二极管及其基本应用
二极管种类及应用
二极管一、二极管的种类二极管有多种类型：按材料分，有锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管等；按制作工艺可分为面接触二极管和点接触二极管；按用途不同又可分为整流二极管、检波二极管、稳压二极管、变容二极管、光电二极管、发光二极管、开关二极管、快速恢复二极管等；接构类型来分，又可分为半导体结型二极管，金属半导体接触二极管等；按照封装形式则可分为常规封装二极管、特殊封装二极管等。
下面以用途为例，介绍不同种类二极管的特性。
1．整流二极管整流二极管的作用是将交流电源整流成脉动直流电，它是利用二极管的单向导电特性工作的。
因为整流二极管正向工作电流较大，工艺上多采用面接触结构。
南于这种结构的二极管结电容较大，因此整流二极管工作频率一般小于3kHz。
整流二极管主要有全密封金属结构封装和塑料封装两种封装形式。
通常情况下额定正向T作电流LF在l A以上的整流二极管采用金属壳封装，以利于散热；额定正向工作电流在lA以下的采用全塑料封装。
另外，由于T艺技术的不断提高，也有不少较大功率的整流二极管采用塑料封装，在使用中应予以区别。
由于整流电路通常为桥式整流电路(如图1所示)，故一些生产厂家将4个整流二极管封装在一起，这种冗件通常称为整流桥或者整流全桥(简称全桥)。
常见整流二极管的外形如图2所示。
选用整流二极管时，主要应考虑其最大整流电流、最大反向丁作电流、截止频率及反向恢复时间等参数。
普通串联稳压电源电路中使用的整流二极管，对截止频率的反向恢复时间要求不高，只要根据电路的要求选择最大整流电流和最大反向工作电流符合要求的整流二极管(例如l N系列、2CZ系列、RLR系列等)即可。
开关稳压电源的整流电路及脉冲整流电路中使用的整流二极管，应选用工作频率较高、反向恢复时间较短的整流二极管或快恢复二极管。
2．检波二极管检波二极管是把叠加在高频载波中的低频信号检出来的器件，它具有较高的检波效率和良好的频率特性。
检波二极管要求正向压降小，检波效率高，结电容小，频率特性好，其外形一般采用EA玻璃封装结构。
模拟电路二极管及其基本应用
Fundamentals of Analog Electronic
第3章 半导体二极管及其基本应用
信息技术学院
第3章 半导体二极管及其基本应用
§3.1 半导体基础知识 §3.2 半导体二极管 §3.3 稳压二极管 §3.4 发光二极管
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§3.1 半导体基础知识
一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应
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五、二极管的基本应用电路
1. 半波整流电路
将交流电压转换成直流电压，称为整流。
ui 2Ui sin t
近似为理想二极管
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五、二极管的基本应用电路
2. 全波整流电路
u 2 2U 2 sin t
RL中的电流方向不变
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3.开关电路（理想模型）
开关电路:利用二极管的单向导电性，接通和断开的电路。 分析这类电路，首先要判断电路中的二极管处于导通还是截 止的状态。 判断方法： 先将二极管断开，确定零电位点，分析二极管两端的电位。 若阳极电位高于阴极电位，二极管导通，否则截止。 如果有多个二极管，则正向电压最大者优先导通，导通后 压降为0，对其他的二极管两端的电压可能产生影响。
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三、PN结的形成及其单向导电性
载流子的漂移与扩散 漂移运动： 在电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动。
扩散运动： 由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散运动。
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在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N 型半导体和P型半导体。此时将在N型半导体和P型半导体的 结合面上形成如下物理过程:
4、最后与静态值叠加，得到完整的结果。
什么是二极管及其在电路中的应用
什么是二极管及其在电路中的应用二极管是一种具有两个电极的电子器件，是最简单的半导体器件之一。
它由一个p型半导体和一个n型半导体组成，两者通过pn结相连。
二极管的主要特性是具有单向导电性，即只能允许电流从正向流向负向，反向时几乎没有电流通过。
一、二极管的基本原理二极管的工作原理基于半导体物理学中的P-N结理论。
P-N结由p型半导体和n型半导体界面组成，当两者接触时，在界面区域形成一个电场。
在正向偏置情况下，即将正电压施加在p端，负电压施加在n端时，电场会将电子从n端推向p端，同时将空穴从p端推向n端，这样就形成了电流。
而在反向偏置情况下，电场会阻碍电子和空穴的移动，基本上没有电流通过。
二、二极管的基本类型常见的二极管有正向型二极管（正极性二极管）和反向型二极管（负极性二极管）。
正向型二极管只有在正向电压下才能导通，反向型二极管则只有在反向电压下才能导通。
三、二极管的应用1.整流器：由于二极管具有单向导电性，可以将交流电转换为直流电。
在通信设备和电源供应中经常使用整流二极管来转换电流。
2.电压调节器：二极管可以通过改变它的正向电压来实现电流的稳定流动。
在稳压电源中，二极管可以用于稳定输出电压。
3.信号检测：二极管可以用作信号检测器。
例如，在无线电接收器中，二极管可以将无线电信号转换为音频信号。
4.光电元件：在光电二极管中，光线照射到二极管上会产生电能。
这种特性使得光电二极管广泛应用于光电转换、光通信等领域。
5.调制解调器：在调制解调电路中，二极管可以用作解调器，将模拟信号恢复为原始信号。
6.保护电路：二极管也可以用于保护电路，例如过压保护、过流保护等。
在这些电路中，二极管可以截断超过一定电压或电流的信号，以保护其他电子元件。
结论：二极管作为一种常见的电子器件，具有许多重要的应用。
通过充分利用其单向导电性和电场控制能力，可以在电路中实现整流、调节、检测、保护等多种功能。
在日常生活和各种技术领域中，二极管的应用非常广泛，是现代电子技术中不可或缺的关键元素之一。
二极管工作原理及应用
二极管工作原理及应用一、工作原理二极管是一种电子元件，由半导体材料制成，具有两个电极，即正极（阳极）和负极（阴极）。
其工作原理基于PN结的特性。
PN结是由P型半导体和N型半导体组成的结构，其中P型半导体具有电子缺陷，N型半导体具有电子过剩。
当二极管正极连接到正电压，负极连接到负电压时，即正向偏置，P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子会发生扩散，形成电流流动。
此时，二极管处于导通状态，称为正向工作。
当二极管正极连接到负电压，负极连接到正电压时，即反向偏置，P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子会被电场力推向PN结的中心，形成电荷屏障，阻挠电流流动。
此时，二极管处于截止状态，称为反向工作。
二、应用领域1. 整流器：二极管的正向导通特性使其在电力系统中被广泛应用于整流器电路中。
整流器用于将交流电转换为直流电，常见于电源适配器、电动机驱动器等设备中。
2. 激光器和光通信：二极管激光器是一种将电能转换为光能的器件，它在光通信、激光打印、激光切割等领域有广泛应用。
3. 光电探测器：二极管具有光电转换的特性，可以将光信号转换为电信号。
因此，二极管被广泛应用于光电探测器中，如光电二极管、光敏二极管等。
4. 温度传感器：二极管的电阻与温度呈反比关系，利用二极管的温度特性可以制作温度传感器。
例如，热敏二极管可用于测量温度变化。
5. 逻辑门电路：二极管可以用作逻辑门电路的基本元件，如与门、或者门、非门等。
通过逻辑门电路的组合，可以实现数字电路中的逻辑运算。
6. 太阳能电池：太阳能电池是利用光电效应将太阳能转换为电能的装置。
太阳能电池中的主要元件就是二极管。
7. 电压稳压器：二极管可以用于电压稳压器电路中，通过控制反向击穿电压，实现对电压的稳定输出。
8. 信号检测和放大：二极管可以用于信号检测和放大电路中，例如射频检波器、调制解调器等。
9. 电子闪光灯：二极管可以用于电子闪光灯电路中，通过充电和放电过程，产生高亮度的闪光效果。
二极管在电路中的五个作用
二极管在电路中的五个作用二极管是一种具有两个端口的电子器件，通常由硅（Si）或锗（Ge）制成。
它们是电路中最基本的元器件之一，具有广泛的应用。
在电子设备中，二极管有许多作用。
在本篇文章中，我们将介绍二极管在电路中的五个作用。
1.整流作用：二极管最基本的用途是将交流电转换为直流电，这种转换过程称为整流。
在整流电路中，二极管被放置在电路的正半部分，使正半部分的电流可以流过二极管，而负半部分的电流在二极管中被截止。
这种整流电路常见于电源设备中。
2.信号检波作用：二极管还可以用来检测信号，这种作用称为信号检波。
在通信设备中，二极管可以将无线电信号转换为音频信号，这种转换过程称为检波。
在检波电路中，二极管被放置在信号电路的输出端，以便使高频部分被过滤而只剩下低频部分。
3.调制作用：二极管还可用于信息调制。
在无线电设备中，二极管可以被用于将调制信号与信息信号进行混合。
较高的频率信号常常用来调制较低的频率信号，这可以用来将音频信号进行调制，从而传输信号。
4.稳压作用：二极管还可用于电路的稳定。
在稳压电路中，二极管被放置在电路中，可使电路在整个操作范围内保持稳定。
稳压器可以具有不同的输出电压，这使得它们可以在不同的应用中发挥作用。
5.发光作用：二极管可以被用于发光。
这种二极管通常被称为LED（发光二极管）。
LED广泛用于灯具、显示屏和其他电子设备。
最常见的应用是照明，以及用于指示设备正在运行的状态。
综上所述，二极管在电路中具有多种作用。
无论是在电源设备、通信设备还是其他电子设备中，它们都扮演着至关重要的角色。
因此，在设计和开发电子设备时，必须考虑二极管的使用方法和其在电路中的五个基本作用。
半导体二极管及其基本应用
半导体二极管及其基本应用1. 二极管是什么？说到二极管，大家可能会想，“这玩意儿是什么？吃的吗？”其实，二极管是个小小的电子元件，但它的作用可大得很！简而言之，二极管就像个单行道，电流只能朝一个方向走，通俗点说，它让电流变得有规矩。
不论是在家里的电子产品里，还是在我们身边的各种科技设备中，二极管几乎无处不在。
听起来神秘，其实它在我们生活中默默无闻地工作着。
那么，二极管是怎么工作的呢？想象一下，一个人站在一个门口，门只能向一个方向打开，外面的人想进来，就得从这扇门走，反之则不行。
这就是二极管的基本原理。
它能让电流顺利通过，但一旦反向，它就会坚决拒绝，像个守门员一样把电流挡在外面。
1.1 二极管的类型当然，二极管可不是单一品种，市场上有各种各样的二极管，就像水果摊上的水果一样多。
例如，有普通的硅二极管，广泛应用于各种电路中；还有整流二极管，专门负责把交流电转换成直流电，就像把河水引入小渠里，确保水流顺畅。
再比如发光二极管（LED），它不仅能导电，还能发光，真是个“能发光的好家伙”，让我们的小夜灯亮起来，简直是黑夜里的小明星。
1.2 二极管的特点谈到二极管的特点，首先要提的是它的“单向导电性”。
就像一个不喜欢麻烦的人，只有在合适的情况下才会敞开心扉。
其次，二极管的反向击穿电压也很有意思。
当电压达到某个临界值时，二极管就像忍不住了，突然间放开了电流，虽然这在大多数情况下不是好事，但有时候却能拯救一些电路的生命。
还有，就是它的“恢复时间”，二极管在电流切换时的表现，也决定了它的应用场合。
2. 二极管的基本应用说了这么多，二极管到底有什么用呢？这可是个大问题，接下来我们就来聊聊它的一些基本应用。
2.1 整流电路首先要提的就是整流电路。
整流电路的任务就是把交流电转换成直流电。
你知道吗，家里的电器大部分都需要直流电，比如手机充电器、电脑等。
如果没有二极管，交流电就会让这些电器“崩溃”，简直就是电器界的“天塌下来了”。
二极管,三极管,晶体管概念和用途
二极管、三极管、晶体管概念和用途一、二极管的概念和用途二极管是一种具有两个电极的半导体器件，它具有单向导电特性。
当施加正向电压时，二极管正向导通，电流通过；当施加反向电压时，二极管反向截止，电流基本不通过。
二极管主要用于整流、稳压、开关和检波等电路中。
1、整流在交流电路中，二极管可以将交流信号转换为直流信号。
通过二极管整流，可以将交流电源转换为直流电源，以满足电子设备对直流电源的需求。
2、稳压二极管还可以作为稳压器使用。
在稳压电路中，通过合理连接二极管和电阻，可以实现对电压的稳定。
3、开关由于二极管具有导通和截止的特性，可以将其应用到开关电路中。
在开关电路中，二极管可以控制电流的通断，实现对电路的控制。
4、检波二极管还可以用作检波器。
在无线电接收机中，二极管可以将射频信号转换为音频信号，实现信息的接收和解调。
二、三极管的概念和用途三极管是一种具有三个电极的半导体器件，分为发射极、基极和集电极。
三极管具有放大、开关等功能，是现代电子设备中不可或缺的器件。
1、放大在放大电路中，三极管可以对输入信号进行放大处理。
通过合理设置电路参数，可以实现对电压、电流和功率等信号的放大。
2、开关与二极管类似，三极管也可以用作开关。
通过控制基极电流，可以实现对集电极与发射极之间的电流通断控制。
3、振荡在振荡电路中，三极管可以实现信号的自激振荡。
通过反馈电路的设计，可以使三极管产生稳定的振荡信号。
4、调制在通信系统中，三极管可以用于信号的调制。
通过三极管的放大和调制功能，可以实现对射频信号等信息的传输。
三、晶体管的概念和用途晶体管是一种半导体器件，是二极管的发展和改进，是现代电子技术的重要组成部分，被广泛应用于放大、开关、振荡和数字逻辑电路等领域。
1、放大晶体管可以作为放大器使用，实现对信号的放大处理。
晶体管的放大能力较强，可以应用于音频放大、射频放大等领域。
2、开关晶体管也可以用作开关。
与三极管类似，晶体管可以实现对电路的控制，用于开关电源、数码电路等领域。
二极管在电路里面的应用
二极管在电路中的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：
整流：利用二极管的单向导电性，可以将交流电转化为方向交替变化的脉动电流，然后通过电容滤波得到直流电。
这是二极管在电路中最基本的应用之一。
开关：二极管在正向电压作用下电阻很小，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，相当于一只断开的开关。
因此，可以利用二极管的开关特性组成各种逻辑电路。
限幅：二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变。
在电路中，可以利用这一特性将信号幅度限制在一定范围内。
续流：在开关电源的电感中和继电器等感性负载中，二极管可以起到续流作用。
检波：在收音机中，二极管可以起到检波作用，将音频信号从射频信号中提取出来。
变容：二极管可以用于电视机的高频头中，通过改变二极管的电容来改变振荡频率，从而实现频道调谐。
显示：二极管可以用于VCD、DVD、计算器等显示器的显示电路中。
稳压：稳压二极管实质上是一个面结型硅二极管，它利用反向击穿特性将电压稳定在规定范围内，因此常用于稳压
电路。
触发：触发二极管（DIAC）具有对称性的二端半导体器件，它具有双向触发特性，可以用于各种触发电路中。
总的来说，二极管在电路中的应用非常广泛，它不仅可以用于基本的整流、开关等应用，还可以用于更复杂的限幅、续流、检波、变容、显示、稳压、触发等应用中。
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扩散运动
扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面 N区的自由电子浓度降低，产生内电场。
第三章 半导体二极管及其基本应用电路
PN 结的形成
由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成内 电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P区、 自由电子从P区向N 区运动。
漂移运动
§2.1 半导体基础知识
一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应
第三章 半导体二极管及其基本应用电路
一、本征半导体
1、什么是半导体？什么是本征半导体？
导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。 导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电 子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原 子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导 电。 半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原 子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。 本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。
第三章 半导体二极管及其基本应用电路
二、杂质半导体
1. N型半导体
多数载流子
空穴比未加杂质时的数目多 了？少了？为什么？
杂质半导体主要靠多数载流
5
子导电。掺入杂质越多，多子
浓度越高，导电性越强，实现
导电性可控。
磷（P）
第三章 半导体二极管及其基本应用电路
2. P型半导体
3
多数载流子
P型半导体主要靠空穴导电， 掺入杂质越多，空穴浓度越高， 导电性越强，
0.5~0.8V 0.1~0.3V
反向饱和电流 1µA以下 几十µA
第三章 半导体二极管及其基本应用电路
从二极管的伏安特性可以反映出：
1. 单向导电性
正向特性为 指数曲线
u
i IS(eUT 1)
u
若正u 向 U 电 T，压 i则 ISeUT
若反向 u电 UT， 压i则 IS
2. 伏安特性受温度影响 反向特性为横轴的平行线
频率高。
频率低。
流大。
第三章 半导体二极管及其基本应用电路
二、二极管的伏安特性及电流方程
二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。
i f (u)
u
击穿
iIS(eU T1) (常温 U T下 2m 6 V)电压
反向饱 开启 和电流 电压
温度的 电压当量
材料 硅Si 锗Ge
开启电压 导通电压
0.5V 0.1V
在杂质半导体中，温度变化时， 载流子的数目变化吗？少子与多 子变化的数目相同吗？少子与多 子浓度的变化相同吗？
硼（B）
第三章 半导体二极管及其基本应用电路
三、PN结的形成及其单向导电性
物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气 体、液体、固体均有之。
P区空穴 浓度远高 于N区。
N区自由电 子浓度远高
第三章 半导体二极管及其基本应用电路
3、本征半导体中的两种载流子
运载电荷的粒子称为载流子。 外加电场时，带负电的自由电 子和带正电的空穴均参与导电， 且运动方向相反。由于载流子数 目很少，故导电性很差。 温度升高，热运动加剧，载 流子浓度增大，导电性增强。 热力学温度0K时不导电。
两种载流子
为什么要将半导体变成导电性 半导体二极管及其基本应用电路
2、本征半导体的结构
共价键
由于热运动，具有足够能量 的价电子挣脱共价键的束缚
而成为自由电子
自由电子的产生使共价键中 留有一个空位置，称为空穴
自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。 动态平衡
一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升 高，热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与 空穴对的浓度加大。
成扩散电流，PN结处于导通 流。由于电流很小，故可近似
状态。
认为其截止。
第三章 半导体二极管及其基本应用电路
四、PN 结的电容效应
1. 势垒电容
PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生变 化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放电相 同，其等效电容称为势垒电容Cb。
2. 扩散电容
PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子 的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释放的 过程，其等效电容称为扩散电容Cd。
因电场作用所产 生的运动称为漂移 运动。
参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态 平衡，就形成了PN结。
第三章 半导体二极管及其基本应用电路
PN 结的单向导电性
PN结加正向电压导通： 必要吗P？N结加反向电压截止：
耗尽层变窄，扩散运动加 耗尽层变宽，阻止扩散运动，
剧，由于外电源的作用，形 有利于漂移运动，形成漂移电
T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓ →反向饱和电流IS↑，U(BR) ↓ 增大1倍/10℃
T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移
为什么半导体器件有最高工作频率？
第三章 半导体二极管及其基本应用电路
§3.2 半导体二极管
一、二极管的组成 二、二极管的伏安特性及电流方程 三、二极管的等效电路 四、二极管的主要参数
第三章 半导体二极管及其基本应用电路
一、二极管的组成
将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。
小功率 二极管
大功率 二极管
第三章 半导体二极管及其基本应用电路
模拟电子技术基础
Fundamentals of Analog Electronic
第3章 半导体二极管及其基本应用
第三章 半导体二极管及其基本应用电路
第3章 半导体二极管及其基本应用
§3.1 半导体基础知识 §3.2 半导体二极管 §3.3 稳压二极管
第三章 半导体二极管及其基本应用电路
结电容： Cj Cb Cd
结电容不是常量！若PN结外加电压频率高到一定程度， 则失去单向导电性！
第三章 半导体二极管及其基本应用电路
讨论一
为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制成 本征半导体，导电性能极差，又将其掺杂，改善 导电性能？
为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子还是 少子是影响温度稳定性的主要因素？
稳压 二极管
发光 二极管
第三章 半导体二极管及其基本应用电路
一、二极管的组成
将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。
点接触型：结面积小， 面接触型：结面积大， 平面型：结面积可小、
结电容小，故结允许 结电容大，故结允许 可大，小的工作频率
的电流小，最高工作 的电流大，最高工作 高，大的结允许的电