半导体器件 - 类型、概述和用途
电子器件应用领域的快速发展和扩大是由于半导体器件所基于的元件基础的改进......因此，为了理解电子器件的功能过程，有必要了解主要类型的半导体器件的器件和工作原理。
半导体材料 就其电阻率而言，它们处于导体和电介质之间的中间位置。
制造半导体器件的主要材料有硅（Si）、碳化硅（SiC）、镓和铟的化合物。
半导体电导率 取决于杂质的存在和外部能量影响（温度、辐射、压力等）。电流由两种类型的载流子引起——电子和空穴。根据化学成分的不同，可以区分纯半导体和杂质半导体。
对于电子设备的生产，使用具有晶体结构的固体半导体。
半导体器件是其操作基于使用半导体材料的特性的器件。
半导体器件的分类
基于连续半导体，半导体电阻器：
线性电阻 - 电阻略微取决于电压和电流。它是集成电路的一个“元件”。
压敏电阻 - 电阻取决于施加的电压。
热敏电阻 - 电阻取决于温度。有两种类型：热敏电阻（随着温度升高，电阻减小）和正敏电阻（随着温度升高，电阻增大）。
光敏电阻——电阻取决于光照（辐射）。 Deformer——阻力取决于机械变形。
大多数半导体器件的工作原理基于电子-空穴结 p-n 结特性。
半导体二极管
它是一种具有一个 p-n 结和两个端子的半导体器件，其操作基于 p-n 结的特性。
p-n结的主要特性是单向传导——电流只在一个方向流动。二极管的常规图形名称 (UGO) 具有箭头形式，表示电流流过器件的方向。
在结构上，该二极管由封装在外壳中的 p-n 结（微型模块开放式框架除外）和两个端子组成：来自 p 区阳极，来自 n 区阴极。
这些。二极管是一种仅在一个方向上——从阳极到阴极——传导电流的半导体器件。
通过器件的电流对施加电压的依赖性称为电流-电压特性 (VAC) 器件 I = f (U)。从二极管的 I-V 特性可以明显看出二极管的单侧导通（图 1）。
图 1 — 二极管电流-电压特性
根据用途，半导体二极管分为整流、通用、脉冲、齐纳二极管和稳压器、隧道和反向二极管、LED和光电二极管。
单侧导通决定了二极管的整流特性。通过直接连接（«+» 连接到阳极，«-» 连接到阴极），二极管打开并且有足够大的正向电流流过它。相反（«-» 连接阳极，«+» 连接阴极），二极管闭合，但有小的反向电流流过。
整流二极管设计用于将低频交流电（通常小于50 kHz）转换为直流电，即站起来。它们的主要参数是最大允许正向电流Ipr max和最大允许反向电压Uo6p max。这些参数称为限制 - 超过它们可以部分或完全禁用设备。
为了增加这些参数，制作了二极管列、节点、矩阵，它们是串并联、桥接或 p-n 结的其他连接。
通用二极管用于在很宽的频率范围内（高达数百兆赫兹）对电流进行整流。这些二极管的参数与整流二极管的参数相同，只是输入了额外的参数：最大工作频率 (MHz) 和二极管电容 (pF)。
脉冲二极管是为脉冲信号转换而设计的，它们用于高速脉冲电路中。对这些二极管的要求与确保设备对所提供电压的脉冲特性的快速响应有关——二极管从闭合状态到打开状态的过渡时间短，反之亦然。
齐纳二极管——这些是半导体二极管，它们两端的电压降几乎不依赖于流过的电流。它有助于稳定紧张局势。
Varikapi - 工作原理是基于 p-n 结的特性，当其上的反向电压值发生变化时，势垒电容的值也会发生变化。它们用作压控可变电容器。在这些方案中，变容二极管在相反方向开启。
LED - 这些是半导体二极管，其原理是基于当直流电流通过时从 p-n 结发射光。
光电二极管 - 反向电流取决于 p-n 结的光照。
肖特基二极管 - 基于金属-半导体结，这就是为什么它们具有比传统二极管高得多的响应速率的原因。
图 2 — 二极管的传统图形表示
有关二极管的更多信息，请参见此处：
晶体管
晶体管是一种半导体器件，设计用于放大、生成和转换电信号，以及开关电路。
晶体管的一个显着特征是能够放大电压和电流——作用在晶体管输入端的电压和电流会导致其输出端出现明显更高的电压和电流。
随着数字电子和脉冲电路的普及，晶体管的主要特性是它能够在控制信号的影响下处于打开和关闭状态。
晶体管的名字来源于两个英文单词tran (sfer) (re) sistor-controlled resistor的缩写。这个名字不是偶然的，因为在施加于晶体管的输入电压的作用下，其输出端之间的电阻可以在很宽的范围内调节。
晶体管允许您将电路中的电流从零调整到最大值。
三极管的分类：
——按作用原理：场（单极）、双极、组合。
— 按耗散功率的值：低、中和高。
——按限制频率的值：低频、中频、高频和超高频。
——按工作电压值：低电压和高电压。
— 按功能目的：通用、加强、关键等。
-在设计方面：采用开放式框架和盒式版本，具有刚性和柔性端子。
根据执行的功能，晶体管可以在三种模式下工作：
1）有源模式——在模拟设备中用来放大电信号，晶体管的阻值从零变为最大值——他们说晶体管“打开”或“关闭”。
2）饱和模式——晶体管的电阻趋于零。在这种情况下，晶体管相当于一个闭合的继电器触点。
3）截止模式——三极管闭合，电阻高，即它相当于一个打开的继电器触点。
饱和和截止模式用于数字、脉冲和开关电路。
双极晶体管是一种半导体器件，具有两个 p-n 结和三个导体，可对电信号进行功率放大。
在双极晶体管中，电流是由两种类型的电荷载流子的运动引起的：电子和空穴，这就是它们名称的由来。
在图表上，可以用圆圈和没有圆圈来描绘晶体管（图 3）。箭头表示晶体管中电流的流动方向。
图 3 - 晶体管 n-p-n (a) 和 p-n-p (b) 的传统图形符号
晶体管的基础是半导体板，其中形成了导电类型可变的三个部分——电子和空穴。根据层的交替，可以区分两种类型的晶体管结构：n-p-n（图 3，a）和 p-n-p（图 3，b）。
发射极 (E) — 作为载流子（电子或空穴）来源并在器件上产生电流的层；
集电极 (K) — 接受来自发射极的载流子的层；
基极 (B) — 控制晶体管电流的中间层。
三极管接入电路时，它的一个电极为输入端（输入交变信号源导通），另一个为输出端（负载导通），第三个电极为输入端和输出端共用。在大多数情况下，使用共发射极电路（图 4）。加在基极上的电压不超过1V，加在集电极上的电压不超过1V，例如+5V、+12V、+24V等。
图 4——共发射极双极晶体管的电路图
集电极电流只有在基极电流Ib（由Ube决定）流过时才会产生。Ib 越多，Ik 越多。 Ib的单位是mA，集电极电流的单位是几十、几百mA，即IbIk。因此，当一个小幅值的交流信号加到基极上时，小的Ib会发生变化，而大的Ic会与之成比例地变化。当电路中包含负载电阻集电极时，将向其分配信号，重复输入的形状，但幅度更大，即放大信号。
晶体管的最大允许参数首先包括：集电极上耗散的最大允许功率Pk.max、集电极和发射极之间的电压Uke.max、集电极电流Ik.max。
为了增加限制参数，生产了晶体管组件，在单个外壳中可以容纳多达数百个并联连接的晶体管。
双极型晶体管现在用的越来越少，特别是在脉冲功率技术中。它们被MOSFET和组合式IGBT所取代，在该电子领域具有无可争辩的优势。
在场效应晶体管中，电流由只有一种符号（电子或空穴）的载流子的运动决定。与双极不同，晶体管电流由改变导电通道横截面的电场驱动。
由于输入电路中没有输入电流，该电路的功耗几乎为零，这无疑是场效应管的一个优势。
在结构上，晶体管由 n 型或 p 型导电沟道组成，在其末端有区域：发射载流子的源极和接受载流子的漏极。用于调整通道横截面的电极称为栅极。
场效应晶体管是一种半导体器件，它通过改变导电沟道的横截面来调节电路中的电流。
存在具有 pn 结形式的栅极和隔离栅极的场效应晶体管。
在半导体沟道和金属栅极之间具有绝缘栅极的场效应晶体管中，存在电介质绝缘层 - MIS 晶体管（金属 - 电介质 - 半导体），一种特殊情况 - 氧化硅 - MOS 晶体管。
内置沟道 MOS 晶体管的初始电导在没有输入信号 (Uzi = 0) 时约为最大值的一半。在电压 Uzi = 0 时具有感应沟道的 MOS 晶体管中，输出电流不存在，Ic = 0，因为最初没有导电沟道。
具有感应沟道的 MOSFET 也称为 MOSFET。它们主要用作关键元件，例如开关电源。
基于 MOS 晶体管的关键元件具有许多优点：信号电路不与控制动作源电连接，控制电路不消耗电流并具有双面导电性。与双极晶体管不同，场效应晶体管不怕过热。
有关晶体管的更多信息，请参见此处：
晶闸管
晶闸管是一种工作在两种稳定状态下的半导体器件——低导通（晶闸管闭合）和高导通（晶闸管打开）。在结构上，晶闸管具有三个或更多个 p-n 结和三个输出。
在晶闸管的设计中，除了阳极和阴极外，还提供了第三个输出（电极），称为控制。
晶闸管设计用于电路的非接触式切换（开和关）。它们的特点是速度快，并且能够切换非常大的电流（高达 1000 A）。它们正逐渐被开关晶体管所取代。
图 5 - 常规 - 晶闸管的图形名称
Dynistors（双电极）——与传统整流器一样，它们有一个阳极和一个阴极。当正向电压增加到某个值 Ua = Uon 时，电阻打开。
晶闸管（SCR——三电极）——有一个额外的控制电极； Uin 由流经控制电极的控制电流改变。
要将晶闸管转换到闭合状态，必须施加反向电压（- 到阳极，+ 到阴极）或将正向电流降低到一个称为 Iuder 保持电流的值以下。
锁定晶闸管 - 可以通过施加反极性的控制脉冲切换到闭合状态。
三端双向可控硅（对称晶闸管）——双向传导电流。
晶闸管在自动化设备和电流转换器中用作接近开关和可控整流器。在交流和脉冲电流电路中，可以改变晶闸管打开状态的时间，从而改变电流流过负载的时间。这允许您调整分配给负载的功率。