电子元器件基本知识

一、半导体

半导体导电性能介于导体与绝缘体之间。

1、导电特性

1）导电能力随外界温度升高或光照强度增加而明显增加。

2）在纯半导体中掺入微量杂质，半导体的导电能力将成万倍增加。

2、导电形式

半导体是四价元素，呈晶体结构，内部原子按一定规律整齐排列。高温或光照下，其电子冲破束缚，成为自由电子。电子跑出后留下的空位称空穴。故半导体有电子导电和空穴导电两种形式。

3、P型半导体

在半导体中掺入少量三价元素即成空穴型半导体，称为P型半导体。

4、N型半导体

在半导体中掺入少量五价元素成即成电子型半导体，称为N型半导体。

5、PN结

采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结。PN结具有单向导电性。

二、二极管

1、二极管的结构

二极管是由在一个PN结上装上两个引出电极，经特殊封装后制成。P区引出的是正极即阳极；N区引出的是负极即阴极。二极管可用于检波、调幅、整流、稳压等方面。

2、二极管的特性

二极管的主要特性是单向导电性，当阳极处于高电位，阴极处于低电位时，二极管正向导通，即处于低阻状态。当阳极处于低电位，阴极处于高电位时，二极管反向截止，即处于高阻状态。二极管的特性可用两种方式来说明，一种是用伏安特性曲线，另一种是二极管的参数。二极管的主要参数有：

1）最大整流电流

是指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流。

2）最高反向工作电压

是指二极管不被击穿所允许的最高反向电压，一般规定最高反向工作电压为反向击穿电压的1/2～1/3。

3）最大反向电流

是指在规定温度下，二极管加上最高反向工作电压时的反向电流值。此值越小，二极管的单向导电性越好。温度升高时，反向电流会显著增加。

4）最高工作频率

最高工作频率取决于PN结结电容的大小，结电容越大，二极管允许的最高频率越低。

3、二极管使用注意事项

1）二极管使用中电流不能超过最大正向电流，电压不能超过最高反向工作电压（峰值），否则会损坏。

2）二极管在电路中的连接要可靠，焊接时宜使用45W以下的电烙铁，并且焊接速度要快，不能使二极管因过热而损坏。

4、二极管好坏和极性的判别

1）判别二极管的好坏

（1）将万用表置于Rx100或Rx1k档，黑表笔接二极管正极，红表笔接二极管负极，这时正向电阻值一般在几十欧到几百欧之间。红、黑表笔对调后，反向电阻的阻值应在几百千欧以上。测量结果符合上述情况，则可初步判断被测二极管是好的。

（2）如果测量结果阻值都很小，接近零欧姆，说明被测二极管内部PN结击穿或已短路；反之，如阻值都很大，接近无穷，说明被测二极管内部已断路。以上两种情况均说明被测二极管已损坏，不能使用。

2）判断二极管的极性

同上述方法，当阻值小时，即为二极管的正向电阻，黑表笔接的一端为二极管正极，红表笔接的一端为二极管负极；当阻值大时，即为二极管的反向电阻，黑表笔接的一端为二极管负极，红表笔接的一端为二极管正极。

3）注意事项

用万用表测量二极管时不能用Rx10k档，因为万用表高阻档使用的电池电压高，这个电压超过了某些检波二极管的最高反向电压，会将二极管击穿。测量时一般也不用Rx1或Rx10档，因为欧姆表的内阻很小，跟二极管正向连接时电流很大，容易把二极管烧坏。

三、三极管

半导体三极管又称双极性晶体管（BJT）。它是一种具有两种载流子，即自由电子和空穴参与导电，并有三个电极的电流放大器件。

1、三极管的结构及类型如上图所示，三极管是由两个PN结组成，按PN结的组成方式，三极管有PNP型和NPN型两种类型。从结构上看，三极管内部有三个区域，分别称为发射区、基区和集电区，并相应地引出发射极（e）、基极（b）和集电极（c）三个电极。三个区形成的两个PN结分别称为发射结和集电结。

2、三极管的功能

1）放大作用

三极管的主要功能是放大作用，根据不同需要，可组成电流放大、电压放大、功率放大、直流放大等不同电路。三极管加上工作电压后有三个电流通过三极管，即发射极电流、基极电流和集电极电流。发射极电流等于基极电流和集电极电流之和。当基极电流有微小变化时，集电极电流相应有一较大的变化，这就是三极管的电流放大作用。

2）开关功能

利用三极管在饱和区和截止区工作状态组成开关电路，这在脉冲数字电路中得到广泛应用。

3、三极管使用注意事项

1）组成放大电路的三极管必须有足够的放大倍数，但放大倍数也不宜过大，放大倍数过大会使电路的稳定性变差。

2）集电极和发射极之间的反向电流要小，反向电流越大三极管工作越不稳定。

3）使用中集电极最大允许电流、集电极和发射极之间的反向击穿电压、集电极最大耗散功率不能超过其极限参数。

4、三极管的极性判别

三极管极性判别一般使用万用表R×100或R×1k电阻档。

1）判定基极

（1）假定某一管脚为基极，红表笔搭上，黑表笔分别接另外两只管脚测量电阻。若两次测得的阻值都很小，则将表笔对调测量，如所测得的阻值均为高阻值，则假定基极正确。此三极管是PNP型。

（2）如果将红表笔接假定基极，黑表笔接另外两极，所测得的阻值均为高阻值，表笔对调后所测得的阻值均为低阻值，则假定基极正确。此三极管是NPN型。

（3）如果用上述方法测得的阻值一高一低，则假定基极错误，可更换管脚再试。

2）判定集电极和发射极

（1）对于PNP型三极管，将红表笔接到假定集电极上，黑表笔接另一未知管脚，右手手指蘸点水，用拇指和食指捏住红表笔和集电极，用中指碰基极，这样通过手的电阻给三极管加正向偏流，使三极管导通，记下万用表指示的阻值。然后再假定另一管脚为集电极，用同样的方法测试，记下并比较两阻值，其中阻值小的一次假定集电极是正确的。即红表笔所接的管脚是集电极，黑表笔所接的管脚是发射极。

（2）对于NPN型三极管，将红、黑两只表笔对调，用同样的方法测试。

5、三极管的三种连接方式

BJT是一个三端电流放大器件，在组成四端网络时，势必要有一个电极作为输入与输出信号的公共端，另外两个电极分别是输入端和输出端。根据所选公共端电极的不同，有三种连接方式，如下图所示：

四、晶闸管

1、晶闸管的结构和工作原理

1）晶闸管的结构如上图所示，晶闸管是四层三端器件，中间有J1、J2和J3三个PN结，外接三个极：阳极A、阴极K与门极G。中间N1和P2分为两部分，构成一个P1N1P2晶体管和N1P2N2晶体管互连的复合管，每个晶体管的集电极电流，同时又是另一个晶体管的基极电流。

2）晶闸管的工作原理

晶闸管在工作过程中，阳极A、阴极K与电源和负载相连组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G、阴极K与控制晶闸管触发电路的部分相连，组成晶闸管的控制回路。

（1）在晶闸管的阳极与阴极之间，加上正向电压，并在门极与阴极之间也加上正向电压和电流，晶闸管导通；

（2）晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，故晶闸管为半控型器件；

（3）当晶闸管阳极电压减小到零或反向时，晶闸管阳极电流将减小到一定数值以下，晶闸管关断。

2、晶闸管的伏安特性

1）正向特性

晶闸管的正向特性又有阻断状态和导通状态之分。

（1）阻断状态

在门极电流为零的情况下，逐渐增大晶闸管的正向阳极电压，在达到正向转折电压之前，晶闸管处于阻断状态。正常工作时，不允许把正向阳极电压加到转折值。

（2）导通状态

从门极输入触发电流，加正向阳极电压使晶闸管导通，门极电流越大，阳极电压转折点越低。

2）反向特性

晶闸管的反向特性与一般二极管的反向特性相似。当晶闸管承受反向阳极电压时，晶闸管总是处于阻断状态；当反向电压增加到一定数值时，反向漏电流增加较快，再继续增大反向阳极电压，会导致晶闸管反向击穿，造成晶闸管损坏。

3、晶闸管好坏的判断

1）初步判断

（1）将万用表欧姆挡置于R×10档，测量阳极与阴极之间和阳极与控制极之间的正、反向电阻，正常值都应在几百千欧以上；控制极和阴极之间正向电阻约数十欧到数百欧。可初步判断晶闸管是好的。如发现任何两个极短路或对阴极断路，则晶闸管已经损坏。

（2）注意事项：测量时，特别是测量控制极和阴极的阻值时，绝不允许使用万用表R×10k档，以防表内高压击穿控制极的PN结。

2、接线试验

合上开关QS时，小灯泡不亮，再按一下按钮SB，小灯泡如果发亮，说明晶闸管良好，能够投入电路工作。