二极管课件

晶体二极管一、半导体绝缘体：不容易导电或者完全不导电的物体，如塑料、橡胶、陶瓷、玻璃等。半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，如硅(Si)、锗(Ge)、金属氧化物等。硅和锗是4价元素，原子的最外层轨道上有4个价电子。导体：很容易导电的物体，如金、银、铜、铁等。1、半导体的特点：（3）在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强。（2）半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。（1）半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间。半导体中两种携带电荷粒子：（1）空穴（带正电荷）（2）自由电子（带负电荷）载流子在纯净半导体硅或锗（4价）中掺入磷、砷等5价元素，由于这类元素的原子最外层有5个价电子，故在构成的共价键结构中，由于存在一个多余的价电子而产生大量自由电子，这种半导体主要靠自由电子导电，称为电子半导体或N型半导体，其中自由电子为多数载流子，热激发形成的空穴为少数载流子。（1）N型半导体自由电子多数载流子（简称多子）空穴少数载流子（简称少子）2、Ｐ型半导体和Ｎ型半导体（2）P型半导体在纯净半导体硅或锗（4价）中掺入硼、铝等3价元素，由于这类元素的原子最外层只有3个价电子，故在构成的共价键结构中，由于缺少价电子而形成大量空穴，这类掺杂后的半导体其导电作用主要靠空穴运动，称为空穴半导体或P型半导体，其中空穴为多数载流子，热激发形成的自由电子是少数载流子。自由电子多数载流子（简称多子）空穴少数载流子（简称少子）P型半导体N型半导体＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋无论是P型半导体还是N型半导体都是中性的，通常对外不显电性。掺入的杂质元素的浓度越高，多数载流子的数量越多。只有将两种杂质半导体做成PN结后才能成为半导体器件。将P型半导体和N型半导体经过特殊的工艺加工紧密结合在一起，在两者的交界面处将形成一个特殊的接触面（薄层）→PN结。PN结的形成３、PN结及其单向导电性PN结具有很重要的特性——单向导电性。实际电路中，PN结上总要加上一定的电压，外加电压的极性不同，导电性能差异很大。PN结加正向电压－导通图1-1PN结的单向导电性将PN结按照图1-1（a）所示接上电源称为加正向电压，加正向电压时阻挡层（PN结）变窄，电阻变小，电流增大，称为PN结处于导通状态。PN结的单向导电性将PN结按照图1-1（b）所示接上电源称为加反向电压，加反向电压时阻挡层（PN结）变宽，电阻变大，电流减小，称为PN结处于截止状态。综上所述，当PN结加正向电压时会导通，加反向电压时会截止，这就是PN结的单向导电性。PN结加反向电压——截止1.晶体二极管的结构、符号(a)点接触型用外壳把一个PN结封装起来，从P区和N区各引出一个电极，就组成一个晶体二极管，简称二极管，用D表示。结面积小、结电容小、正向电流小。用于检波和变频等高频电路。根据管芯结构不同分为：金属触丝阳极引线N型锗片阴极引线外壳(a)点接触型(b)面接触型结面积大、正向电流大、结电容大，用于大电流整流电路。铝合金小球N型硅阳极引线PN结金锑合金底座阴极引线(b)面接触型二、晶体二极管阴极引线阳极引线二氧化硅保护层P型硅N型硅(c)平面型半导体二极管的符号阴极阳极(d)符号D(c)平面型用于集成电路制作工艺中。PN结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。2．分类（1）按材料分：硅管、锗管（2）按PN结面积：点接触型（电流小，高频应用）、面接触型（电流大，用于整流）（3）按用途：如图1-2所示。图1-2二极管图形符号①整流二极管：利用单向导电性把交流电变成直流电的二极管。②稳压二极管：利用反向击穿特性进行稳压的二极管。③发光二极管：利用磷化镓把电能转变成光能的二极管。④光电二极管：将光信号转变为电信号的二极管。⑤变容二极管：利用反向偏压改变PN结电容量的二极管。硅管0.5V,锗0.2V。反向击穿电压U(BR)导通压降外加电压大于死区电压二极管才能导通。外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。正向特性反向特性硅0.7V左右锗0.3V左右UI死区电压PN+–PN–+反向电流在一定电压范围内保持常数。3伏安特性二极管的单向导电性综上所述，二极管加正向电压大于死区电压时才会导通，加反向电压时管子处于截止状态，这一特性称为二极管的单向导电性。[例1.1]图1-3所示电路中，当开关S闭合后，H1、H2两个指示灯，哪一个可能发光？解：由电路图可知，开关S闭合后，只有二极管V1正极电位高于负极电位，即处于正向导通状态，所以H1指示灯发光。图1-3[例1.1]电路图（1）最大整流电流IFM指管子长期运行时，允许通过的最大直流电流。（2）反向击穿电压UBR指管子反向击穿时的电压值。（3）最高反向工作电压URM二极管正常工作时允许承受的最高反向电压（约为UBR的一半）。4.晶体二极管的主要参数5.二极管的简单测试用万用表检测二极管如图1-4所示。1)判别正负极性万用表测试条件：R×100Ω或R×1kΩ；将红、黑表笔分别接二极管两端。所测电阻小时，黑表笔接触处为正极，红表笔接触处为负极。图1-4万用表检测二极管2)判别好坏万用表测试条件：R×1kΩ。(1)若正反向电阻均为零，二极管短路；(2)若正反向电阻非常大，二极管开路。(3)若正向电阻约几千欧姆，反向电阻非常大，二极管正常。[总结]1.几个基本概念：半导体、载流子（空穴、自由电子）、N型半导体、P型半导体、PN结2.PN结的单向导电性3.晶体二极管的伏安特性练习：1.写出下图所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压UD＝0.7V。解：UO1≈1.3V，UO2＝0，UO3≈－1.3V，UO4≈2V，UO5≈1.3V，UO6≈－2V。2.能否将1.5V的干电池以正向接法接到二极管两端？为什么？3.电路如图5所示，已知ui＝10sinωt(v)，试画出ui与uO的波形。设二极管正向导通电压可忽略不计。解：ui和uo的波形如解图5所示。图5解图5解：不能。因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系，当端电压为1.5V时，管子会因电流过大而烧坏。