汽车电工电子技术基础 教学课件 作者 段京华 项目五.pptx

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1、汽车电工电子技术基础件,由于它具有体积小、重量轻、工作可靠、使用寿命长、耗电量小等优点,因而得到了广泛应用。半导体制成的二极管和晶体管在汽车电子电路以及汽车电气设备中应用也非常广泛,本项目通过对半导体器件基本知识的学习,可以为后续课程的学习打下基础。【项目描述】用半导体材料制成的半导体器件是20世纪中叶发展起来的新型电子器一、相关知识1.半导体的相关知识物质按导电能力强弱的不同可分为导体、半导体、绝缘体三大类。电阻率的大小反映了材料的导电性能好坏。一般把电阻率在10-9~10-8Ω·m之间的材料叫做导体,如铜、铝等,用来制造导线。电阻率在

2、107~1012Ω·m之间的材料叫做绝缘体,如橡胶、陶瓷、空气等。半导体的电阻率介于导体与绝缘体之间,其导电能力也介于导体和绝缘体之间。目前,制造半导体器件用得最多的是硅和锗两种材料。任务一 二极管的测量半导体具有不同于导体和绝缘体的导电特性。半导体的导电特性分为:(1)热敏特性    大多数半导体对温度都比较敏感,且随温度的升高导电能力增强,电阻减小。利用半导体的热敏特性可以制成各种热敏元器件,如热敏电阻。(2)光敏特性    许多半导体在受光照射后,导电能力会增强,电阻会减小。利用光敏特性可制成各种光敏元件或器件,如光敏电阻、 光敏二

3、极管、光敏探测器等(3)掺杂特性    在纯净的半导体中掺入微量的某种杂质元素,导电能力会增强很多,电阻会急剧减小。二极管、晶体管都是利用掺杂特性制成的。按照半导体是否掺入杂质,可以把半导体分为两种:一种为本征半导体,另一种为杂质半导体。2.PN结(1)PN结的形成    P型或N型半导体的导电能力虽然大大增强,但并不能直接用来制造半导体器件。通常在一块晶片上,采取一定的 掺杂工艺措施,在两边分别形成P型半导体和N型半导体,在它们的交界面附近就会形成一个具有独特物理性质的PN结,如图5-1所示。PN结是制造半导体二极管、半导体晶体管、场效

4、应晶体管等各种半导体器件的基础。图5-1 PN结结构示意图(2)PN结的单向导电性    PN结具有单向导电特性,这可以通过下面的实验来验证,实验电路如图5-2所示。其中PN结用一只二极管来代替,HL为指示灯泡,R为电路的限流电阻,GB为直流电源,S为电路的开关。1)PN结加正向电压——正向导通。将电源正极接P区,负极接N区,此时的外加电压称为“正向电压”,或称“正向偏置”,简称“正偏”。开关S闭合后指示灯泡HL亮,说明此时PN结电阻很小,像导体一样很容易导电,这种现象称为“正向导通”,如图5-2所示。2)PN结加反向电压——反向截止。把

5、电源的正负极对调后,这时电源负极接P区,正极接N区,此时的外加电压称为“反向电压”,或称“反向偏置”,简称“反偏”。开关S闭合后指示灯泡HL不亮,说明此时PN结电阻很大,像绝缘体一样不能导电,这种现象称为“反向截止”,如图5-3所示。由此可知:PN结加正向电压导通,加反向电压截止,这是PN结的重要特性,即单向导电性。图5-2 PN结加正向电压图5-3 PN结加反向电压半导体二极管(Semiconductordiode)又叫晶体二极管,简称二极管,它的内部由一个PN结构成,外部引出两个电极,从P区引出的电极为二极管的正极,又叫做阳极;从N区

6、引出的电极为二极管的负极,又叫做阴极。然后再将其封装在管壳内,如图5-4所示。二极管有一个PN结、两个电极,其主要特性是单向导电性,即正向导通、反向截止。二极管的电路图形符号如图5-5所示,文字符号用VD表示。图形符号中箭头的方向表示二极管正向导通时电流的方向,正常工作时电流由正极流向负极。3.半导体二极管图5-4 二极管的结构图5-5 二极管的电路图形符号4.二极管的类型二极管的分类方法有很多种,按材料不同分为硅二极管和锗二极管,按用途不同分为普通二极管和常用二极管,常用二极管主要有以下几种。(1)整流二极管 整流二极管如图5-6所示。

7、作用:它是一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件,主要用于整流电路中。工作电压:正向电压。图5-6 整流二极管特性:整流二极管具有明显的单向导电性。整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高,反向漏电流小,高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造(掺杂较多时容易反向击穿)。这种器件的结面积较大,能通过较大电流(可达上千安),但工作频率不高,一般在几十千赫以下。(2)稳压二极管 稳压二极管如图5-7所示。作用:主要用于稳压电路。工作电压:反向电压。特性:稳压二极管简称稳压管,是一种特殊工艺制成的硅二极管

8、,其伏安特性与普通二极管类似,只是稳压管的反向击穿区特性曲线很陡,从反向特性曲线上可以看到,当反向电压达到击穿电压时,反向电流突然增大,稳压管被反向击穿,但这种击穿不是破坏性的,只要在电路中串

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