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 特殊用途的二極管特殊用途的二極管 2.2 2.2 雙結型晶體管雙結型晶體管2.3 2.3 場效應管的特性場效應管的特性2.4 2.4 可控硅及雙向可控硅可控硅及雙向可控硅2.1 2.1 特殊用途的二極管特殊用途的二極管 2.1.1 2.1.1 半導體分立器件的分類半導體分立器件的分類 2.1.2 2.1.2 普通二極管普通二極管 2.1.3 2.1.3 特殊二極管特殊二極管 2.1.1 半導體分立器件的分類半導體分立器件的分類1.分類：分類： 通常二極管以應用分類；三極管以功率、通常二極管以應用分類；三極管以功率、頻率分類；晶閘管以特

2、性分類；而場效應管則以頻率分類；晶閘管以特性分類；而場效應管則以結構特點分類，具體分類如下：結構特點分類，具體分類如下：(1)(1)半導體二極管半導體二極管普通二極管（整流、檢波、穩壓、恒流、開關二極管等）普通二極管（整流、檢波、穩壓、恒流、開關二極管等）特殊二極管（微波、變容、雪崩、特殊二極管（微波、變容、雪崩、PINPIN二極管等）二極管等）敏感二極管（光敏、溫敏、濕敏、壓敏、磁敏等）敏感二極管（光敏、溫敏、濕敏、壓敏、磁敏等）發光二極管發光二極管(2)(2)雙極型晶體管雙極型晶體管鍺管（高頻小功率管、低頻大功率管）鍺管（高頻小功率管、低頻大功率管）硅管（低頻大功率管、大功率高壓管；高頻小

3、功率管、硅管（低頻大功率管、大功率高壓管；高頻小功率管、超高頻小功率管、高速開關管；低噪聲管、微波低噪聲超高頻小功率管、高速開關管；低噪聲管、微波低噪聲管、超管、超管；高頻大功率管、微波功率管；專用器件：管；高頻大功率管、微波功率管；專用器件：單結晶體管、可編程序單結晶體管）單結晶體管、可編程序單結晶體管）(3)(3)晶閘管（單向晶閘管、雙向晶閘管、可關斷晶閘管、晶閘管（單向晶閘管、雙向晶閘管、可關斷晶閘管、特殊晶閘管）特殊晶閘管）(4)(4)場效應晶體管場效應晶體管結型（硅管、砷化鎵管）結型（硅管、砷化鎵管）MOSMOS（硅）（耗盡型、增強型）（硅）（耗盡型、增強型）2.2.集成電路集成電路

4、(1)(1)按制造工藝和結構分：有半導體集成電路、膜（厚、按制造工藝和結構分：有半導體集成電路、膜（厚、薄）集成電路、混合集成電路。薄）集成電路、混合集成電路。 (2)(2)按集成度分：集成度指一個硅片上含有元件數目。有按集成度分：集成度指一個硅片上含有元件數目。有小、中、大、超大規模。小、中、大、超大規模。 (3)(3)按應用領域分：同一功能的集成電路按應用領域規定按應用領域分：同一功能的集成電路按應用領域規定不同的技術指標，而分為軍用品、工業用品和民用品不同的技術指標，而分為軍用品、工業用品和民用品（商用）三大類。（商用）三大類。 (4)(4)按使用功能分：有音頻按使用功能分：有音頻/ /

5、視頻電路、數字電路、線性視頻電路、數字電路、線性電路、微處理器、存儲器、接口電路、光電電路等。電路、微處理器、存儲器、接口電路、光電電路等。(5)(5)按半導體工藝分：雙極型電路；按半導體工藝分：雙極型電路；MOSMOS電路；雙極型電路；雙極型MOSMOS電路電路 (6)(6)專用集成電路（專用集成電路（ASICASIC）2.1.2 普通二極管普通二極管1.1.半導體二極管半導體二極管(a) (a) 硅管的伏安特性硅管的伏安特性 (b)(b)鍺管的伏安特性鍺管的伏安特性 2.2.主要參數主要參數(1)(1)最大整流電流最大整流電流IFIF：二極管長期運行時，允許通過的最大正向平：二極管長期運行

6、時，允許通過的最大正向平均電流。均電流。(2)(2)反向電流反向電流IRIR：承受反向工作電壓而未被反向擊穿時反向電流值。：承受反向工作電壓而未被反向擊穿時反向電流值。它的值越小，表明管子的單向導電特性越好。它的值越小，表明管子的單向導電特性越好。(3)(3)最高反向工作電壓最高反向工作電壓URMURM：工作時兩端所允許加的最大反向電壓。：工作時兩端所允許加的最大反向電壓。通常為反向擊穿電壓的一半，以保證管子安全工作，防止擊穿。通常為反向擊穿電壓的一半，以保證管子安全工作，防止擊穿。(4)(4)最高工作頻率最高工作頻率fMfM：PNPN結具有電容效應，它的存在限制了二極管結具有電容效應，它的存

7、在限制了二極管工作頻率。如果通過管子的信號頻率超過管子的工作頻率。如果通過管子的信號頻率超過管子的fMfM，則結電容的容，則結電容的容抗變小，高頻電流將直接從結電容通過，管子的單向導電性變差。抗變小，高頻電流將直接從結電容通過，管子的單向導電性變差。(5)(5)方向恢復時間方向恢復時間trrtrr：指二極管由導通突然反向時，反向電流由很：指二極管由導通突然反向時，反向電流由很大衰減到接近反向飽和電流時所需要的時間，一般為納秒級。大功大衰減到接近反向飽和電流時所需要的時間，一般為納秒級。大功率開關管工作在高頻時，此項指標至為重要。率開關管工作在高頻時，此項指標至為重要。3.3.應用應用 利用二極

8、管的單向導電性，可以組成利用二極管的單向導電性，可以組成整流、限幅、鉗位、檢波及續流等應用電路。整流、限幅、鉗位、檢波及續流等應用電路。(1)(1)整流作用整流作用單相半波整流電路單相半波整流電路202045. 0)(sin221UtdwtUu 副邊電壓為副邊電壓為u2u2。輸出。輸出電壓的平均值為：電壓的平均值為： 輸出電流的平均值：輸出電流的平均值： LLRUi245. 0 二極管承受的最大反向電壓就是變壓器副二極管承受的最大反向電壓就是變壓器副邊的降值電壓：邊的降值電壓： 22UURM橋式整流電路橋式整流電路29 . 0 UuoLoRUi29 . 0(2)(2)限幅作用限幅作用設設D D

9、為理想二極管，即忽略二極為理想二極管，即忽略二極管正向壓降和反向電流。管正向壓降和反向電流。當當uiEuiE，二極管導通，其正向壓，二極管導通，其正向壓降為零，所以降為零，所以uo=Euo=E，當當uiEuiE，二極管截止，電路中，二極管截止，電路中 電流為零，電流為零，uR=0uR=0，所以，所以o=uio=ui。(3)(3)鉗位作用鉗位作用 只要二極管只要二極管D D處于導通狀處于導通狀態，不論負載態，不論負載RLRL改變多少，電改變多少，電路的輸出端電壓路的輸出端電壓uouo始終等于始終等于UG+UDUG+UD，其中，其中UDUD為二極管的導為二極管的導通電壓。通電壓。(4)(4)檢波電

10、路檢波電路 為防止電感元件換路出現高電壓而并接一個二極管的電路稱為防止電感元件換路出現高電壓而并接一個二極管的電路稱之為續流二極管電路。如圖所示，正常工作時，續流二極管不之為續流二極管電路。如圖所示，正常工作時，續流二極管不導通，當電感與電壓斷開瞬時，電感電流仍維持原大小并按原方導通，當電感與電壓斷開瞬時，電感電流仍維持原大小并按原方向繼續流動，此時續流二極管為電感提供了放電通路。放電時電向繼續流動，此時續流二極管為電感提供了放電通路。放電時電感兩端電壓始終等于續流二極管的正向電壓，避免了電感上出現感兩端電壓始終等于續流二極管的正向電壓，避免了電感上出現高電壓。高電壓。 (5)(5)續流二極管

11、電路續流二極管電路2.1.3 特殊二極管特殊二極管1.1.穩壓管穩壓管(1)(1)主要參數：主要參數：穩定電壓穩定電壓UZUZ：指穩壓管在正常工作時管子的端電壓，過去由于制造：指穩壓管在正常工作時管子的端電壓，過去由于制造工藝的分散性，同一型號穩壓管的穩定電壓有差別，手冊給出的是工藝的分散性，同一型號穩壓管的穩定電壓有差別，手冊給出的是一個范圍，例如一個范圍，例如ICW59ICW59型穩壓管型穩壓管UZ=10UZ=1011.8V11.8V。但現在因制造工藝。但現在因制造工藝技術的進步，穩壓管可做得較準確。技術的進步，穩壓管可做得較準確。UZUZ的值已按的值已按E24E24。穩定電流穩定電流I

12、ZI Z：保證穩壓管正常穩壓性能的最小工作電流。當工作：保證穩壓管正常穩壓性能的最小工作電流。當工作電流低于電流低于I ZI Z時，穩壓效果變差。時，穩壓效果變差。動態電阻動態電阻rZrZ：指穩壓管在正常反向擊穿區內，電壓變化量與電流變：指穩壓管在正常反向擊穿區內，電壓變化量與電流變化量的比值。化量的比值。rZrZ是衡量穩壓性能好壞的指標，擊穿區特性愈陡，則是衡量穩壓性能好壞的指標，擊穿區特性愈陡，則rZrZ愈小，穩壓性能愈好。愈小，穩壓性能愈好。額定功耗額定功耗P ZP Z：指穩定電壓：指穩定電壓UZUZ與最大穩定電流的乘機。是由穩壓管與最大穩定電流的乘機。是由穩壓管允許溫升所決定的參數，工

13、作時的功率若超過此值，穩壓管將出現允許溫升所決定的參數，工作時的功率若超過此值，穩壓管將出現熱擊穿燒壞。熱擊穿燒壞。(2)(2)應用應用 如圖所示。當負載電阻如圖所示。當負載電阻RLRL不變時，設輸入電壓不變時，設輸入電壓uIuI由于電由于電網電壓波動而升高，這將引起網電壓波動而升高，這將引起DZDZ兩端電壓、也就是輸出電壓兩端電壓、也就是輸出電壓UoUo升高，根據穩壓管特性可知，升高，根據穩壓管特性可知，DZDZ電壓少許增加將導致流經電壓少許增加將導致流經DZDZ電流電流I2I2劇烈增加，使總電流劇烈增加，使總電流I1I1大大增加，這樣大大增加，這樣R R上的壓降上的壓降URUR也也有較大的

14、增加，即有較大的增加，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，基本保持不變。同加的很少，基本保持不變。同樣，當輸入電壓樣，當輸入電壓uIuI由于波動下由于波動下降，降，UoUo下降的也很少，也能基下降的也很少，也能基本保持不變。本保持不變。 iZ /mAuZ/VO UZ IZmin IZmax UZ IZ IZ2.2.變容二極管（壓變電容器）變容二極管（壓變電容器） 壓變電容器實際上是工作壓變電容器實際上是工作于反向偏壓區的二極管，其應于反向偏壓區的二極管，其應用主要在高頻場合下，包括振用主要在高頻場合下，包括振蕩器的自動調諧和調頻

15、，如作蕩器的自動調諧和調頻，如作為電視機調諧回路的壓控可變為電視機調諧回路的壓控可變電容器，以實現用電壓來改變電容器，以實現用電壓來改變頻道。頻道。 3.3.光電二極管（光敏二極管）光電二極管（光敏二極管） 當光線照射在當光線照射在PNPN結時，半導體結時，半導體共價鍵中電子獲得了能量，產生的共價鍵中電子獲得了能量，產生的電子空穴對增多，在外加反向電壓電子空穴對增多，在外加反向電壓作用下，內電場增強，反向電流增作用下，內電場增強，反向電流增加，其大小與光的照度成正比，利加，其大小與光的照度成正比，利用這個特性制成光電二極管。用這個特性制成光電二極管。4.4.發光二極管（發光二極管（LEDLED

16、） 采用鎵（采用鎵（GaGa）、磷（）、磷（P P）、砷（）、砷（AsAs）合成的二極管，）合成的二極管，內部基本單元仍是一個內部基本單元仍是一個PNPN結。當外加正向電壓時，電子與結。當外加正向電壓時，電子與空穴復合過程中，以光子的形式釋放能量，其亮度隨注入空穴復合過程中，以光子的形式釋放能量，其亮度隨注入電流的增大而提高。電流的增大而提高。5.5.光電耦合器件光電耦合器件 它以光為媒介實現電信號的傳遞。常用在數字和模擬它以光為媒介實現電信號的傳遞。常用在數字和模擬或計算機控制系統中做接口電路。它具有抗干擾性強、噪或計算機控制系統中做接口電路。它具有抗干擾性強、噪聲低、速度快、耗電少，壽命長

17、等優點。聲低、速度快、耗電少，壽命長等優點。例題分析：a. a. 二極管二極管D D陽極電位高于陰極電位，處于正偏，陽極電位高于陰極電位，處于正偏，D D導通導通b. b. 二極管二極管D2D2因受正向電壓而導通，設導通壓降為因受正向電壓而導通，設導通壓降為0.7V0.7V，則二極管則二極管D2D2的陽極對地電位為的陽極對地電位為2.7 V2.7 V，此電位低于，此電位低于D1D1的的陰極電位陰極電位5 V5 V，D1D1處于反偏，所以處于反偏，所以D1D1截止。截止。c.c.考慮考慮12 V 12 V 電源和電源和D1D1支路，支路，D1D1正偏，則正偏，則D1D1工作在導通工作在導通狀態，

18、狀態，D1D1陽極對地電位為，陽極對地電位為，UD! +UD! +（-3V-3V）=-2.3 V=-2.3 V，此，此電位加電位加R2R2、D2D2支路，支路，D2D2因正偏而導通。因正偏而導通。d. -3Vd. -3V恒壓源加在加恒壓源加在加R2R2、D D支路中，由于支路中，由于D D陽極接正，陽極接正，D D導通。導通。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+ U

19、D =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同向并聯，均處于反同向并聯，均處于反偏，由于偏，由于UZ1 UZ2UZ1 UZ2，則，則D Z1D Z1處于正常工作狀態，此時，處于正常工作狀態，此時，D Z2D Z2所加電壓為所加電壓為D Z1D Z1，小于工作電壓，小于工作電壓UZ2UZ2，所以，所以D D Z2Z2處于反向電壓未擊穿狀態。處于反向電壓未擊穿狀態。2.2雙結型晶體管雙結型晶體管2.2.1 2.2.1 原理、符號、特性原理、符號、特性放大區放

20、大區飽和區飽和區截止區截止區發射結發射結正偏正偏正偏正偏反偏反偏集電結集電結反偏反偏正偏正偏反偏反偏流控關系流控關系I IC C=I=IB BI IC CIIB BI IB B=0 =0 I IC C=0=0電流分配電流分配I IE E= I= IB B+ I+ IC C三極管直流偏置狀態三極管直流偏置狀態 三極管各級電位關系三極管各級電位關系NPNNPN型型PNPPNP型型Si(Si(常見器件常見器件) )GeGeSiSiGe(Ge(常見器件常見器件) )截止區截止區U UBEBE/V/V0000000電位關系電位關系U UC CUUE EUUB BU UC CUUE EU U UB B U

21、 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 主要參數主要參數1.1.共射電流放大系數共射電流放大系數：有的手冊中用：有的手冊中用hFEhFE表示。表示。值一般在值一般在2020到到200200之間。它是表征晶體管電流放大作用的最主要的參數。之間。它是表征晶體管電流放大作用的最主要的參數。2.2.反向擊穿電壓值反向擊穿電壓值U(BR)CEOU(BR)CEO：指基極開路時加在：指基極開路時加在cece兩端電壓的兩端電壓的最大允許值，一般為幾十伏，高反壓管可達千伏以上。若基極最大允許值，一般為幾十伏，高反壓管可達

22、千伏以上。若基極射極之間有電阻，則擊穿電壓值將會提高。射極之間有電阻，則擊穿電壓值將會提高。3.3.最大集電極電流最大集電極電流ICMICM，由以下兩方面的因素決定：，由以下兩方面的因素決定：(1)(1)當當UCEUCE1V1V時，使管耗時，使管耗PCPC達到最大時的達到最大時的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時的時的ICIC值。值。ICIC超過超過ICMICM時，管子不一定損壞。大功率晶體管的時，管子不一定損壞。大功率晶體管的ICMICM可達幾百可達幾百安。安。4.4.最大管耗最大管耗PCMPCM：即：即ICIC與與UCEUCE的乘積不能超過此限度

23、。要注意手的乘積不能超過此限度。要注意手冊中規定的散熱條件。大功率管的冊中規定的散熱條件。大功率管的PCMPCM值可達千瓦。值可達千瓦。5.5.穿透電流穿透電流ICEOICEO：即：即IBIB0 0時的時的ICIC值。表明基極對集電極值。表明基極對集電極電流失控的程度。它大約是反向飽和電流的電流失控的程度。它大約是反向飽和電流的倍。小功倍。小功率硅管的率硅管的ICEOICEO約為約為0.1A0.1A，鍺管可能要比它大，鍺管可能要比它大10001000倍，大倍，大功率硅管的功率硅管的ICEOICEO約為約為mAmA級。級。6.6.特征頻率特征頻率fTfT：它表明晶體管起放大作用的極限，此時：它表

24、明晶體管起放大作用的極限，此時值為值為1 1。高頻晶體管的。高頻晶體管的fTfT值可達值可達1000MHz1000MHz以上。以上。7.7.噪聲系數噪聲系數NFNF：通常定義為輸入信號的信噪比與經過晶：通常定義為輸入信號的信噪比與經過晶體管放大后輸出信號的信噪比的比值。一般取其對數并體管放大后輸出信號的信噪比的比值。一般取其對數并乘以乘以1010（功率之比）或（功率之比）或2020（電壓之比），單位為（電壓之比），單位為dBdB。注意：由于半導體三極管具有兩種載流子導電，溫度對注意：由于半導體三極管具有兩種載流子導電，溫度對其特性十分敏感。溫度升高，其特性十分敏感。溫度升高，ICBOICBO、

25、值增加，值增加，UBEUBE減小，減小，集中體現在使三極管的集電極電流集中體現在使三極管的集電極電流ICIC增大，工作點不穩增大，工作點不穩定，需要采取穩定措施加以限制。定，需要采取穩定措施加以限制。2.3場效應管的特性場效應管的特性2.3.1 2.3.1 原理、符號、特性原理、符號、特性半導體三極管是通過改變基極電流來實現對集電極電半導體三極管是通過改變基極電流來實現對集電極電流的控制，是一種電流控制器件，輸入電阻較小。場流的控制，是一種電流控制器件，輸入電阻較小。場效應管是通過改變輸入電壓的大小來實現對輸入電流效應管是通過改變輸入電壓的大小來實現對輸入電流的控制，是一種電壓控制器件，輸入電

26、阻極高。的控制，是一種電壓控制器件，輸入電阻極高。半導體三極管既有多數載流子又有少數載流子參與導半導體三極管既有多數載流子又有少數載流子參與導電（半導體三極管又稱雙極型晶體管），而少數載流電（半導體三極管又稱雙極型晶體管），而少數載流子極易受溫度影響，因此半導體三極管穩定性較差。子極易受溫度影響，因此半導體三極管穩定性較差。場效應管中由于輸入電阻極高，基本不需要電流，且場效應管中由于輸入電阻極高，基本不需要電流，且受溫度、外界輻射影響小，便于大規模集成等優點，受溫度、外界輻射影響小，便于大規模集成等優點，因而得到了廣泛的應用。因而得到了廣泛的應用。按結構不同，場效應管分結型場效應管和絕緣柵按結

27、構不同，場效應管分結型場效應管和絕緣柵場場效應管兩類。前者是利用場場效應管兩類。前者是利用PNPN結形成的耗盡區結形成的耗盡區來控制導電溝道來控制導電溝道, ,后者是利用覆蓋在后者是利用覆蓋在P P型或型或N N型半型半導體上面的金屬柵極導體上面的金屬柵極( (二者之間用氧化物絕緣二者之間用氧化物絕緣) )來來控制導電溝道。后者當柵極和源極之間的電壓為控制導電溝道。后者當柵極和源極之間的電壓為零時，漏極和源極之間基本上沒有電流通過，前零時，漏極和源極之間基本上沒有電流通過，前者則有電流通過。者則有電流通過。注意到符號中垂直線代表溝道。中間有兩處斷開注意到符號中垂直線代表溝道。中間有兩處斷開的代

28、表的代表UGSUGS0 0時溝道未形成，因此屬增強型，未時溝道未形成，因此屬增強型，未斷開的為耗盡型。箭頭指向溝道的，按斷開的為耗盡型。箭頭指向溝道的，按PNPN結符號結符號的規律，溝道應為的規律，溝道應為N N型，由溝道向外的則為型，由溝道向外的則為P P型。型。2.3.2 2.3.2 主要參數主要參數1.1.開啟電壓開啟電壓UTUT，這是增強型，這是增強型MOSMOS管參數。管參數。當當UDSUDS為某一固定值，開始有漏極電流為某一固定值，開始有漏極電流IDID時的柵源電壓時的柵源電壓UGSUGS為開啟電壓為開啟電壓UTUT。2.2.夾斷電壓夾斷電壓UPUP，這是耗盡型，這是耗盡型MOSM

29、OS管參數。管參數。當當UDSUDS為某一固定值，使為某一固定值，使IDID接近于零的柵源電壓接近于零的柵源電壓UGSUGS為夾斷為夾斷電壓電壓UPUP。3.3.飽和漏極電流飽和漏極電流IDSSIDSS，這是結型場效應管參數。，這是結型場效應管參數。當當UGS=0UGS=0，場效應管發生預夾斷時的漏極電流為飽和漏極，場效應管發生預夾斷時的漏極電流為飽和漏極電流電流IDSSIDSS。4. 4. 低頻跨導低頻跨導gmgm，這是反映場效應管柵源電壓對漏極電流，這是反映場效應管柵源電壓對漏極電流控制作用大小的數。控制作用大小的數。當當UDSUDS為某一固定值，為某一固定值，IDID的微小變化量與引起它

30、變化的柵的微小變化量與引起它變化的柵源電壓源電壓UGSUGS的微小變化量之比，即的微小變化量之比，即gmgmdID/dUGS |UDS=dID/dUGS |UDS=常常數。數。 關于場效應管其他參數，可參閱有關技術手冊。關于場效應管其他參數，可參閱有關技術手冊。2.3.32.3.3場效應管與半導體三極管特點比較場效應管與半導體三極管特點比較及使用注意事項及使用注意事項1.1.場效應管和晶體管的性能比較和選擇場效應管和晶體管的性能比較和選擇器件名稱器件名稱性能性能半導體三極管半導體三極管場效應管場效應管導電結構導電結構既利用多數載流子，又既利用多數載流子，又利用少數載流子，故利用少數載流子，故稱

31、為雙極性器件稱為雙極性器件只利用多數載流子工作故只利用多數載流子工作故稱為單極性器件稱為單極性器件導電方式導電方式多子濃度擴散與少子漂多子濃度擴散與少子漂移移多子漂流多子漂流控制方式控制方式電流控制（電流控制（I IB B - I - IC C）電壓控制（電壓控制（UGS - IUGS - ID D）放大系數放大系數（=20=20200200）g gm m （=1=15mA/V5mA/V）類型類型PNPPNP、NPNNPNP P溝道、溝道、N N溝道溝道受溫度影響受溫度影響大大小小噪聲噪聲較大較大較小較小抗輻射能力抗輻射能力差差強強制造工藝制造工藝較復雜較復雜簡單簡單 2. 2.使用注意事項使

32、用注意事項(1)(1)當控制電壓可正可負時，應選擇耗盡型當控制電壓可正可負時，應選擇耗盡型MOSMOS管。管。(2)(2)當信號內阻很高時，為得到較好的放大作用和較低的當信號內阻很高時，為得到較好的放大作用和較低的噪聲系數，應選場效應管，當信號內阻很低時，為得到較噪聲系數，應選場效應管，當信號內阻很低時，為得到較好的放大作用，應選晶體管。好的放大作用，應選晶體管。(3)(3)在大電流下，晶體管的在大電流下，晶體管的cece極之間壓降較小。極之間壓降較小。(4)(4)晶體管在正常安裝調試過程中，比較不容易損壞，場晶體管在正常安裝調試過程中，比較不容易損壞，場效應管須防靜電擊穿。效應管須防靜電擊穿

33、。(5)(5)一般的晶體管數字集成電路，其速度要比一般的晶體管數字集成電路，其速度要比MOSMOS集成電路集成電路快。快。(6)(6)在低電流運行條件下，應選在低電流運行條件下，應選CMOSCMOS管。管。(7)(7)在超高頻、低噪聲、弱信號的條件下，應選場效應。在超高頻、低噪聲、弱信號的條件下，應選場效應。(8)(8)在作為雙向導電的開關時應選場效應管。在作為雙向導電的開關時應選場效應管。(9)(9)場效應管的參數分散度較大，因此在對管特性匹配上場效應管的參數分散度較大，因此在對管特性匹配上比晶體管差，表現在作為集成運放前置級時所產生的失調比晶體管差，表現在作為集成運放前置級時所產生的失調電

34、壓較高。電壓較高。(10)(10)在大電流（幾十安）運行情況下，應選用在大電流（幾十安）運行情況下，應選用VMOSVMOS管，還管，還可以多管并聯，以通過更大的電流。晶體管在并聯時每管可以多管并聯，以通過更大的電流。晶體管在并聯時每管應串接平衡電阻，以防止電流分配差異太大，從而增加了應串接平衡電阻，以防止電流分配差異太大，從而增加了損耗。損耗。(11)MOS(11)MOS管由于輸入電阻很高，柵極感應電荷不易泄放，管由于輸入電阻很高，柵極感應電荷不易泄放，可形成很高電壓，將絕緣層擊穿而損壞，因此，使用時柵可形成很高電壓，將絕緣層擊穿而損壞，因此，使用時柵極不能開路，保存時各級需短路。極不能開路，

35、保存時各級需短路。(12)(12)結型場效應管漏極與源極可以互換使用。結型場效應管漏極與源極可以互換使用。MOSMOS管若管管若管子內部已將襯底與源極短接，則不能互換，否則漏極與源子內部已將襯底與源極短接，則不能互換，否則漏極與源極是可以互換的。極是可以互換的。(13)(13)低頻跨導與工作電流有關，越大，也越大。低頻跨導與工作電流有關，越大，也越大。2.4 可控硅及雙向可控硅可控硅及雙向可控硅2.4.1 2.4.1 原理、符號、特性原理、符號、特性可控硅整流器（可控硅整流器（SCRSCR）是一種二極管。通常，只有）是一種二極管。通常，只有在柵極上加一個電流脈沖時才能正向導通。在任在柵極上加一

36、個電流脈沖時才能正向導通。在任何情況下（未被擊穿以前）都沒有反向電流。實何情況下（未被擊穿以前）都沒有反向電流。實際上，際上，SCRSCR是一種有四層半導體（是一種有四層半導體（PNPNPNPN）的器件，）的器件，但只有三根引出線。因為大多數但只有三根引出線。因為大多數SCRSCR用作電源開關，用作電源開關，電流容量很大，可達電流容量很大，可達1100A1100A或更大，把它裝在機或更大，把它裝在機殼上，以便散熱。斷開殼上，以便散熱。斷開SCRSCR的方法是將陽極電壓反的方法是將陽極電壓反向（對陰極為負值），或者把陽極電壓（或電流）向（對陰極為負值），或者把陽極電壓（或電流）降低到低于稱為維持

37、電壓（或電流）的閾值，以降低到低于稱為維持電壓（或電流）的閾值，以使其電流達到最小。柵極電流只能開啟正常的使其電流達到最小。柵極電流只能開啟正常的SCRSCR；一旦導通，有失去控制，就不再能用柵極來使其一旦導通，有失去控制，就不再能用柵極來使其斷開。斷開。當接入當接入EaEa后，兩只管子均承受正向電壓，處于放大工作狀后，兩只管子均承受正向電壓，處于放大工作狀態，若在態，若在G G，K K間加一個正的觸發信號，則對于間加一個正的觸發信號，則對于BG1BG1來說，來說，相當于在它的基極發射級回路中有一個控制電流相當于在它的基極發射級回路中有一個控制電流IgIg流過，流過，也就是也就是BG1BG1基

38、極電流基極電流Ib1Ib1，經放大后，經放大后，Ic1=B1Ib1Ic1=B1Ib1，Ic2= Ic2= B1B2 Ib1B1B2 Ib1，此電流又流入，此電流又流入BG1BG1基極，再次得到放大，這樣，基極，再次得到放大，這樣，依次循環下去，一瞬間就可使依次循環下去，一瞬間就可使BG1BG1和和BG2BG2兩管全部導通并達兩管全部導通并達到飽和。所以，可控硅加上正向電壓后，一輸入觸發信號，到飽和。所以，可控硅加上正向電壓后，一輸入觸發信號，可控硅立即導通，可控硅一經導通后，由于導致可控硅立即導通，可控硅一經導通后，由于導致BG1BG1基極基極上總是流過比控制級電流上總是流過比控制級電流IgI

39、g大的多的電流，即使觸發信號大的多的電流，即使觸發信號消失，可控硅仍然導通。只有降低電源電壓消失，可控硅仍然導通。只有降低電源電壓EaEa，使，使BG1BG1和和BG2BG2中集電極電流小于某一維持導通的最小值時，可控硅中集電極電流小于某一維持導通的最小值時，可控硅方能轉關斷狀態。如果把電源電壓方能轉關斷狀態。如果把電源電壓EaEa反接，反接，BG1BG1和和BG2BG2均不均不具備放大條件，即使有觸發信號，可控硅也無法工作，處具備放大條件，即使有觸發信號，可控硅也無法工作，處于關斷狀態。同樣在沒有輸入觸發信號或信號極性相反時，于關斷狀態。同樣在沒有輸入觸發信號或信號極性相反時，即使可控硅加上

40、正向電壓，即使可控硅加上正向電壓，BG1BG1得不到正信號觸發，可控得不到正信號觸發，可控硅也無法導通。硅也無法導通。普通的普通的SCRSCR要求相當大的柵極控制電流，典型數據為要求相當大的柵極控制電流，典型數據為2020100A100A（對于更大功率的器件來說還要大）。加在柵極上的（對于更大功率的器件來說還要大）。加在柵極上的電流只需很短的時間（約電流只需很短的時間（約1010），所以其柵極驅動器往往設），所以其柵極驅動器往往設計成一個電流脈沖發生電路。為了適應在交流電的正、負計成一個電流脈沖發生電路。為了適應在交流電的正、負半周都能起控制作用，設計了由兩個可控硅并聯而且共用半周都能起控制作

41、用，設計了由兩個可控硅并聯而且共用一個門極的雙向可控硅。三端雙向可控硅開關器件一個門極的雙向可控硅。三端雙向可控硅開關器件（TRIACSTRIACS）與）與SCRSCR相似，只是能雙向導通。它們都適用于相似，只是能雙向導通。它們都適用于交流應用的場合，例如開關電燈或將電機接在交流應用的場合，例如開關電燈或將電機接在110V110V（6060）的電源線上。盡管三端雙向可控硅器件的結構要比的電源線上。盡管三端雙向可控硅器件的結構要比SCRSCR復復雜得多，但由于其控制電壓加在柵極和唯一的陽極（雜得多，但由于其控制電壓加在柵極和唯一的陽極（T T）之間，所以把它想象為兩個背靠背的之間，所以把它想象為

42、兩個背靠背的SCRSCR是合適的。是合適的。2.4.2 2.4.2 主要參數主要參數1.1.正向轉折電壓正向轉折電壓UBOUBO：指：指IgIg0 0時，若時，若UAKUAK超過此值，可控超過此值，可控硅將導通。硅將導通。2.2.正向阻斷峰值電壓正向阻斷峰值電壓UDRMUDRM：是實際應用時為避免出現：是實際應用時為避免出現IgIg0 0時管子導通而對所加正向電壓峰值的限制，時管子導通而對所加正向電壓峰值的限制，UDRMUDRMUBOUBO100V100V，即裕度為，即裕度為100V100V。可控硅的。可控硅的UDRMUDRM可高達數千伏。可高達數千伏。3.3.方向轉折電壓方向轉折電壓U U（

43、BRBR）：）：UAKUAK的反向電壓絕對值超過此值的反向電壓絕對值超過此值時，管子將導通。與此相應的反向阻斷電壓時，管子將導通。與此相應的反向阻斷電壓URRMURRM亦為亦為UBR100VUBR100V。可控硅的。可控硅的URRMURRM和和UDRMUDRM為同一個數量級，亦可為同一個數量級，亦可高達數千伏。在用作可控整流時，其工作電壓應選此兩者高達數千伏。在用作可控整流時，其工作電壓應選此兩者中的最低者，并考慮再有一定的裕量。中的最低者，并考慮再有一定的裕量。4.4.額定正向平均電流額定正向平均電流IFIF：和二極管的額定整流電流相同。：和二極管的額定整流電流相同。要注意的是若可控硅的導通

44、時間遠小于正弦波的半個周期，要注意的是若可控硅的導通時間遠小于正弦波的半個周期，即使即使IFIF值未超過額定值，但峰值電流將非常大，以致超過值未超過額定值，但峰值電流將非常大，以致超過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值可超過值可超過1000A1000A。5.5.觸發電流觸發電流IgIg：指使可控硅能導通所需的門極電：指使可控硅能導通所需的門極電流，一般為流，一般為mAmA級。級。6.6.正向平均管壓降正向平均管壓降UFUF： 指在可控硅導通的正弦波指在可控硅導通的正弦波半個周期內半個周期內UAKUAK的平均值，一般在的平均值，一般在0.40.4至至1.2V1.2

45、V之間。之間。7.7.維持電流維持電流IHIH：指電流低于此值后，可控硅將關：指電流低于此值后，可控硅將關斷。斷。IHIH值從幾十毫安到幾百毫安，視可控硅電流值從幾十毫安到幾百毫安，視可控硅電流容量大小而定。容量大小而定。8.8.正向電壓上升率正向電壓上升率dU/dtdU/dt：當正向電壓上升速率超：當正向電壓上升速率超過此數值時，在過此數值時，在IgIg0 0的情況下可控硅也要導通，的情況下可控硅也要導通，一般為每微秒幾十伏。一般為每微秒幾十伏。2.4.3 2.4.3 可控硅的特點可控硅的特點1.1.只有導通和截止兩種狀態，因此屬于開關器件，而且一只有導通和截止兩種狀態，因此屬于開關器件，而

46、且一旦觸發導通后，具有自鎖功能。旦觸發導通后，具有自鎖功能。2.2.能承受的反向電壓較高，能導通的電流較大，導通后管能承受的反向電壓較高，能導通的電流較大，導通后管壓降較低，因此適用于大功率變流裝置。壓降較低，因此適用于大功率變流裝置。3.3.工作頻率較低，為千赫級，快速可控硅也在工作頻率較低，為千赫級，快速可控硅也在100kHz100kHz以下，以下，故不適用于高頻。故不適用于高頻。4.4.可控硅的類型還在發展。如可關斷可控硅能在正向導通可控硅的類型還在發展。如可關斷可控硅能在正向導通時在控制極加反向脈沖將其關斷，使控制更為靈活，又如時在控制極加反向脈沖將其關斷，使控制更為靈活，又如光控可控硅，利用光電效應來控制導通，在電路方面完全光控可控硅，利用光電效應來控制導通，在電路方面完全隔離，適用于高壓輸電系統等。隔離，適用于高壓輸電系統等。5.5.可控硅最主要的用途是在交流或直流供電系統中，作為可控硅最主要的用途是在交流或直流供電系統中，作為控制電流導通或關斷的器件。控制電流導通或關斷的器件。例例4 4：聲光控開關電路原理：