二极管课件

(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 阳极引线 结 PN N型硅 金锑合金 底座 阴极引线
( b) 面接触型
(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。
阳极引线
二氧化硅保护层 P型硅
N 型硅 阴极引加正向电压－导通
图1-1 PN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结加反向电压——截止
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。
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
图1-3
[例1.1]电路图
4. 晶体二极管的主要参数
（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）。
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。
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。
二、晶体二极管
1.晶体二极管的结构、符号
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。
金属触丝 N 型锗片
阳极引线 阴极引线 外壳
根据管芯结构不同分为： (a) 点接触型
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。
( a)点接触 型
晶体二极管
一、 半导体
导体：很容易导电的物体，如金、银、铜、铁等。
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。
1、半导体的特点：
（1）半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间 。
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。
空
穴
多数载流子（简称多子） 少数载流子（简称少子）
自由电子
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
N 型半导体 P 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。
３、 PN结及其单向导电性 PN结的形成
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。
正向导通电压可忽略不计。
图5
解图5
解：ui和uo的波形如解图5所示。
3 伏安特性
反向击穿 电压U(BR)
I
正向特性
P
+
–
N
硅0.7V左右 导通压降 锗0.3V左右 U 硅管0.5V, 死区电压 锗0.2V。 外加电压大于死区 电压二极管才能导通。
反向电流 在一定电压 范围内保持 常数。
P
–
+N
反向特性
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。
二极管的单向导电性
（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 。 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
2、Ｐ型半导体和Ｎ型半导体
（1） N型半导体
在纯净半导体硅或锗（4价）中掺入磷、砷等5价
阳极
( c) 平面型
D ( d ) 符号
阴极
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。
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， UO4≈2V，
UO2＝0， UO5≈1.3V，
UO3≈－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？ 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。 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
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。
自由电子 空 穴
多数载流子（简称多子） 少数载流子（简称少子）
（2） P型半导体