1.4 电子技术常识

电子数码产品在人们的生活中无处不在，其中包括大量的半导体电子器件。半导体器件是指利用半导体材料的特殊电特性来完成特定功能的电子器件。半导体器件的特点：体积小、质量轻、使用寿命长、输入功率小、功率转换效率高。常见半导体器件如图1-26所示。

1.4.1 二极管

1.二极管的结构和符号

半导体材料是指导电性能介于导体和绝缘体之间的物体，常见的有硅（Si）和锗（Ge）。不加杂质的半导体称为本征半导体。在本征半导体中添加不同杂质，能产生P型半导体和N型半导体。半导体二极管制造材料有硅、锗及其化合物。

按照所用材料不同，二极管可分为硅管和锗管两大类。二极管的内部分为P型半导体区和N型半导体区，交界处形成PN结，从P区引出的电极为正极，用符号“A”表示，从N区引出的电极为负极，用符号“K”表示。二极管的结构和符号如图1-27所示。

2.二极管的工作特点和主要参数

（1）二极管的单向导电性

定义：二极管导通时，其正极电位高于负极电位，此时的外加电压称为正向电压，二极管处于正向偏置，简称“正偏”；二极管截止时，其正极电位低于负极电位，此时的外加电压称为反向电压，二极管处于反向偏置，简称“反偏”，如图1-28所示。

二极管在加正向电压时导通，加反向电压时截止，这就是二极管的单向导电性。

1）正向特性。二极管正向导电时外加电压必须超过一定的门槛电压（又称死区电压）。当外加电压小于门槛电压时，外电场还不足以削弱PN结内电场，二极管截止，正向电流为零。硅（Si）和锗（Ge）的门槛电压分别为0.5V、0.1V。

导通后二极管两端电压基本恒定，硅（Si）和锗（Ge）的导通压降分别为0.7V、0.3V。正偏时电阻小，具有非线性。

2）反向特性。反偏时，电阻大，反向电流很小，但反向击穿时，反向电流急剧增大，存在电击穿现象。

稳压二极管的正常工作状态是反向击穿状态。

（2）二极管的伏安特性曲线

所谓二极管的伏安特性就是加到二极管两端的电压与流过二极管的电流之间的关系。二极管的伏安特性可用一条曲线来表示，即为二极管的伏安特性曲线，如图1-29所示。

1）最大整流电流 I _FM ：二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。

2）最高反向工作电压 U _RM ：二极管正常工作时所允许外加的最高反向电压。

3）反向电流 I _R ：在规定的反向电压（< U _BR ）和环境温度下的反向电流。

3.二极管的分类

1）按材料分类，有硅二极管和锗二极管等。

2）按二极管的构造分类，有点接触型二极管和面接触型二极管等。

3）按用途分类，有整流二极管、稳压二极管、发光二极管和光电二极管。

1.4.2 晶体管

半导体三极管又叫晶体管，由于它在工作时半导体中的电子和空穴两种载流子都起作用，因此属于双极型器件，也叫作双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor，BJT），它是放大电路的重要器件。

1.晶体管结构和图形符号及其分类

晶体管的结构和图形符号如图1-30所示，晶体管的分类如图1-31所示。

2.晶体管的电流放大作用

发射极交流电流放大系数（ β ）等于集电极电流变化大小（Δ I _C ）与基极电流变化大小（Δ I _B ）的比值。

当 I _B 有一微小的变化时，就能引起 I _C 较大的变化，这种现象称为晶体管的 电流放大作用 。 β 值的大小表明了晶体管电流放大能力的强弱。必须强调的是，这种放大能力实质上是 I _B 对 I _C 的控制能力，因为无论 I _B 还是 I _C 都来自电源，晶体管本身是不能放大电流的。

3.晶体管的伏安特性曲线

（1）输入特性

晶体管的输入特性是研究基极电流 I _B 与发射结电压 U _BE 之间的关系。如图1-32所示，当 U _CB ＞1V后， U _CE 数值的改变对输入特性曲线影响不大。但是环境温度变化时，晶体管的输入特性曲线会发生变化。

（2）输出特性

晶体管的输出特性曲线用于研究集电极电流 I _C 与电压 U _CE 之间的关系，是在基极电流 I _B 一定的情况下测试出来的。由图1-33中晶体管的输出特性曲线可以看出，晶体管工作时有三个可能的工作区域： 截止区、放大区 和 饱和区 。晶体管的三个工作区及其特点见表1-4。

4.晶体管在电路中的基本连接方式

有三种基本连接方式：共发射极、共基极及共集电极接法，如图1-34所示。最常用的是共发射极接法。

5.晶体管的极限参数

（1）集电极最大允许电流 I _CM

集电极电流过大时，晶体管的 β 值会降低，集电极最大允许电流 I _CM 一般规定为 β 值下降到正常值的2/3时所对应的集电极电流。

（2）集电极-发射极反向击穿电压 U _（BR）CEO

基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压。

（3）集电极最大允许耗散功率 P _CM

集电极电流 I _C 流过集电结时会消耗功率而产生热量，使晶体管温度升高。根据晶体管的最高温度和散热条件来规定最大允许耗散功率 P _CM ，要求 P _CM ≥ I _C U _CE 。

除上述电子元器件外，常用的还有晶闸管、双向晶闸管等，可以用于调压、调速电路。有关晶闸管的介绍请扫描二维码学习，在此不进行详细描述。