半导体二极管的类型
半导体二极管(Diode)
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[解] 理想 恒压
VDD = 10 V IO = VDD/ R = 10 / 2 = 5 (mA) UO = 10 0.7 = 9.3 (V) IO = 9.3 / 2 = 4.65 (mA)
折线 IO = (VDD-Vth)/ (R+rd) = (10-0.5 )/ (2+0.2) = 4.318 (mA)
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2.4
二极管基本电路及其分析方法
二极管是一种非线性器件，一般采用非线性电路
分析方法。主要介绍模型分析法。 2.4.1 2.4.2 二极管V-I特性的建模 模型分析法应用举例
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2.4.1 二极管V-I特性的建模
1. 理想模型(ideal model)
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2.3 半导体二极管（Diode）
二极管 ：一个PN结就是一个二极管。
半导体二极管的类型与结构
二极管的V-I特性
★二极管的参数
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2.3.1 半导体二极管的类型与结构
硅管
(1) 按使用的半导体材料不同分为
锗管 面结型(junction type) 点接触型(point contact type)
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2
限幅电路
用来让信号在预置的电平范围内，有选择地传输一部分。
例3：理想二极管电路中 vi= Vm sinωt V，求输出波形v0。
vi
Vm
VR
解： Vi> VR时，二极管导通，vo=vi。
二极管的工作原理
二极管的工作原理二极管，也被称为二极管管子或二极管晶体管，是一种具有两个电极的电子元件。
它是一种半导体器件，常用于电子电路中。
二极管能够将电流只能从一个方向通过，这是由其特殊的结构和材料属性所决定的。
本文将详细介绍二极管的工作原理。
一、二极管的结构二极管由两种不同类型的半导体材料构成，通常为P型半导体和N型半导体。
P型半导体具有富余的正电荷载流子（空穴），而N型半导体具有富余的负电荷载流子（电子）。
这两种半导体材料被连接在一起，形成一个PN结。
PN结的结构决定了二极管的工作原理。
二、二极管的工作原理1. 正向偏置当二极管的P端连接到正电压，N端连接到负电压时，称为正向偏置。
在这种情况下，PN结会形成一个电场，将电子从N端推向P端，同时将空穴从P端推向N端。
这样，电流就可以顺利通过二极管，这时二极管处于导通状态。
二极管的导通电压一般为0.6-0.7V，具体取决于材料和温度。
2. 反向偏置当二极管的P端连接到负电压，N端连接到正电压时，称为反向偏置。
在这种情况下，PN结的电场会阻止载流子通过。
只有当反向电压超过二极管的击穿电压时，才会发生击穿现象，电流才会通过。
一般情况下，二极管在反向偏置时是不导通的。
三、二极管的特性1. 导通特性二极管的导通特性是指二极管在正向偏置时的电流-电压关系。
当二极管正向偏置时，电流随着电压的增加而迅速增加，但增长速度会逐渐减慢。
这是因为在正向偏置下，载流子的浓度增加，导致电流增加。
但当电流达到一定值时，由于载流子浓度已经饱和，所以电流增长速度减慢。
2. 反向饱和电流反向饱和电流是指在反向偏置下，当二极管未击穿时，通过二极管的微小电流。
反向饱和电流主要由载流子的热激发和杂质离子的漂移引起。
3. 反向击穿电压反向击穿电压是指在反向偏置下，当二极管发生击穿时，所需的最小电压。
反向击穿电压取决于二极管的材料和结构。
四、二极管的应用二极管作为一种基本的电子元件，广泛应用于各种电子电路中。
二极管的用途
二极管二极管是常用的半导体元件之一。
本文介绍一些二极管的相关知识，供读者参考。
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。
二极管的分类
半导体二极管的分类（一）按使用的半导体材料分类二极管按其使用的半导体材料可分为锗(Ge)二极管、硅二极管和砷化镓（GaAs）二极管、磷化镓（GaP）二极管等。
（二）按结构分类半导体二极管主要是依靠PN结而工作的。
与PN结不可分割的点接触型和肖特基型，也被列入一般的二极管的范围内。
包括这两种型号在内，根据PN结构造面的特点，把晶体二极管分类如下：1、点接触型二极管点接触型二极管是在锗或硅材料的单晶片上压触一根金属针后，再通过电流法而形成的。
因此，其PN结的静电容量小，适用于高频电路。
但是，与面结型相比较，点接触型二极管正向特性和反向特性都差，因此，不能使用于大电流和整流。
因为构造简单，所以价格便宜。
对于小信号的检波、整流、调制、混频和限幅等一般用途而言，它是应用范围较广的类型。
2、键型二极管键型二极管是在锗或硅的单晶片上熔接或银的细丝而形成的。
其特性介于点接触型二极管和合金型二极管之间。
与点接触型相比较，虽然键型二极管的PN结电容量稍有增加，但正向特性特别优良。
多作开关用，有时也被应用于检波和电源整流（不大于50mA）。
在键型二极管中，熔接金丝的二极管有时被称金键型，熔接银丝的二极管有时被称为银键型。
3、合金型二极管在N型锗或硅的单晶片上，通过合金铟、铝等金属的方法制作PN结而形成的。
正向电压降小，适于大电流整流。
因其PN结反向时静电容量大，所以不适于高频检波和高频整流。
4、扩散型二极管在高温的P型杂质气体中，加热N型锗或硅的单晶片，使单晶片表面的一部变成P型，以此法PN结。
因PN结正向电压降小，适用于大电流整流。
最近，使用大电流整流器的主流已由硅合金型转移到硅扩散型。
5、台面型二极管PN结的制作方法虽然与扩散型相同，但是，只保留PN结及其必要的部分，把不必要的部分用药品腐蚀掉。
其剩余的部分便呈现出台面形，因而得名。
初期生产的台面型，是对半导体材料使用扩散法而制成的。
因此，又把这种台面型称为扩散台面型。
半导体发光二极管工作原理特性及应用
半导体发光二极管工作原理特性及应用半导体发光器件包含半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。
事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。
一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用（一）LED发光原理发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP （磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。
因此它具有通常P-N结的I-N 特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。
此外，在一定条件下，它还具有发光特性。
在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。
进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。
假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。
除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间邻近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。
发光的复合量相关于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。
由于复合是在少子扩散区内发光的，因此光仅在靠近PN结面数μm以内产生。
理论与实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即λ≈1240/Eg（mm）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。
若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。
比红光波长长的光为红外光。
现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。
（二）LED的特性1．极限参数的意义（1）同意功耗Pm:同意加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。
超过此值，LED发热、损坏。
（2）最大正向直流电流IFm：同意加的最大的正向直流电流。
超过此值可损坏二极管。
（3）最大反向电压VRm：所同意加的最大反向电压。
二极管的分类及选型
二极管的分类及选型 (2011-09-06 10:45)分类：电源技术一.半导体二极管的分类半导体二极管按其用途可分为：普通二极管和特殊二极管。
普通二极管包括整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、快速二极管等；特殊二极管包括变容二极管、发光二极管、隧道二极管、触发二极管等。
二.半导体二极管的主要参数1．反向饱和漏电流IR指在二极管两端加入反向电压时，流过二极管的电流，该电流与半导体材料和温度有关。
在常温下，硅管的IR为纳安（10-9A）级，锗管的IR为微安（10-6A）级。
2．额定整流电流IF指二极管长期运行时，根据允许温升折算出来的平均电流值。
目前大功率整流二极管的IF值可达1000A。
3. 最大平均整流电流IO在半波整流电路中，流过负载电阻的平均整流电流的最大值。
这是设计时非常重要的值。
4. 最大浪涌电流IFSM允许流过的过量的正向电流。
它不是正常电流，而是瞬间电流，这个值相当大。
5．最大反向峰值电压VRM即使没有反向电流，只要不断地提高反向电压，迟早会使二极管损坏。
这种能加上的反向电压，不是瞬时电压，而是反复加上的正反向电压。
因给整流器加的是交流电压，它的最大值是规定的重要因子。
最大反向峰值电压VRM指为避免击穿所能加的最大反向电压。
目前最高的VRM值可达几千伏。
6. 最大直流反向电压VR上述最大反向峰值电压是反复加上的峰值电压，VR是连续加直流电压时的值。
用于直流电路，最大直流反向电压对于确定允许值和上限值是很重要的.7．最高工作频率fM由于PN结的结电容存在，当工作频率超过某一值时，它的单向导电性将变差。
点接触式二极管的fM值较高，在100MHz以上；整流二极管的fM较低，一般不高于几千赫。
8．反向恢复时间Trr当工作电压从正向电压变成反向电压时，二极管工作的理想情况是电流能瞬时截止。
实际上，一般要延迟一点点时间。
决定电流截止延时的量，就是反向恢复时间。
虽然它直接影响二极管的开关速度，但不一定说这个值小就好。
二极管的用途和种类
二极管的用途和种类二极管是一种只可以让电流在一个方向上流通的电子器件，被广泛应用于各种电子设备和电路中。
它是由N型半导体和P型半导体组成的晶体管，具有单向导电特性，可以在电子学中光偶合、整流、变频、检波、限幅、稳压、电压调节、放大等方面进行应用。
下面我们将详细介绍二极管的种类和应用。
1.普通二极管普通二极管是最基本的二极管器件，它的主要特点是正向电压小，反向电压大。
常用于整流、限流、稳压等电路中。
2.肖特基二极管肖特基二极管也被称为热电子二极管，由于它的构造与普通二极管不同，特点是正向导通电压低，截止电压高，反向漏电流小。
常用于高频电路和微波电路。
3.恢复二极管5.隧道二极管隧道二极管又被称为双基势垒二极管，它的主要特点是负电阻特性，可以在信号放大、振荡、开关电源等方面进行应用。
6.光电二极管光电二极管也被称为光敏二极管，它的主要特点是将光能转化为电能。
它经过改良可以用于太阳能电池、红外线探测器和光电传感器等方面。
肖特基光伏二极管又被称为太阳电池，它是一种将光能转化为电能的半导体器件，在太阳能领域得到了广泛的应用。
8.集成二极管集成二极管是一种被集成在芯片上的电子器件，可用于微处理器、存储器、数字信号处理器等领域。
1.整流普通二极管经常被应用于整流电路中，可以将交流电转变为直流电。
2.稳压肖特基二极管、肖特基势垒二极管、恢复二极管、稳压管等可以被用于稳压电路中，协助电路实现稳定的电压输出。
3.放大隧道二极管由于具备负电阻特性，因此可以被应用于放大电路中。
4.开关二极管在电路中还可以被用于开关电路中，可以进行快速的打开和关闭操作。
总结：二极管是一种经典的电子器件和半导体材料科学中的基础研究领域，其种类繁多，应用广泛，再加上它具有单向导电特性，因此在电子学中得到了广泛的应用。
这使得二极管成为电子学中不可或缺的元件之一。
1.2 半导体二极管
面接触型管子的特点是，PN 结的结面积大，能通过较大电流，但结电容也大，适用于低频较低整流电路。
半导体二极管半导体二极管是由一个PN 结构成的二端元件。
其端钮有确定的命名，即一端叫阳极a ，一端叫阴极k 。
1.2 半导体二极管1.2.1 半导体二极管结构和类型（1）点接触型二极管（2）面接触型二极管（3）平面型二极管点接触型管子的特点是，PN 结的结面积小，因而结电容小，主要用于高频检波和开关电路。
既不能通过较大电流，也不能承受高的反向电压。
平面型管子的特点是，PN 结的结面积大时，能通过较大电流，适用于大功率整流电路；结面积较小时，结电容较小，工作频率较高，适用于开关电路。
1.结构2. 分类普通二极管特殊二极管变容二极管发光二极管光电二极管激光二极管二极管稳压二极管稳压光电转换调谐按材料的不同，常用的二极管有硅管和锗管两种；按其用途二极管分为普通二极管和特殊二极管两大类：整流、滤波、限幅、钳位、检波及开关等。
忽略正向导通压降和电阻，二极管相当短路；二极管反向截止时忽略反向饱和电流，反向电阻无穷大，二极管相当开路路。
I S uiU R 二极管是一种非线性元件，其特性就是PN 结的特性，而电流i D 与两端的电压u D 的关系近似为：1.2.2 二极管的伏安特性普通二极管是应用PN 结的饱和区、死区和导通区的特性制成的二端元件。
电路符号为：（1）伏安关系（2）理想二极管）（1-=T D V u S D e I i I S —反向饱和电流；V T —温度的电压当量，当常温（T=300K ）时，V T =26mV 。
在正常工作范围内，当电源电压远大于二极管正向导通压降时，可将二极管当作理想二极管处理，其伏安特性如图示。
k a D最大整流电流又称为额定正向平均电流，是指二极管长时间使用时，允许通过的最大正向平均电流。
此值取决于PN 结的面积、材料和散热情况。
1.2.3 二极管的主要电参数1）最大整流电流I F2）最高反向工作电压U R3）最大反向电流I RM I F I RM ui U R 最大反向电流是指二极管加上最高反向工作电压时的反向电流值。
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半导体二极管的类型
半导体二极管的类型及其特性
半导体二极管是电子工程中的基础元件，广泛应用于各种电子设备中。
了解不同类型的半导体二极管以及其特性对于电子工程师和设计师至关重要。
本文将详细介绍几种常见的半导体二极管类型及其主要特性。
一、普通二极管
普通二极管是最基本的半导体二极管，由P型半导体和N型半导体组成。
它具有单向导电性，即只允许电流从一个方向流过。
正向偏置时，二极管导通，电阻较小；反向偏置时，二极管截止，电阻极大。
普通二极管常用于整流、检波和开关等电路。
二、发光二极管（LED）
发光二极管是一种能够将电能转化为光能的特殊二极管。
当LED正向偏置时，电子与空穴复合释放出能量，激发荧光物质发光。
LED具有发光效率高、寿命长、体积小等优点，广泛应用于显示器、照明、指示器等领域。
三、稳压二极管（Zener Diode）
稳压二极管是一种利用PN结反向击穿特性实现电压稳定的特殊二极管。
当反向电压达到稳压值时，稳压二极管进入击
穿状态，保持电压基本不变。
稳压二极管具有稳定电压、响应速度快等优点，常用于电压稳定器、过电压保护等电路。
四、肖特基二极管（Schottky Diode）
肖特基二极管是一种采用金属与半导体接触形成的结构，具有低功耗、快速开关速度和高频特性。
与普通二极管相比，肖特基二极管的反向漏电流较大，但正向压降低，适用于高频整流、检波、开关等电路。
五、光电二极管（Photodiode）
光电二极管是一种能够将光能转化为电能的特殊二极管。
当光照射到光电二极管上时，光子激发半导体内的电子，产生电流。
光电二极管具有灵敏度高、响应速度快等优点，广泛应用于光通信、光电检测等领域。
总结：
半导体二极管作为电子工程中的基础元件，具有多种类型，每种类型都有其独特的特性和应用场景。
普通二极管实现基本的整流和开关功能；发光二极管将电能转化为光能，为显示和照明领域提供支持；稳压二极管实现电压稳定，保护电路免受电压波动影响；肖特基二极管适用于高频电路，提高电路性能；光电二极管实现光能与电能的转换，为光通信和光电检测等领域提供解决方案。
了解这些二极管的类型与特
性有助于工程师和设计师更好地选择和应用它们，满足各种电子设备的需求。