衬底与源极短接，则不能互换，否则漏极与源极是可以互换的。极是可以互换的。(13)(13)低频跨导与工作电流有关，越大，也越大。低频跨导与工作

35、电流有关，越大，也越大。2.4 可控硅及双向可控硅可控硅及双向可控硅2.4.1 2.4.1 原理、符号、特性原理、符号、特性可控硅整流器（可控硅整流器（SCRSCR）是一种二极管。通常，只有）是一种二极管。通常，只有在栅极上加一个电流脉冲时才能正向导通。在任何在栅极上加一个电流脉冲时才能正向导通。在任何情况下（未被击穿以前）都没有反向电流。实际上，情况下（未被击穿以前）都没有反向电流。实际上，SCRSCR是一种有四层半导体（是一种有四层半导体（PNPNPNPN）的器件，但只有）的器件，但只有三根引出线。因为大多数三根引出线。因为大多数SCRSCR用作电源开关，电流用作电源开关，电流容量很大，可

36、达容量很大，可达1100A1100A或更大，把它装在机壳上，或更大，把它装在机壳上，以便散热。断开以便散热。断开SCRSCR的方法是将阳极电压反向（对的方法是将阳极电压反向（对阴极为负值），或者把阳极电压（或电流）降低到阴极为负值），或者把阳极电压（或电流）降低到低于称为维持电压（或电流）的阈值，以使其电流低于称为维持电压（或电流）的阈值，以使其电流达到最小。栅极电流只能开启正常的达到最小。栅极电流只能开启正常的SCRSCR；一旦导；一旦导通，有失去控制，就不再能用栅极来使其断开。通，有失去控制，就不再能用栅极来使其断开。当接入当接入EaEa后，两只管子均承受正向电压，处于放大工作状后，两只管

37、子均承受正向电压，处于放大工作状态，若在态，若在G G，K K间加一个正的触发信号，则对于间加一个正的触发信号，则对于BG1BG1来说，来说，相当于在它的基极发射级回路中有一个控制电流相当于在它的基极发射级回路中有一个控制电流IgIg流过，流过，也就是也就是BG1BG1基极电流基极电流Ib1Ib1，经放大后，经放大后，Ic1=B1Ib1Ic1=B1Ib1，Ic2=Ic2=B1B2 Ib1B1B2 Ib1，此电流又流入，此电流又流入BG1BG1基极，再次得到放大，这样，基极，再次得到放大，这样，依次循环下去，一瞬间就可使依次循环下去，一瞬间就可使BG1BG1和和BG2BG2两管全部导通并达两管全

38、部导通并达到饱和。所以，可控硅加上正向电压后，一输入触发信号，到饱和。所以，可控硅加上正向电压后，一输入触发信号，可控硅立即导通，可控硅一经导通后，由于导致可控硅立即导通，可控硅一经导通后，由于导致BG1BG1基极基极上总是流过比控制级电流上总是流过比控制级电流IgIg大的多的电流，即使触发信号大的多的电流，即使触发信号消失，可控硅仍然导通。只有降低电源电压消失，可控硅仍然导通。只有降低电源电压EaEa，使，使BG1BG1和和BG2BG2中集电极电流小于某一维持导通的最小值时，可控硅中集电极电流小于某一维持导通的最小值时，可控硅方能转关断状态。如果把电源电压方能转关断状态。如果把电源电压EaE

39、a反接，反接，BG1BG1和和BG2BG2均不均不具备放大条件，即使有触发信号，可控硅也无法工作，处具备放大条件，即使有触发信号，可控硅也无法工作，处于关断状态。同样在没有输入触发信号或信号极性相反时，于关断状态。同样在没有输入触发信号或信号极性相反时，即使可控硅加上正向电压，即使可控硅加上正向电压，BG1BG1得不到正信号触发，可控得不到正信号触发，可控硅也无法导通。硅也无法导通。普通的普通的SCRSCR要求相当大的栅极控制电流，典型数据为要求相当大的栅极控制电流，典型数据为2020100A100A（对于更大功率的器件来说还要大）。加在栅极上的（对于更大功率的器件来说还要大）。加在栅极上的电

40、流只需很短的时间（约电流只需很短的时间（约1010），所以其栅极驱动器往往设），所以其栅极驱动器往往设计成一个电流脉冲发生电路。为了适应在交流电的正、负计成一个电流脉冲发生电路。为了适应在交流电的正、负半周都能起控制作用，设计了由两个可控硅并联而且共用半周都能起控制作用，设计了由两个可控硅并联而且共用一个门极的双向可控硅。三端双向可控硅开关器件一个门极的双向可控硅。三端双向可控硅开关器件（TRIACSTRIACS）与）与SCRSCR相似，只是能双向导通。它们都适用于相似，只是能双向导通。它们都适用于交流应用的场合，例如开关电灯或将电机接在交流应用的场合，例如开关电灯或将电机接在110V110V

41、（6060）的电源线上。尽管三端双向可控硅器件的结构要比的电源线上。尽管三端双向可控硅器件的结构要比SCRSCR复复杂得多，但由于其控制电压加在栅极和唯一的阳极（杂得多，但由于其控制电压加在栅极和唯一的阳极（T T）之间，所以把它想象为两个背靠背的之间，所以把它想象为两个背靠背的SCRSCR是合适的。是合适的。2.4.2 2.4.2 主要参数主要参数1.1.正向转折电压正向转折电压UBOUBO：指：指IgIg0 0时，若时，若UAKUAK超过此值，可控超过此值，可控硅将导通。硅将导通。2.2.正向阻断峰值电压正向阻断峰值电压UDRMUDRM：是实际应用时为避免出现：是实际应用时为避免出现IgI

42、g0 0时管子导通而对所加正向电压峰值的限制，时管子导通而对所加正向电压峰值的限制，UDRMUDRMUBOUBO100V100V，即裕度为，即裕度为100V100V。可控硅的。可控硅的UDRMUDRM可高达数千伏。可高达数千伏。3.3.方向转折电压方向转折电压U U（BRBR）：）：UAKUAK的反向电压绝对值超过此值的反向电压绝对值超过此值时，管子将导通。与此相应的反向阻断电压时，管子将导通。与此相应的反向阻断电压URRMURRM亦为亦为UBR100VUBR100V。可控硅的。可控硅的URRMURRM和和UDRMUDRM为同一个数量级，亦可为同一个数量级，亦可高达数千伏。在用作可控整流时，其

43、工作电压应选此两者高达数千伏。在用作可控整流时，其工作电压应选此两者中的最低者，并考虑再有一定的裕量。中的最低者，并考虑再有一定的裕量。4.4.额定正向平均电流额定正向平均电流IFIF：和二极管的额定整流电流相同。：和二极管的额定整流电流相同。要注意的是若可控硅的导通时间远小于正弦波的半个周期，要注意的是若可控硅的导通时间远小于正弦波的半个周期，即使即使IFIF值未超过额定值，但峰值电流将非常大，以致超过值未超过额定值，但峰值电流将非常大，以致超过管子所能提供的限度。可控硅的管子所能提供的限度。可控硅的IFIF值可超过值可超过1000A1000A。5.5.触发电流触发电流IgIg：指使可控硅能

44、导通所需的门极电：指使可控硅能导通所需的门极电流，一般为流，一般为mAmA级。级。6.6.正向平均管压降正向平均管压降UFUF：指在可控硅导通的正弦波指在可控硅导通的正弦波半个周期内半个周期内UAKUAK的平均值，一般在至之间。的平均值，一般在至之间。7.7.维持电流维持电流IHIH：指电流低于此值后，可控硅将关：指电流低于此值后，可控硅将关断。断。IHIH值从几十毫安到几百毫安，视可控硅电流值从几十毫安到几百毫安，视可控硅电流容量大小而定。容量大小而定。8.8.正向电压上升率正向电压上升率dU/dtdU/dt：当正向电压上升速率超：当正向电压上升速率超过此数值时，在过此数值时，在IgIg0

45、0的情况下可控硅也要导通，的情况下可控硅也要导通，一般为每微秒几十伏。一般为每微秒几十伏。2.4.3 2.4.3 可控硅的特点可控硅的特点1.1.只有导通和截止两种状态，因此属于开关器件，而且一只有导通和截止两种状态，因此属于开关器件，而且一旦触发导通后，具有自锁功能。旦触发导通后，具有自锁功能。2.2.能承受的反向电压较高，能导通的电流较大，导通后管能承受的反向电压较高，能导通的电流较大，导通后管压降较低，因此适用于大功率变流装置。压降较低，因此适用于大功率变流装置。3.3.工作频率较低，为千赫级，快速可控硅也在工作频率较低，为千赫级，快速可控硅也在100kHz100kHz以下，以下，故不适

46、用于高频。故不适用于高频。4.4.可控硅的类型还在发展。如可关断可控硅能在正向导通可控硅的类型还在发展。如可关断可控硅能在正向导通时在控制极加反向脉冲将其关断，使控制更为灵活，又如时在控制极加反向脉冲将其关断，使控制更为灵活，又如光控可控硅，利用光电效应来控制导通，在电路方面完全光控可控硅，利用光电效应来控制导通，在电路方面完全隔离，适用于高压输电系统等。隔离，适用于高压输电系统等。5.5.可控硅最主要的用途是在交流或直流供电系统中，作为可控硅最主要的用途是在交流或直流供电系统中，作为控制电流导通或关断的器件。控制电流导通或关断的器件。例例4 4：声光控开关电路原理：声光控开关电路原理220V

47、50Hz220V50Hz的交流电经的交流电经D1D1D4D4整流、整流、R1R1限流、限流、DWDW稳压和稳压和C1C1滤滤波后，得到稳定的波后，得到稳定的12V12V直流电压后给控制电路供电。在白直流电压后给控制电路供电。在白天，由于光敏电阻天，由于光敏电阻RGRG受到光的照射，阻值变小，受到光的照射，阻值变小，BG3BG3的集的集电极呈低电位，可控硅电极呈低电位，可控硅MCRMCR截止，声控不起作用。夜幕到截止，声控不起作用。夜幕到来时，光敏电阻来时，光敏电阻RGRG的阻值变大，若有声响时，声波转变为的阻值变大，若有声响时，声波转变为电信号，被三极管电信号，被三极管BG1BG1高增益放大后

48、，经耦合电容高增益放大后，经耦合电容C3C3将信将信号送入号送入BG2BG2的基极，使的基极，使BG3BG3呈饱和状态，呈饱和状态，12V12V电源通过电源通过BG3BG3和和D6D6向向C4C4快速充电，使快速充电，使C4C4两端产生阶跃电压，电压升高触发两端产生阶跃电压，电压升高触发可控硅导通，灯泡点亮。当声音消失后，由于可控硅导通，灯泡点亮。当声音消失后，由于BG2BG2的基极的基极失去信号电压，失去信号电压，BG3BG3截止，截止，C4C4不再充电，由于不再充电，由于D6D6反向截止，反向截止，C4C4电压通过电压通过R8R8放电，以维持放电，以维持MCRMCR正向导通，当正向导通，当

49、C4C4两端电压两端电压小于小于MCRMCR维持电压时，可控硅立即关断，灯泡熄灭。灯泡维持电压时，可控硅立即关断，灯泡熄灭。灯泡发光的定时时间长短主要由电阻发光的定时时间长短主要由电阻R8R8和电容和电容C4C4的参数值决定。的参数值决定。1.1.当光照射在（当光照射在（）结上时，光子将激发出电子空穴）结上时，光子将激发出电子空穴对，而当外加电压使电子、空穴复合时，又可以放出光子，对，而当外加电压使电子、空穴复合时，又可以放出光子，产生可见光。因此根据不同的材料、不同的掺杂、不同的产生可见光。因此根据不同的材料、不同的掺杂、不同的结构和不同的工作状态，光电器件可以是（结构和不同的工作状态，光电

50、器件可以是（），），工作在第三象限；（工作在第三象限；（），工作在第四象限和），工作在第四象限和（），工作在第一象限。），工作在第一象限。2.2.场效应管的符号中（场效应管的符号中（）代表沟道。中间有两处断）代表沟道。中间有两处断开的代表开的代表UGSUGS0 0时沟道未形成，因此属（时沟道未形成，因此属（），未断），未断开的则为（开的则为（）。箭头指向沟道的，沟道应为（）。箭头指向沟道的，沟道应为（），由沟道向外的则为（），由沟道向外的则为（）。）。3.3.有一个两端元器件，其形状如图所示。你能设法用万用有一个两端元器件，其形状如图所示。你能设法用万用表的电阻挡辨别它是电阻器、电感器、电容器