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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。
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。
二极管、三极管、晶体管概念和用途一、二极管的概念和用途二极管是一种具有两个电极的半导体器件，它具有单向导电特性。
当施加正向电压时，二极管正向导通，电流通过；当施加反向电压时，二极管反向截止，电流基本不通过。
二极管主要用于整流、稳压、开关和检波等电路中。
1、整流在交流电路中，二极管可以将交流信号转换为直流信号。
通过二极管整流，可以将交流电源转换为直流电源，以满足电子设备对直流电源的需求。
2、稳压二极管还可以作为稳压器使用。
在稳压电路中，通过合理连接二极管和电阻，可以实现对电压的稳定。
3、开关由于二极管具有导通和截止的特性，可以将其应用到开关电路中。
在开关电路中，二极管可以控制电流的通断，实现对电路的控制。
4、检波二极管还可以用作检波器。
在无线电接收机中，二极管可以将射频信号转换为音频信号，实现信息的接收和解调。
二、三极管的概念和用途三极管是一种具有三个电极的半导体器件，分为发射极、基极和集电极。
三极管具有放大、开关等功能，是现代电子设备中不可或缺的器件。
1、放大在放大电路中，三极管可以对输入信号进行放大处理。
通过合理设置电路参数，可以实现对电压、电流和功率等信号的放大。
2、开关与二极管类似，三极管也可以用作开关。
通过控制基极电流，可以实现对集电极与发射极之间的电流通断控制。
3、振荡在振荡电路中，三极管可以实现信号的自激振荡。
通过反馈电路的设计，可以使三极管产生稳定的振荡信号。
4、调制在通信系统中，三极管可以用于信号的调制。
通过三极管的放大和调制功能，可以实现对射频信号等信息的传输。
三、晶体管的概念和用途晶体管是一种半导体器件，是二极管的发展和改进，是现代电子技术的重要组成部分，被广泛应用于放大、开关、振荡和数字逻辑电路等领域。
1、放大晶体管可以作为放大器使用，实现对信号的放大处理。
晶体管的放大能力较强，可以应用于音频放大、射频放大等领域。
2、开关晶体管也可以用作开关。
与三极管类似，晶体管可以实现对电路的控制，用于开关电源、数码电路等领域。
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。
第7章半导体二极管和三极管7.1 半导体的基本知识7.2 PN结7.3 半导体二极管7.4 稳压二极管7.5 半导体三极管第7章半导体二极管和三极管本章要求：一、理解PN结的单向导电性，三极管的电流分配和电流放大作用；二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；三、会分析含有二极管的电路。
对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。
讨论器件的目的在于应用。
学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。
对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就不要过分追究精确的数值。
器件是非线性的、特性有分散性、RC 的值有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。
7.1 半导体的基本知识半导体的导电特性：(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。
掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变(可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。
光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化 (可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等)。
热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强7.1.1 本征半导体完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。
晶体中原子的排列方式 硅单晶中的共价健结构 共价健共价键中的两个电子，称为价电子。
Si SiSi Si价电子Si SiSiSi价电子价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。
本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。
空穴温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。
自由电子在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。
本征半导体的导电机理当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流(1)自由电子作定向运动→电子电流(2)价电子递补空穴→空穴电流自由电子和空穴都称为载流子。
自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。
在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。
注意：(1) 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差；(2) 温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。
所以，温度对半导体器件性能影响很大。
7.1.2 N 型半导体和 P 型半导体 掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或N 型半导体。
掺入五价元素Si Si Si Si p+ 多余电子 磷原子 在常温下即可变为自由电子 失去一个电子变为正离子 在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂质半导体。
在N 型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。
动画7.1.2 N 型半导体和 P 型半导体掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或 P 型半导体。
掺入三价元素 Si Si SiSi 在 P 型半导体中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。
B –硼原子接受一个电子变为负离子 空穴 动画无论N 型或P 型半导体都是中性的，对外不显电性。
1. 在杂质半导体中多子的数量与 （a. 掺杂浓度、 b.温度）有关。
2. 在杂质半导体中少子的数量与（a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
3. 当温度升高时，少子的数量 （a. 减少、b. 不变、c. 增多）。
a b c4. 在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流主要是 ，N 型半导体中的电流主要是 。
（a. 电子电流、b.空穴电流） b a 思考题：7.2 PN 结多子的扩散运动 内电场 少子的漂移运动浓度差N 型半导体内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。
扩散的结果使空间电荷区变宽。
扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，空间电荷区的厚度固定不变。
－ － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + +++ + + + + + + + － － － － － － －－动画形成空间电荷区7.2.2 PN 结的单向导电性1. PN 结加正向电压（正向偏置） PN 结变窄P 接正、N 接负外电场I F内电场被削弱，多子的扩散加强，形成较大的扩散电流。
PN 结加正向电压时，PN 结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN 结处于导通状态。
内电场 PN－ － －－ － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + +动画+–外电场内电场PN+ + + － － － － － － + + + + + ++ + + － － － － － － － － － + + + + + + － － － 动画– +PN 结变宽外电场内电场被加强，少子的漂移加强，由于少子数量很少，I R温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。
动画– +PN 结加反向电压时，PN 结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PN 结处于截止状态。
内电场PN+ + + － － － － － － + + + + + ++ + + － － － － － － － － － + + + + + + － － －7.3半导体二极管7.3.1 基本结构(a) 点接触型(b)面接触型结面积小、结电容小、正向电流小。
用于检波和变频等高频电路。
结面积大、正向电流大、结电容大，用于工频大电流整流电路。
(c) 平面型用于集成电路制作工艺中。
PN结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。
阴极引线阳极引线二氧化硅保护层P 型硅N 型硅( c ) 平面型金属触丝 阳极引线N 型锗片阴极引线外壳( a ) 点接触型铝合金小球 N 型硅阳极引线PN结 金锑合金底座阴极引线( b )面接触型 图 1 – 12 半导体二极管的结构和符号7.3 半导体二极管二极管的结构示意图阴极阳极 ( d )符号 D7.3.2 伏安特性硅管0.5V ,锗管0.1V 。
反向击穿 电压U (BR)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0.2~0.3VU I死区电压 PN+ – PN– + 反向电流 在一定电压 范围内保持 常数。
7.3.3 主要参数1.最大整流电流I OM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。
2.反向工作峰值电压U RWM是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，的一半或三分之二。
一般是二极管反向击穿电压UBR二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。
3.反向峰值电流I RM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，I受温度的RM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。
二极管的单向导电性1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。
2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。
3. 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。
4. 二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。
二极管电路分析举例定性分析：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分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压UD的正负。
若 V阳>V阴或U D为正( 正向偏置 )，二极管导通若 V阳 <V阴或U D为负( 反向偏置 )，二极管截止若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，反向截止时二极管相当于断开。
电路如图，求：U ABU 阳 =－6 V U 阴 =－12 V U 阳>U 阴 二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，U AB =－ 6V否则， U AB 低于－6V 一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V例：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。
D 12V3kB A U AB+ –两个二极管的阴极接在一起 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。
U 1阳 =－6 V ，U 2阳=0 V ，U 1阴 = U 2阴= －12 V U D1 = 6V ，U D2 =12V∵ U D2 >U D1 ∴ D 2 优先导通， D 1截止。
若忽略管压降，二极管可看作短路，U AB = 0 V 例2:D 1承受反向电压为－6 V 流过 D 2 的电流为 mA43122D ==I 求：U AB在这里， D 2 起钳位作用， D 1起隔离作用。
B D 16V12V3k Ω AD 2U AB + –u i > 8V ，二极管导通，可看作短路 u o = 8V u i < 8V ，二极管截止，可看作开路 u o = u i已知： 二极管是理想的，试画出 u o 波形。
V sin 18i t u ω=8V例3：二极管的用途： 整流、检波、 限幅、钳位、开 关、元件保护、 温度补偿等。
u i tω18V 参考点二极管阴极电位为 8 VD8VR u o u i + + ––动画7.4 稳压二极管1. 符号U ZI Z I ZM ∆ U Z∆ I Z2. 伏安特性稳压管正常工作时加反向电压使用时要加限流电阻 稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路中可起稳压作用。
_+UIO3. 主要参数(1) 稳定电压U Z稳压管正常工作(反向击穿)时管子两端的电压。
(2) 电压温度系数αｕ环境温度每变化1︒C 引起稳压值变化的百分数。
(3) 动态电阻 ZZZ I U r ∆∆=(4) 稳定电流 I Z 、最大稳定电流 I ZM (5) 最大允许耗散功率 P ZM = U Z I ZMr Z 愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。
光电二极管反向电流随光照强度的增加而上升。
I符号U照度增加光电二极管发光二极管发光二极管有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管类似，正向电压较一般二极管高，电流为几 ~ 几十mA7.5 半导体三极管7.5.1 基本结构N NP 基极发射极 集电极NPN 型BECBE CPNP 型P PN 基极发射极集电极符号： B ECI BI EI CB ECI BI EI CNPN 型三极管PNP 型三极管基区：最薄， 掺杂浓度最低发射区：掺 杂浓度最高发射结集电结B EC N NP 基极 发射极集电极结构特点：集电区：面积最大7. 5. 2 电流分配和放大原理1. 三极管放大的外部条件 BEC NN PE BR B E CR C发射结正偏、集电结反偏 PNP 发射结正偏 U B <U E 集电结反偏 U C <UB从电位的角度看：NPN发射结正偏UB>UE集电结反偏 U C >U B2. 各电极电流关系及电流放大作用I B (mA) I C (mA) I E (mA)0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 <0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95 <0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05结论: 1）三电极电流关系I E = I B + I C2）I C>>I B，I C≈I E3）∆I C>>∆I B把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。
