最新半导体二极管及其基本电路

半导体二极管及其基

本电路

二、半导体二极管及其基本电路

基本要求

?正确理解：PN结的形成及单向导电性

?熟练掌握：普通二极管、稳压二极管的外特性及主要参数

?能够查阅电子器件相关手册

难点重点

1．ＰＮ结的形成

（1）当Ｐ型半导体和Ｎ型半导体结合在一起时，由于交界面处存在载流子浓度的差异，这样电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。但是，电子和空穴都是带电的，它们扩散的结果就使Ｐ区和Ｎ区中原来的电中性条件破坏了。Ｐ区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，Ｎ区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子通常称为空间电荷，它们集中在Ｐ区和Ｎ区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，这就是我们所说的ＰＮ结。

图（1）浓度差使载流子发生扩散运动

（2）在这个区域内，多数载流子已扩散到对方并复合掉了，或者说消耗殆尽了，因此，空间电荷区又称为耗尽层。

（3）Ｐ区一侧呈现负电荷，Ｎ区一侧呈现正电荷，因此空间电荷区出现了方向由Ｎ区指向Ｐ区的电场，由于这个电场是载流子扩散运动形成的，而不是外加电压形成的，故称为内电场。

图（2）内电场形成

（4）内电场是由多子的扩散运动引起的，伴随着它的建立将带来两种影响：一是内电场将阻碍多子的扩散，二是P区和N区的少子一旦靠近PN结，便在内电场的作用下漂移到对方，使空间电荷区变窄。

（5）因此，扩散运动使空间电荷区加宽，内电场增强，有利于少子的漂移而不利于多子的扩散；而漂移运动使空间电荷区变窄，内电场减弱，有利于多子的扩散而不利于少子的漂移。

当扩散运动和漂移运动达到动态平衡时，交界面形成稳定的空间电荷区，即ＰＮ结处于动态平衡。

2．ＰＮ结的单向导电性

（1）外加正向电压（正偏）

在外电场作用下，多子将向ＰＮ结移动，结果使空间电荷区变窄，内电场被削弱，有利于多子的扩散而不利于少子的漂移，扩散运动起主要作用。结果，Ｐ区的多子空穴将源源不断的流向Ｎ区，而Ｎ区的多子自由电子亦不断流向Ｐ区，这两股载流子的流动就形成了ＰＮ结的正向电流。

（2）外加反向电压（反偏）

在外电场作用下，多子将背离ＰＮ结移动，结果使空间电荷区变宽，内电场被增强，有利于少子的漂移而不利于多子的扩散，漂移运动起主要作用。漂移运动产生的漂移电流的方向与正向电流相反，称为反向电流。因少子浓度很低，反向电流远小于正向电流。

当温度一定时，少子浓度一定，反向电流几乎不随外加电压而变化，故称为反向饱和电流。

内容提要

2.1半导体的基本知识

1．半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，半导体具有光敏、热敏和掺杂特性。2．本征半导体

（1）在0K时，本征半导体中没有载流子，呈绝缘体特性。

（2）温度升高→热激发→共价键中价电子进入导带→自由电子+空穴。

（3）两种载流子：导带中的自由电子，电荷极性为负；价带中挣脱共价键束缚的价电子所剩下的空穴，电荷极性为正。

（4）热激发条件下，只有少数价电子挣脱共价键的束缚，进入导带形成电子空穴对，所以本征半导体导电率很低。

3．杂质半导体

（1）两种杂质半导体：Ｎ型---掺入微量五价元素；Ｐ型---掺入微量三价元素。

（2）两种浓度不等的载流子：多子---由掺杂形成，少子---由热激发产生。

（3）一般情况下，只要掺入极少量的杂质，所增加的多子浓度就会远大于室温条件下本征激发所产生的载流子浓度。所以，杂质半导体的导电率高。

（4）杂质半导体呈电中性。

4．半导体中载流子的运动方式

（1）漂移运动---载流子在外加电场作用下的定向移动。

（2）扩散运动---因浓度梯度引起载流子的定向运动。

2.2ＰＮ结的形成及特性

1．ＰＮ结的形成

当Ｐ型半导体和Ｎ型半导体结合在一起的时侯，由于交界面处存在载流子浓度的差异→多子扩散→产生空间电荷区和内电场→内电场阻碍多子扩散，有利少子漂移

当扩散和漂移达到动态平衡时，交界面形成稳定的空间电荷区，即ＰＮ结。

2．ＰＮ结的单向导电性

外加正向电压→多子向ＰＮ结移动，空间电荷区变窄，内电场减弱→扩散运动大于漂移运动→正向电流。

外加反向电压→多子背离ＰＮ结移动，空间电荷区变宽，内电场增强→漂移运动大于扩散运动→反向电流。

当温度一定时，少子浓度一定，反向电流几乎不随外加电压而变化，故称为反向饱和电流。

2.3半导体二极管

1．半导体二极管按其结构的不同可分为点接触型、面接触型和平面型这样几类。

2．伏安特性

它可划分为三个部分：

（1）正向特性(外加正向电压)

当正向电压超过某一数值后，二极管才有明显的正向

电流，该电压值称为导通电压，用Ｖth表示。

在室温下，硅管的Ｖth约为0.5V，锗管的Ｖth约为

0.1V。当流过二极管的电流Ｉ比较大时，二极管两端的电

压几乎维持恒定，硅管约为0.6～0.8Ｖ（通常取0.7Ｖ），锗管约为0.2～0.3V（通常取0.2Ｖ）。

（2）反向特性(外加反向电压)

在反向电压小于反向击穿电压的范围内，由少数载流子形成的反向电流很小，而且与反向电压的大小基本无关。

由二极管的正向与反向特性可直观的看出：①二极管是非线性器件；②二极管具有单向导电性。

（3）反向击穿特性

当反向电压增加到某一数值ＶBR时，反向电流急剧增大，这种现象叫做二极管的反向击穿。

3．电容效应：势垒电容与扩散电容

4．主要参数

器件的参数是其特性的定量描述，是我们正确使用和合理选择器件的依据。

（1）正向---最大整流电流ＩF

（2）反向---反向击穿电压ＶBR

2.4二极管应用电路

1．分析方法：

二极管是一种非线性器件，因而由二极管构成的电路一般要采用非线性电路的分析方法。

（1）图解分析法

其步骤为：①把电路分为线性和非线性两部分；②在同一坐标上分别画出非线性部分的伏安特性和线性部分的特性曲线；③由两条特性曲线的交点求电路的Ｖ和Ｉ。

（2）模型分析法（非线性器件线性化处理）

①理想二极管模型---正向导通时，压降为0；反向截止时，电流为0。

②恒压降模型---当二极管工作电流较大时，其两端电压为常数（通常硅管取0.7V，锗管取0.2V）。

③交流小信号模型--若电路中除有直流电源外，还有交流小信号，则对电路进行交流分析时，二极管可等效

为交流电阻 r d=26mV/I DQ (I DQ为静态电流）

2．二极管应用电路

（1）限幅电路---利用二极管单向导电性和导通后两端电压基本不变的特点组成，将信号限定在某一范围中

变化，分为单限幅和双限幅电路。多用于信号处理电路中。

（2）箝位电路---将输出电压箝位在一定数值上。

（3）开关电路---利用二极管单向导电性以接通和断开电路，广泛用于数字电路中。

（4）整流电路---利用二极管单向导电性，将交流信号变为直流信号，广泛用于直流稳压电源中。

（5）低电压稳压电路---利用二极管导通后两端电压基本不变的特点，采用几只二极管串联，获得3V以下输

出电压

2.5特殊二极管

1．稳压二极管

（1）工作原理

二极管及其应用电路--笔记整理

半导体二极管及其应用电路 1．半导体的特性自然界中的各种物质,按导电能力划分为:导体、绝缘体、半导体。半导体导电能力介于导体和绝缘体之间。它具有热敏性、光敏性（当守外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化）和掺杂性(往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显变化)。利用光敏性可制成光电二极管和光电三极管及光敏电阻;利用热敏性可制成各种热敏电阻;利用掺杂性可制成各种不同性能、不同用途的半导体器件,例如二极管、三极管、场效应管等。 2．半导体的共价键结构在电子器件中,用得最多的材料是硅和锗,硅和锗都是四价元素,最外层原子轨道上具有4个电子,称为价电子。每个原子的4个价电子不仅受自身原子核的束缚,而且还与周围相邻的4个原子发生联系,这些价电子一方面围绕自身的原子核运动,另一方面也时常出现在相邻原子所属的轨道上。这样,相邻的原子就被共有的价电子联系在一起,称为共价键结构。当温度升高或受光照时,由于半导体共价键中的价电子并不像绝缘体中束缚得那样紧,价电子从外界获得一定的能量,少数价电子会挣脱共价键的束缚,成为自由电子,同时在原来共价键的相应位置上留下一个空位,这个空位称为空穴, 自由电子和空穴是成对出现的,所以称它们为电子空穴对。在本征半导体中,电子与空穴的数量总是相等的。我们把在热或光的作用下,本征半导体中产生电子空穴对的现象,称为本征激发,又称为热激发。由于共价键中出现了空位,在外电场或其他能源的作用下,邻近的价电子就可填补到这个空穴上,而在这个价电子原来的位置上又留下新的空位,以后其他价电子又可转移到这个新的空位上。为了区别于自由电子的运动,我们把这种价电子的填补运动称为空穴运动,认为空穴是一种带正电荷的载流子,它所带电荷和电子相等, 符号相反。由此可见, 本征半导体中存在两种载流子:电子和空穴。而金属导体中只有一种载流子——电子。本征半导体在外电场作用下,两种载流子的运动方向相反而形成的电流方向相同。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度时影响半导体性能的一个重要的外部因素。

模拟电路之二极管考精彩试题库完整

二级管电路习题选 1 在题1.1图所示电路中，U0电压为（）。（a）12V （b）-9V （c）-3V 2 在题1.2图所示电路中，所有二极管均为理想元件，则D1、D2、D3的工作状态为（）。（a）D1导通，D2、D3截止（b）D1、D2截止，D3导通（c）D1、D3截止，D2导通题1.1图题1.2图 3 在题1.3图所示电路中，所有二极管均为理想元件，则D1、D2的工作状态为（）。（a）D1导通，D2、截止（b）D1、D2均导通（c）D1、截止，D2导通题1.3图题1.4图 4 在题1.4图所示电路中，D1、D2为理想元件，则电压U0为（）。（a）3V （b）5V （c）2V 5 电路如题1.5图（a）所示，二极管D为理想元件，输入信号u i为图（b）所示的三角波，则输出电压u0的最大值为（）。（a）5V （b）17V （c）7V

（a）(b) 题1.5图 6 在题1.6图所示电路中，二极管为理想元件，u A=3v,u B=2sinωtV,R=4KΩ,则u F等于( ). （a）3V （b）2sinωtV （c）3+2sinωtV 题1.6图题1.7图 7 在题1.7图所示电路中，二极管为理想元件，则输出电压U0为（）。（a）3V （b）0V （c）－12V 8 在题1.8图（1）所示电路中，二极管D为理想元件，设u1=2sinωtV,稳压二极管D Z的稳定电压为6V，正向压降不计，则输出电压u0的波形为图（2）中的波形（）。 (1) (2)

9 在题1.9图所示电路中，稳压二极管D Z2的稳定电压为6V，D Z2的稳定电压为12V，则输出电压U0等于（）。（a）12V （b）6V （c）18V 10 在题1.10图所示电路中，稳压二极管D Z1和 D Z2的稳定电压分别为6V和9V，正向电压降都是0.7V。则电压U0等于（）。（a）3V （b）15V （c）－3V 11 在题1.11图所示电路中，稳压二极管D Z1的稳定电压U Z1=12V,D Z2的稳定电压U Z2=6V，则电压U0等于（）。（a）12V （b）20V （c）6V 12 已知某晶体管处于放大状态，测得其三个级的电位分别为6V、9V和6.3V，则6V所对应的电极为（a ）。（a）发射极（b）集电极（c）基极 13晶体管的工作特点是（ a ）。一、（a）输入电流控制输出电流（b）输入电流控制输出电压选择题 1．在N型半导体中，多数载流子为电子，N型半导体（） A、带正电 B、带负电 C、不带电 D、不能确定 2．如果在NPN型三极管放大电路中测得发射结为正向偏置，集电结也为正向偏置，则此管的工作状态为（） A、放大状态 B、饱和状态 C、截止状态 D、不能确定 3．在一个放大电路中，测得某三极管各极对地的电位为U1=3V，U2=﹣3V，U3=﹣2.7V，则可知该管为（）。 A. PNP锗管 B. NPN硅管 C. NPN锗管 D. PNP硅管 4、已知某三极管的三个电极电位为6V, 2.7V, 2V, 则可判断该三极管的类型及工作状态为（）。 A、NPN型，放大状态 B、PNP型，截止状态 C、NPN型，饱和状态 D、PNP型，放大状态 5.已知某晶体管处于放大状态，测得其三个极的电位分别为 6V、9V 和 6.3V，则 6V所对应的电极为（）。

半导体二极管及其应用

第1章半导体二极管及其应用本章要点 ●半导体基础知识 ●PN结单向导电性 ●半导体二极管结构、符号、伏安特性及应用 ●特殊二极管本章难点 ●半导体二极管伏安特性 ●半导体二极管应用半导体器件是近代电子学的重要组成部分。只有掌握了半导体器件的结构、性能、工作原理和特点，才能正确地选择和合理使用半导体器件。半导体器件具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性强等优点，在各个领域中得到了广泛的应用。半导体二极管和三极管是最常用的半导体器件，而PN结又是组成二极管和三极管及各种电子器件的基础。本章首先介绍有关半导体的基础知识，然后将重点介绍二极管的结构、工作原理、特性曲线、主要参数以及应用电路等，为后面各章的学习打下基础。 1.1 PN结 1.1.1 半导体基础知识 1. 半导体特性自然界中的各种物质，按其导电能力划分为：导体、绝缘体、半导体。导电能力介于导体与绝缘体之间的，称之为半导体。导体如金、银、铜、铝等；绝缘体如橡胶、塑料、云母、陶瓷等；典型的半导体材料则有硅、锗、硒及某些金属氧化物、硫化物等，其中，用来制造半导体器件最多的材料是硅和锗。半导体之所以用来制造半导体器件，并不在于其导电能力介于导体与绝缘体之间，而在于其独特的导电性能，主要表现在以下几个方面。 (1) 热敏性：导体的导电能力对温度反应灵敏，受温度影响大。当环境温度升高时，其导电能力增强，称为热敏性。利用热敏性可制成热敏元件。 (2) 光敏性：导体的导电能力随光照的不同而不同。当光照增强时，导电能力增强，称为光敏性。利用光敏性可制成光敏元件。 (3) 掺杂性：导体更为独特的导电性能体现在其导电能力受杂质影响极大，称为掺杂性。这里所说的“杂质”，是指某些特定的纯净的其他元素。在纯净半导体中，只要掺入极微量的杂质，导电能力就急剧增加。一个典型的数据是：如在纯净硅中，掺入百万分之

模拟电路实验报告,实验三二极管的伏安特性

电子实验报告实验名称二极管的伏安特性日期 2014/3/30 一、实验目的 1、了解二极管的相关特性 2、学会在面包板上搭接测量电路。 3、学会正确使用示波器测量二极管的输入输出波形 4、学习使用excel画出二极管的伏安特性曲线 5、学会正确使用函数信号发生器、数字交流毫伏表。 6、学习使用Multisim电子电路仿真软件。二．实验仪器设备示波器、函数发生器、面包板、二极管、电阻、万用表，实验箱等。三、实验内容 1、准备一个测量二极管伏安特性的电路。 2、在面包板上搭接二极管伏安特性的测量电路，给电路加入可调的正向和反向的输入电压，分别测量不同电压下流经二极管的电流，记录数据，用excel 画出二极管的伏安特性曲线。正向输入测量8组数据，反向测量6组。 3、给二极管的测量电路加入正弦波，用示波器分别测量二极管的输入输出波形，解释输出波形的特征。 4,利用二极管和电阻画出或门和与门，并连接电路，测量检验。四、实验原理示波器工作原理是利用显示在示波器上的波形幅度的相对大小来反映加在示波器Y偏转极板上的电压最大值的相对大小，二极管是最常用的电子元件之一，它最大的特性就是单向导电，也就是电流只可以从二极管的一个方向流过电路图：其伏安特性图为：

电路图为：动态电路：正向，二极管两端：电阻两端：

反向：二极管两端电阻两端

2）与门，或门可以通过二极管和电阻来实现。五、实验数据上述实验图分别对应的波形图及实验数据如下：正向，二极管两端：

信号类型Vpp:V Vmax:V Vmin:V T:ms 输入信号 5.1 2.43 -2.71 1.9986 输出信号 3.4 0.7 -2.67 1.9997 电阻两端：信号类型Vpp:V Vmax:V Vmin:V T:ms 输入信号 5.1 2.43 -2.71 2.0013 输出信号 1.85 1.8 -0.05 2.0013 反向：二极管两端

3 半导体二极管的识别检测与选用(二)

[复习提问] 1、半导体二极管的结构、符号及分类？ 2、半导体二极管的重要特性是什么？ [导入新课]二极管是电路中的关键器件，种类繁多，应用十分广泛，识别常用半导体二极管，掌握检测质量及选用方法是学习电子技术必须掌握的一项基本技能，下面我们来学习相关知识。 [讲授新课] 1.1半导体二极管的识别、检测与应用（二）九、二极管的型号命名 1、国产二极管国产二极管的型号命名分为五个部分，各部分的含义见下表。第一部分用数字“2”表示主称为二极管。第二部分用字母表示二极管的材料与极性。第三部分用字母表示二极管的类别。第四部分用数字表示序号。

例如： 2、日本半导体器件的型号命名(JIS-C-7012工业标准)由五部分组成,各部分含义见下表。第一部分用数字表示器件的类型或有效电极数。第二部分用字母S表示该器件已在日本电子工业协会（JEIA）注册登记。第三部分用字母表示器件的类别。第四部分用数字表示登记序号。第五部分用字母表示产品的改进序号。日本半导体器件型号命名及含义

例如： 2SA733（PNP型高频晶体管）2SC4706（NPN型高频晶体管）2——三极管2——三极管 S——JEIA注册产品S——JEIA注册产品A——PNP型高频管C——NPN型高频管733——JEIA登记序号4706——JEIA登记序号 3、美国半导体器件型号命名由四部分组成。各部分的含义见下表。第一部分用数字表示器件的类别。第二部分用字母“N”表示该器件已在EIA注册登记。第三部分用数字表示该器件的注册登记号。第四部分用字母表示器件的规格号。美国半导体器件型号命名及含义例如： lN 4007 2N 2907 A l——二极管2——晶体管 N——ElA注册标志N——ElA注册标志 4007——ElA登记号2907——ElA登记号 A——规格号 1、整流二极管整流二极管主要用于整流电路，即把交流电变换成脉动的直流电。整流二极管都是面结型，因此结电容较大，使其工作频率较低。一般为3kHZ以下。从封装上看，有塑料封装和金属封装两大类。常用的整流二极管有2CZ型、2DZ型、IN400 X型及用于高压、高频电路的 2DGL型等。

模拟电路1+二极管

1 普通二极管、稳压管 1.1用大于号（>）、小于号（<）或等于号（=）填空： 1.在本征半导体中，电子浓度＿＿空穴浓度； 2.在P型半导体中，电子浓度＿＿空穴浓度； 3.在N型半导体中，电子浓度＿＿空穴浓度。【答案】1. =；2. <；3. >。 1.2选择括号中的答案填空（只填答案号a、b、c……）1.在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于＿＿，而少数载流子的浓度则与＿＿有很大关系。（a.温度，b.掺杂工艺，c.杂质浓度，d.晶体缺陷）

2.当PN结外加正向电压，扩散电流＿＿漂移电流，耗尽层＿＿。当PN结外向反向电压时，扩散电流＿＿漂移电流，耗尽层＿＿。（a.大于，b.小于，c.等于，d.变宽，e.变窄，f.不变）

【答案】1.c,a; 2.a,e,b,d. 未加电压时，二者平衡。由平衡-PN窄（扩散〉漂移）；由平衡-PN宽（扩散<漂移） 1.3判断下列说法是否正确，并在相应的括号内画√或×。 1.P型半导体可通过在纯净半导体中掺入五价磷元素而获得。（） 2.在N型半导体中，掺入高浓度的三价杂质可以改型为P 型半导体。（） 3.P型半导体带正电，N型半导体带负电。（） 4.PN结内的扩散电流是载流子在电场作用下形成的。（） 5.漂移电流是少数载流子在内电场作用下形成的。（） 6.由于PN结交界面两边存在电位差，所以，当把PN结两端短路时就有电流流过。（） 7.PN结方程可以描述PN结的正向特性，也可以描述PN 结的反向击穿特性。（）

【答案】题2、5正确，其余都错误。 1.5填空： 1.二极管的最主要特性是＿＿，它的两个主要参数是反映正向特性的＿＿和反映反向特性的＿＿。 2.在常温下，硅二极管的开启电压约＿＿V，导通后在较大电流下的正向压降约＿＿V；鍺二极管的开启电压约＿＿V，导通后在较大电流下的正向压降约＿＿V。

半导体二极管及其基本电路

第二章半导体二极管及其基本电路本章内容简介半导体二极管是由一个PN结构成的半导体器件,在电子电路有广泛的应用。本章在简要地介绍半导体的基本知识后，主要讨论了半导体器件的核心环节——PN 结。在此基础上，还将介绍半导体二极管的结构、工作原理,特性曲线、主要参数以及二极管基本电路及其分析方法与应用。最后对齐纳二极管、变容二极管和光电子器件的特性与应用也给予简要的介绍。（一）主要内容: ?半导体的基本知识 ?PN结的形成及特点，半导体二极管的结构、特性、参数、模型及应用电路（二）基本要求: ?了解半导体材料的基本结构及PN结的形成 ?掌握PN结的单向导电工作原理 ?了解二极管（包括稳压管）的V-I特性及主要性能指标（三）教学要点： ?从半导体材料的基本结构及PN结的形成入手，重点介绍PN结的单向导电工作原理、 ?二极管的V-I特性及主要性能指标

2.1 半导体的基本知识 2.1.1 半导体材料根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。导电性能介于导体与绝缘体之间材料，我们称之为半导体。在电子器件中，常用的半导体材料有：元素半导体，如硅（Si）、锗（Ge）等；化合物半导体，如砷化镓（GaAs）等；以及掺杂或制成其它化合物半导体材料，如硼（B）、磷（P）、锢（In）和锑（Sb）等。其中硅是最常用的一种半导体材料。半导体有以下特点： 1．半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间 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。 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。 2.1.2 半导体的共价键结构在电子器件中，用得最多的半导体材料是硅和锗，它们的简化原子模型如下所示。硅和锗都是四价元素，在其最外层原子轨道上具有四个电子，称为价电子。由于原子呈中性，故在图中原子核用带圆圈的+4符号表示。半导体与金属和许多绝缘体一样，均具有晶体结构，它们的原子形成有排列，邻近原子之间由共价键联结，其晶体结构示意图如下所示。图中表示的是晶体的二维结构，实际上半导体晶体结构是三维的。硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构

模电实验报告二极管使用

模拟电路实验二——二极管实验报告 0 石媛媛 1、绘制二极管的正向特性曲线（测试过程中注意控制电流大小）: 一开始,我用欧姆表测量了二极管电阻，正向基本无电阻，反向电阻确实是很大。然后我们测量其输出特性曲线，发现很吻合： 1、在电压小于某一值时确实没有电流，之后一段电流很小（几毫安~几十毫安）； 2、当二极管两端电压大于左右时电流急剧增大(后测试二极管正向压降约为），这个就是其正向导通电压。二极管被导通后电阻很小，（图中可看出斜率很大，近似垂直）相当于短路。

3、当我们使电压反向，电流基本为零，但是当电压大于某一值（反向击穿电压）时电流又开始增大。 2、焊接半波整流电路，并用示波器观察其输入输出波形，观察正向压降对整流电路的影响；电路图：方波正弦波

三角波半波整流电路的效果：输出信号只有正半周期(或负半周期),这就把交流电变为直流电。这是由于二极管的单向导电性。但是电的利用效率低，只有一半的线信号被保留下来。 3、焊接桥式整流电路，并用示波器观察其输入输出波形；电路图：桥式整流电路是全波整流，在电压正向与反向时，分别有两个管子处于正向导通区、两个管子在反向截止区，从而使输出电压始终同向。而且电压在整个周期都有输出，效率高。

但是发现桥式整流电路的输出信号（尤其是三角波时）未达到理想波形，应该是电路板焊接的焊接点不够牢固或其他问题导致信号的微失真。 5、使用二极管设计一个箝位电路，能把信号（0-10V）的范围限制在3V~5V之间：设计的电路：电路原理：当输入信号在0—4V时，4V>U1，二极管正向导通；输出电压稳定在4V左右当输入信号在4V—10V时，二极管反偏，相当于断路，此时电路由电源，1K电阻，51Ω电阻构成。因为要想使输出值小于5V，所以我选择了一个较小阻值电阻和一个大阻值电阻串联，这样51Ω电阻分压小，故输出电压一直小于5V，起到了钳位效果。实验数据：输入电压/V输出电压/V 4 6 10

(完整word版)模拟电子技术二极管典型例题汇总

【例1-1】分析图所示电路的工作情况，图中I为电流源，I=2mA。设20℃时二极管的正向电压降U D=660mV，求在50℃时二极管的正向电压降。该电路有何用途？电路中为什么要使用电流源？【相关知识】二极管的伏安特性、温度特性，恒流源。【解题思路】推导二极管的正向电压降，说明影响正压降的因素及该电路的用途。【解题过程】该电路利用二极管的负温度系数，可以用于温度的测量。其温度系数–2mV/℃。 20℃时二极管的正向电压降 U D=660mV 50℃时二极管的正向电压降 U D=660 –（2′30）=600 mV 因为二极管的正向电压降U D是温度和正向电流的函数，所以应使用电流源以稳定电流，使二极管的正向电压降U D仅仅是温度一个变量的函数。【例1-2】电路如图(a)所示，已知，二极管导通电压。试画出u I与u O的波形，并标出幅值。

图(a) 【相关知识】二极管的伏安特性及其工作状态的判定。【解题思路】首先根据电路中直流电源与交流信号的幅值关系判断二极管工作状态；当二极管的截止时，u O=u I；当二极管的导通时，。【解题过程】由已知条件可知二极管的伏安特性如图所示，即开启电压U on和导通电压均为0.7V。由于二极管D1的阴极电位为＋3V，而输入动态电压u I作用于D1的阳极，故只有当u I高于＋3.7V时 D1才导通，且一旦D1导通，其阳极电位为3.7V，输出电压u O=＋3.7V。由于D2的阳极电位为－3V，而u I作用于二极管D2的阴极，故只有当u I低于－3.7V时D2才导通，且一旦D2导通，其阴极电位即为－3.7V，输出电压u O=－3.7V。当u I在－3.7V到＋3.7V之间时，两只管子均截止，故u O=u I。 u I和u O的波形如图(b)所示。图(b)

北京交通大学模拟电子技术习题及解答第二章半导体二极管及其基本电路

第二章半导体二极管及其基本电路 2-1．填空（1）N型半导体是在本征半导体中掺入；P型半导体是在本征半导体中掺入。（2）当温度升高时，二极管的反向饱和电流会。（3）PN结的结电容包括和。（4）晶体管的三个工作区分别是、和。在放大电路中，晶体管通常工作在区。（5）结型场效应管工作在恒流区时，其栅-源间所加电压应该。（正偏、反偏）答案：（1）五价元素；三价元素；（2）增大；（3）势垒电容和扩散电容；（4）放大区、截止区和饱和区；放大区；（5）反偏。 2-2．判断下列说法正确与否。（1）本征半导体温度升高后，两种载流子浓度仍然相等。（）（2）P型半导体带正电，N型半导体带负电。（）（3）结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证R GS大的特点。（）（4）只要在稳压管两端加反向电压就能起稳压作用。（）（5）晶体管工作在饱和状态时发射极没有电流流过。（）（6）在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。（）（7）PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（）（8）若耗尽型N沟道MOS场效应管的U GS大于零，则其输入电阻会明显减小。（）答案：（1）对；温度升高后，载流子浓度会增加，但是对于本征半导体来讲，电子和空穴的数量始终是相等的。（2）错；对于P型半导体或N型半导体在没有形成PN结时，处于电中性的状态。（3）对；结型场效应管在栅源之间没有绝缘层，所以外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证R GS大的特点。（4）错；稳压管要进入稳压工作状态两端加反向电压必须达到稳压值。（5）错；晶体管工作在饱和状态和放大状态时发射极有电流流过，只有在截止状态时没有电流流过。（6）对；N型半导体中掺入足够量的三价元素，不但可复合原先掺入的五价元素，而且可使空穴成为多数载流子，从而形成P型半导体。（7）对；PN结在无光照、无外加电压时，处于动态平衡状态，扩散电流和漂移电流相等。（8）错。绝缘栅场效应管因为栅源间和栅漏之间有SiO2绝缘层而使栅源间电阻非常大。因此耗尽型N沟道MOS场效应管的U G S大于零，有绝缘层故而不影响输入电阻。 2-3．为什么说在使用二极管时，应特别注意不要超过最大整流电流和最高反向工作电压？答：当正向电流超过最大整流电流会使二极管结温过高，性能变坏，甚至会烧毁二极

常用的元器件半导体二极管

常用的元器件半导体二极管 5.1 半导体二极管的分类半导体二极管是具有单向导电特性或非线性伏安特性的半导体两级器件。按用途分为检波二极管、混频二极管、参放二极管、开关二极管、稳压二极管、整流二极管、光电二极管、发光二极管等；按采用材料不同可分为锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管等;按结构不同又可分为点接触和面接触二极管;按工作原理分为隧道二极管、变容二极管、雪崩二极管等。 5．2 国产半导体二、三极管型号命名名方法半导体二极管、三极管的型号由五部分组成。第一部分用数字表示半导体管的电极数目。例如：2——二极管 3——三极管第二部分用汉语拼音字母表示半导体管的材料和极性。例如：A——表示二极管时为N型锗材料表示三极管时为PNP型锗材料 B——表示二极管时为P型锗材料表示三极管时为NPN型锗材料 C ——表示二极管时为N型硅材料表示三极管时为PNP 型硅材料

型硅材料P——表示二极管时为D 表示三极管时为NPN型硅材料第三部分用汉语拼音字母表示半导体管的类型，各字母及其代表类型见表1-17。表1-17 二极管、三极管型号第三部分各字母的代表类型

用数字表示半导体管的序号。第四部分．第五部分用汉语拼音字母表示区别代号。 5.3 半导体二极管的极性判别及选用 5.3.1 半导体二极管的极性判别一般情况下，二极管有色点的一端为正极，如2AP1～2AP7，2AP11～2AP17等。如果是透明玻璃壳二极管，可直接看出极性，即内部连触丝的一端是正极，连半导体片的一端是负极。如果既无色点，管壳又不透明，则可用万用表来判别正、负极。根据二极管正向电阻小、反向电阻大的特点，将万用表拨到欧姆档（一般用R*100或R*1k档。不要用R*1或R*10k 档，因为R*1档使用的电流太大，容易烧坏管子，而R*10k 档使用的电压太高，可能击穿管子），用表分别与二极管的正极。同理，在测得阻值较大的一次，与黑表棒相接的一端为二极管的负极。 5.3.2 通常小功率锗二极管的正向电阻值为300Ω～500Ω，硅管为1000Ω或更大一些。锗管反向电阻为几十千欧，硅管反向电阻在500kΩ以上（大功率二极管要小得多）。正反向电阻差值越大越好。点接触二极管的工作频率高，不能承受较高的电压和通过较

一讲：二极管及其基本电路

导言我们为什么要学习模拟电子技术在自然界以及人类活动中，存在着各种各样的信息。承载着这些信息的载体，就叫做信号。现实生活中，我们会遇到种类繁多的信号，比如声信号、光信号、温度信号等等，这些时间连续、幅值连续的信号叫做模拟信号，也就是数学当中的连续函数。在对这些信号进行处理时，为了方便研究，需要将它们转换成电信号。将各种非电信号转换为电信号的器件或装置叫做传感器，在电路中常将它描述为信号源。然而，传感器输出的电信号通常是很微弱的，如细胞电生理实验中所检测到的电流仅有皮安（pA ，A 1210-）量级。对于这些过于微弱的信号，一般情况下既无法直接显示，也很难作进一步处理。因此，需要将这些信号输入到放大电路中进行放大处理。如何利用各种元件设计出合理的放大电路，对信号源进行有效的、减少失真的处理，是这门课程的主要内容。可以说，“放大”一词，就是这门课的核心。

课时一：二极管及其基本电路一、PN 结 1. 形成通过一定的工艺，在同一块半导体的一边掺杂成P 型，另一边掺杂成N 型，当多子扩散与少子漂移达到动态平衡时，交界面上就会形成稳定的空间电荷区，又称势垒区或耗尽层，即为PN 结的形成。 2. 单向导电性 PN 结正向偏置时，耗尽层变窄，呈现低电阻，称为正向导通； PN 结反向偏置时，耗尽层变宽，呈现高电阻，称为反向截止。 3. 电容效应 PN 结的电容效应包括扩散电容D C 和势垒电容B C 。 4. 反向击穿特性 PN 结的反向击穿分为雪崩击穿和齐纳击穿两种现象。二、半导体二极管半导体二极管就是一个封装的PN 结。 1. 二极管的伏安特性 1) 伏安特性表达式二极管是一个非线性器件，其伏安特性的数学表达式为

模拟电路之二极管考试题库

二级管电路习题选 1 在题图所示电路中，U0电压为（）。（a）12V （b）-9V （c）-3V 2 在题图所示电路中，所有二极管均为理想元件，则D1、D2、D3的工作状态为（）。（a）D1导通，D2、D3截止（b）D1、D2截止，D3导通（c）D1、D3截止，D2导通题图题图 3 在题图所示电路中，所有二极管均为理想元件，则D1、D2的工作状态为（）。（a）D1导通，D2、截止（b）D1、D2均导通（c）D1、截止，D2导通题图题图 4 在题图所示电路中，D1、D2为理想元件，则电压U0为（）。（a）3V （b）5V （c）2V 5 电路如题图（a）所示，二极管D为理想元件，输入信号u i为图（b）所示的三角波，则输出电压u0的最大值为（）。（a）5V （b）17V （c）7V

（a）(b) 题图 6 在题图所示电路中，二极管为理想元件，u A=3v,u B=2sinωtV,R=4KΩ,则u F等于( ). （a）3V （b）2sinωtV （c）3+2sinωtV 题图题图 7 在题图所示电路中，二极管为理想元件，则输出电压U0为（）。（a）3V （b）0V （c）－12V 8 在题图（1）所示电路中，二极管D为理想元件，设u1=2sinωtV,稳压二极管 D Z的稳定电压为6V，正向压降不计，则输出电压u0的波形为图（2）中的波形（）。 (1) (2)

9 在题图所示电路中，稳压二极管D Z2的稳定电压为6V，D Z2的稳定电压为12V，则输出电压U0等于（）。（a）12V （b）6V （c）18V 10 在题图所示电路中，稳压二极管D Z1和D Z2的稳定电压分别为6V和9V，正向电压降都是。则电压U0等于（）。（a）3V （b）15V （c）－3V 11 在题图所示电路中，稳压二极管D Z1的稳定电压U Z1=12V,D Z2的稳定电压U Z2=6V，则电压U0等于（）。（a）12V （b）20V （c）6V 12 已知某晶体管处于放大状态，测得其三个级的电位分别为6V、9V和，则6V 所对应的电极为（a ）。（a）发射极（b）集电极（c）基极 13晶体管的工作特点是（a ）。一、（a）输入电流控制输出电流（b）输入电流控制输出电压选择题 1．在N型半导体中，多数载流子为电子，N型半导体（） A、带正电 B、带负电 C、不带电 D、不能确定 2．如果在NPN型三极管放大电路中测得发射结为正向偏置，集电结也为正向偏置，则此管的工作状态为（） A、放大状态 B、饱和状态 C、截止状态 D、不能确定 3．在一个放大电路中，测得某三极管各极对地的电位为U1=3V，U2=﹣3V，U3=﹣，则可知该管为（）。 A. PNP锗管 B. NPN硅管 C. NPN锗管 D. PNP硅管 4、已知某三极管的三个电极电位为6V, , 2V, 则可判断该三极管的类型及工作状态为（）。 A、NPN型，放大状态 B、PNP型，截止状态 C、NPN型，饱和状态 D、PNP型，放大状态 5.已知某晶体管处于放大状态，测得其三个极的电位分别为6V、9V 和，则6V所对应的电极为（）。