電子元器件基本知識(shí)詳解

一、半導(dǎo)體

半導(dǎo)體導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間。

1、導(dǎo)電特性

1）導(dǎo)電能力隨外界溫度升高或光照強(qiáng)度增加而明顯增加。

2）在純半導(dǎo)體中摻入微量雜質(zhì)，半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力將成萬(wàn)倍增加。

2、導(dǎo)電形式

半導(dǎo)體是四價(jià)元素，呈晶體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部原子按一定規(guī)律整齊排列。高溫或光照下，其電子沖破束縛，成為自由電子。電子跑出后留下的空位稱空穴。故半導(dǎo)體有電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電兩種形式。

3、P型半導(dǎo)體

在半導(dǎo)體中摻入少量三價(jià)元素即成空穴型半導(dǎo)體，稱為P型半導(dǎo)體。

4、N型半導(dǎo)體

在半導(dǎo)體中摻入少量五價(jià)元素成即成電子型半導(dǎo)體，稱為N型半導(dǎo)體。

5、PN結(jié)

采用不同的摻雜工藝，通過(guò)擴(kuò)散作用，將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊半導(dǎo)體（通常是硅或鍺）基片上，在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)。PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?/p>

二、二極管

1、二極管的結(jié)構(gòu)

二極管是由在一個(gè)PN結(jié)上裝上兩個(gè)引出電極，經(jīng)特殊封裝后制成。P區(qū)引出的是正極即陽(yáng)極；N區(qū)引出的是負(fù)極即陰極。二極管可用于檢波、調(diào)幅、整流、穩(wěn)壓等方面。

2、二極管的特性

二極管的主要特性是單向?qū)щ娦?，?dāng)陽(yáng)極處于高電位，陰極處于低電位時(shí)，二極管正向?qū)?，即處于低阻狀態(tài)。當(dāng)陽(yáng)極處于低電位，陰極處于高電位時(shí)，二極管反向截止，即處于高阻狀態(tài)。二極管的特性可用兩種方式來(lái)說(shuō)明，一種是用伏安特性曲線，另一種是二極管的參數(shù)。二極管的主要參數(shù)有：

1）最大整流電流

是指二極管長(zhǎng)期工作時(shí)允許通過(guò)的最大正向平均電流。

2）最高反向工作電壓

是指二極管不被擊穿所允許的最高反向電壓，一般規(guī)定最高反向工作電壓為反向擊穿電壓的1/2～1/3。

3）最大反向電流

是指在規(guī)定溫度下，二極管加上最高反向工作電壓時(shí)的反向電流值。此值越小，二極管的單向?qū)щ娦栽胶?。溫度升高時(shí)，反向電流會(huì)顯著增加。

4）最高工作頻率

最高工作頻率取決于PN結(jié)結(jié)電容的大小，結(jié)電容越大，二極管允許的最高頻率越低。

3、二極管使用注意事項(xiàng)

1）二極管使用中電流不能超過(guò)最大正向電流，電壓不能超過(guò)最高反向工作電壓（峰值），否則會(huì)損壞。

2）二極管在電路中的連接要可靠，焊接時(shí)宜使用45W以下的電烙鐵，并且焊接速度要快，不能使二極管因過(guò)熱而損壞。

4、二極管好壞和極性的判別

1）判別二極管的好壞

（1）將萬(wàn)用表置于Rx100或Rx1k檔，黑表筆接二極管正極，紅表筆接二極管負(fù)極，這時(shí)正向電阻值一般在幾十歐到幾百歐之間。紅、黑表筆對(duì)調(diào)后，反向電阻的阻值應(yīng)在幾百千歐以上。測(cè)量結(jié)果符合上述情況，則可初步判斷被測(cè)二極管是好的。

（2）如果測(cè)量結(jié)果阻值都很小，接近零歐姆，說(shuō)明被測(cè)二極管內(nèi)部PN結(jié)擊穿或已短路；反之，如阻值都很大，接近無(wú)窮，說(shuō)明被測(cè)二極管內(nèi)部已斷路。以上兩種情況均說(shuō)明被測(cè)二極管已損壞，不能使用。

2）判斷二極管的極性

同上述方法，當(dāng)阻值小時(shí)，即為二極管的正向電阻，黑表筆接的一端為二極管正極，紅表筆接的一端為二極管負(fù)極；當(dāng)阻值大時(shí)，即為二極管的反向電阻，黑表筆接的一端為二極管負(fù)極，紅表筆接的一端為二極管正極。

3）注意事項(xiàng)

用萬(wàn)用表測(cè)量二極管時(shí)不能用Rx10k檔，因?yàn)槿f(wàn)用表高阻檔使用的電池電壓高，這個(gè)電壓超過(guò)了某些檢波二極管的最高反向電壓，會(huì)將二極管擊穿。測(cè)量時(shí)一般也不用Rx1或Rx10檔，因?yàn)闅W姆表的內(nèi)阻很小，跟二極管正向連接時(shí)電流很大，容易把二極管燒壞。

三、三極管

半導(dǎo)體三極管又稱雙極性晶體管（BJT）。它是一種具有兩種載流子，即自由電子和空穴參與導(dǎo)電，并有三個(gè)電極的電流放大器件。

1、三極管的結(jié)構(gòu)及類型

如上圖所示，三極管是由兩個(gè)PN結(jié)組成，按PN結(jié)的組成方式，三極管有PNP型和NPN型兩種類型。從結(jié)構(gòu)上看，三極管內(nèi)部有三個(gè)區(qū)域，分別稱為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，并相應(yīng)地引出發(fā)射極（e）、基極（b）和集電極（c）三個(gè)電極。三個(gè)區(qū)形成的兩個(gè)PN結(jié)分別稱為發(fā)射結(jié)和集電結(jié)。

2、三極管的功能

1）放大作用

三極管的主要功能是放大作用，根據(jù)不同需要，可組成電流放大、電壓放大、功率放大、直流放大等不同電路。三極管加上工作電壓后有三個(gè)電流通過(guò)三極管，即發(fā)射極電流、基極電流和集電極電流。發(fā)射極電流等于基極電流和集電極電流之和。當(dāng)基極電流有微小變化時(shí)，集電極電流相應(yīng)有一較大的變化，這就是三極管的電流放大作用。

2）開關(guān)功能

利用三極管在飽和區(qū)和截止區(qū)工作狀態(tài)組成開關(guān)電路，這在脈沖數(shù)字電路中得到廣泛應(yīng)用。

3、三極管使用注意事項(xiàng)

1）組成放大電路的三極管必須有足夠的放大倍數(shù)，但放大倍數(shù)也不宜過(guò)大，放大倍數(shù)過(guò)大會(huì)使電路的穩(wěn)定性變差。

2）集電極和發(fā)射極之間的反向電流要小，反向電流越大三極管工作越不穩(wěn)定。

3）使用中集電極最大允許電流、集電極和發(fā)射極之間的反向擊穿電壓、集電極最大耗散功率不能超過(guò)其極限參數(shù)。

4、三極管的極性判別

三極管極性判別一般使用萬(wàn)用表R×100或R×1k電阻檔。

1）判定基極

（1）假定某一管腳為基極，紅表筆搭上，黑表筆分別接另外兩只管腳測(cè)量電阻。若兩次測(cè)得的阻值都很小，則將表筆對(duì)調(diào)測(cè)量，如所測(cè)得的阻值均為高阻值，則假定基極正確。此三極管是PNP型。

（2）如果將紅表筆接假定基極，黑表筆接另外兩極，所測(cè)得的阻值均為高阻值，表筆對(duì)調(diào)后所測(cè)得的阻值均為低阻值，則假定基極正確。此三極管是NPN型。

（3）如果用上述方法測(cè)得的阻值一高一低，則假定基極錯(cuò)誤，可更換管腳再試。

2）判定集電極和發(fā)射極

（1）對(duì)于PNP型三極管，將紅表筆接到假定集電極上，黑表筆接另一未知管腳，右手手指蘸點(diǎn)水，用拇指和食指捏住紅表筆和集電極，用中指碰基極，這樣通過(guò)手的電阻給三極管加正向偏流，使三極管導(dǎo)通，記下萬(wàn)用表指示的阻值。然后再假定另一管腳為集電極，用同樣的方法測(cè)試，記下并比較兩阻值，其中阻值小的一次假定集電極是正確的。即紅表筆所接的管腳是集電極，黑表筆所接的管腳是發(fā)射極。

（2）對(duì)于NPN型三極管，將紅、黑兩只表筆對(duì)調(diào)，用同樣的方法測(cè)試。

5、三極管的三種連接方式

BJT是一個(gè)三端電流放大器件，在組成四端網(wǎng)絡(luò)時(shí)，勢(shì)必要有一個(gè)電極作為輸入與輸出信號(hào)的公共端，另外兩個(gè)電極分別是輸入端和輸出端。根據(jù)所選公共端電極的不同，有三種連接方式，如下圖所示：

四、晶閘管

1、晶閘管的結(jié)構(gòu)和工作原理

1）晶閘管的結(jié)構(gòu)

如上圖所示，晶閘管是四層三端器件，中間有J1、J2和J3三個(gè)PN結(jié)，外接三個(gè)極：陽(yáng)極A、陰極K與門極G。中間N1和P2分為兩部分，構(gòu)成一個(gè)P1N1P2晶體管和N1P2N2晶體管互連的復(fù)合管，每個(gè)晶體管的集電極電流，同時(shí)又是另一個(gè)晶體管的基極電流。

2）晶閘管的工作原理

晶閘管在工作過(guò)程中，陽(yáng)極A、陰極K與電源和負(fù)載相連組成晶閘管的主電路，晶閘管的門極G、陰極K與控制晶閘管觸發(fā)電路的部分相連，組成晶閘管的控制回路。

（1）在晶閘管的陽(yáng)極與陰極之間，加上正向電壓，并在門極與陰極之間也加上正向電壓和電流，晶閘管導(dǎo)通；

（2）晶閘管一旦導(dǎo)通，門極即失去控制作用，故晶閘管為半控型器件；

（3）當(dāng)晶閘管陽(yáng)極電壓減小到零或反向時(shí)，晶閘管陽(yáng)極電流將減小到一定數(shù)值以下，晶閘管關(guān)斷。

2、晶閘管的伏安特性

1）正向特性

晶閘管的正向特性又有阻斷狀態(tài)和導(dǎo)通狀態(tài)之分。

（1）阻斷狀態(tài)

在門極電流為零的情況下，逐漸增大晶閘管的正向陽(yáng)極電壓，在達(dá)到正向轉(zhuǎn)折電壓之前，晶閘管處于阻斷狀態(tài)。正常工作時(shí)，不允許把正向陽(yáng)極電壓加到轉(zhuǎn)折值。

（2）導(dǎo)通狀態(tài)

從門極輸入觸發(fā)電流，加正向陽(yáng)極電壓使晶閘管導(dǎo)通，門極電流越大，陽(yáng)極電壓轉(zhuǎn)折點(diǎn)越低。

2）反向特性

晶閘管的反向特性與一般二極管的反向特性相似。當(dāng)晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓時(shí)，晶閘管總是處于阻斷狀態(tài)；當(dāng)反向電壓增加到一定數(shù)值時(shí)，反向漏電流增加較快，再繼續(xù)增大反向陽(yáng)極電壓，會(huì)導(dǎo)致晶閘管反向擊穿，造成晶閘管損壞。

3、晶閘管好壞的判斷

1）初步判斷

（1）將萬(wàn)用表歐姆擋置于R×10檔，測(cè)量陽(yáng)極與陰極之間和陽(yáng)極與控制極之間的正、反向電阻，正常值都應(yīng)在幾百千歐以上；控制極和陰極之間正向電阻約數(shù)十歐到數(shù)百歐?？沙醪脚袛嗑чl管是好的。如發(fā)現(xiàn)任何兩個(gè)極短路或?qū)﹃帢O斷路，則晶閘管已經(jīng)損壞。

（2）注意事項(xiàng)：測(cè)量時(shí)，特別是測(cè)量控制極和陰極的阻值時(shí)，絕不允許使用萬(wàn)用表R×10k檔，以防表內(nèi)高壓擊穿控制極的PN結(jié)。

2、接線試驗(yàn)

合上開關(guān)QS時(shí)，小燈泡不亮，再按一下按鈕SB，小燈泡如果發(fā)亮，說(shuō)明晶閘管良好，能夠投入電路工作。