半导体二极管单向导电特性特点共44页
第1章 半导体二极管和晶体管
型求出 IO 和 UO 的值。
+ UD -
解:
1、理想模型
UO = V = 6 V
E
IO = E / R = 6 / 6 = 1 (mA)
+
2 V ID
R UR
6KΩ
-
2、恒压降模型
UO = E – UD = 6 0.7 = 5.3 (V) IO = UO / R = 5.3 / 6 = 0.88 (mA)
反向击穿电压 I/mA 反向饱和电流
硅几 A
锗几十~几百 A UBR
硅管的温度稳
IS
O
U/V
定性比锗管好 反向 饱和电流
36
（二）极间电容
第三节、半导体二极管
C
1、PN结存在等效结电容
PN结中可存放电荷,相 当一个电容。
PN
+ ui –
R
– 2、对电路的影响：外加交流电源
+
时，当频率高时，容抗小，对PN
14
第一节、半导体的导电特性
N型半导体
多一个 价电子
4
+5
4
掺杂
4
4
4
15
本征激发
第一节、半导体的导电特性
N型半导体
4
+5
4
掺杂
正离子
电子
4
4
4
多子-------电子 少子-------空穴
N型半导体示意1图6
第一节、半导体的导电特性
P型半导体
多一个 空穴
4
+3
4
掺杂
4
4
4
17
本征激发
第一节、半导体的导电特性
二极管单向导电性
A
B D2
L
VA
VB
VL
或门电路
模拟电路基础
二、二极管的应用
二极管电平选择电路工作过程：
D1
输入、输出电压关系
输入（V） 输出（V）
A
B D2
L
VA 3V 3V 5V 5V
VB 3V 5V 3V 5V
VL 3V 5V 5V
5V
或门电路
模拟电路基础
二、二极管的应用
电平选择电路在电子钟中的应用
模拟电路基础
二极管 = PN结 + 管壳 + 引线
模拟电路基础
一、二极管的单向导电性及其等效模型
二极管的结构分类：
铝合金 正极 小球 正极 负极 正极引线 N 引线 型锗片 引线
引线
N型锗P
PN 结
金锑 合金
负极 引线
N
触丝 外壳 P 型支持衬底 负极引线 底座
点接触型 集成电路中平面型 面接触型
模拟电路基础
模拟电路基础
二、二极管的应用
ui
2V
R 0
t
ui
Ui
2V
Uo
2V 0
t
并联下限幅
模拟电路基础
二、二极管的应用
Ui
2V
Uo
Ui
2V
Uo
串联上限幅
串联下限幅
模拟电路基础
1、二极管的构成及其单向导电性 2、二极管的应用 二极管的电平选择电路 二极管的限幅电路
模拟电路基础
uIL
0
uIH
ui
uomin
限幅电路的传输特性
模拟电路基础
二、二极管的应用
二极管限幅器的工作过程：
6-1 半导体的导电特性
6-1 半导体二极管半导体元器件是现代电子技术的重要组成部分，是构成各种电子电路的核心，常用的半导体元器件有二极管、晶体管、场效应管等。
半导体元器件由半导体材料制成，因此，学习电子技术应首先了解半导体材料的特性，这将有助于对半导体元器件的学习、掌握和应用。
6-1-1 半导体的导电特性1. 半导体的导电机理导电能力介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体，这类材料大都是三、四、五价元素,主要有：硅、锗、磷、硼、砷、铟等，他们的电阻率在10-3～107欧.厘米。
绝对纯净的硅、锗、磷、砷、硼、铟叫做本征半导体。
（1）本征半导体及特点半导体材料的广泛应用，并不是因为它们的导电能力介于导体与绝缘体之间，而是它们具有一些重要特性：1）当半导体受到外界光和热的激发（本征激发）时，其导电能力发生显著的变化；2）若在本征半导体中加入微量的杂质（不同的本征半导体）后，其导电能力显著的增加；半导体的这些特点取决于这类物质的化学特性。
（2）半导体的共价键结构1)半导体的化合价物质的化学和物理性质都与物质的价电子数有密切的关系，半导体材料大都是三、四、五价元素。
硅、锗（四价）、磷、砷（五价）、硼、铟（三价）。
2)化学键物质化学键分离子键、共价键和金属键三种，半导体物质的化学键都属于共价键的晶体结构，同时它们的键长一般很长，故原子核对价电子的束缚力不象绝缘物质那样紧，当价电子获得一定的能量后，就容易挣脱原子核的束缚成为自由电子。
+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4可见半导体中的载流子有两种，即自由电子（●）和空穴(○)。
本征半导体的载流子是由本征激发而产生的，其自由电子与空穴是成对出现，即有一个自由电子，就一定有一个空穴，故称电子空穴对。
由于空穴带正电，容易吸引邻近的价电子来填补，从而形成了共有价电子的运动，这种运动无论从效果上，还是从现象上，都好象一个带正电的空穴在移动，它不同于自由电子的运动，故称之为空穴运动。
物质的导电是靠物体内带电粒子的移动而实现的，这种粒子称作载流子。
二极管单向导电的原理
二极管单向导电的原理
二极管（Diode）是一种具有单向导电性质的电子器件，其原
理基于PN结的特性。
PN结由一种被掺杂了掺杂剂的p型半
导体和一种被掺杂了不同掺杂剂的n型半导体结合而成。
p型
半导体的材料中掺杂了少量的三价元素，如硼，形成了多余的正电荷，而n型半导体则是通过掺入五价元素，如磷，从而形成了多余的电子。
当这两个材料被连接在一起时，形成了PN 结。
在平衡状态下，PN结两侧会形成一个电势差，即存在一个由
p端指向n端的内建电场。
这个内建电场会阻止电子和空穴的
自由扩散，并且使得p端富电子而n端富空穴。
当外部电压施加在PN结上时，如果是正向偏置，即p端连接正电压，n端
连接负电压，那么该外电压会抵消内建电场，从而减小或消除内建电势差。
这样，电子和空穴就能够穿过PN结，导电发生。
而当施加的外电压是反向偏置，即p端连接负电压，n端连接
正电压时，这时外电压将会增加内建电势差，阻止电子和空穴穿越PN结，导电不会发生。
只有当外电压超过PN结的击穿
电压时，电流才会通过。
根据以上原理，可以得出二极管的单向导电特性。
当二极管的正向电压小于它的额定击穿电压时，它会导电，而当反向电压大于或等于它的额定击穿电压时，它会呈现高阻抗状态，导电不会发生。
这样，二极管可以用来整流交流电、保护电路免受反向电压的破坏等应用。
半导体二极管
(1-4)
1. 4 二极管的主要参数
1. 最大整流电流 IFM
在规定的环境温度和散热条件下，二极管长 期使用时，所允许流过二极管的最大正向平 均电流。
2. 最高反向工作电压URM
通常称耐压值或额定工作电压，是指保证二 极管截止的条件下，允许加在二极管两端的 最大反向电压。手册上给出的最高反向工作 电压URM一般是击穿电压UBR的一半。
(1-5)
3. 反向电流 IR
指二极管未击穿时的反向电流。反向电流 越小越好。通常反向电流数值很小，但受 温度影响很大，温度越高反向电流越大， 一般温度每升高10o,反向电流约增大一倍。 硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要 比硅管大几十到几百倍。
4. 最最高工作频率fM
指保证二极管导向导电作用的最高工作频 率。当工作频率超过fM时，二极管将失去导 向导电性。
模拟电子技术
半导体二极管
1. 1 半导体二极管的结构和符号
PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。
点接触型
触丝线
PN结
引线 外壳线
基片
面接触型
二极管的ห้องสมุดไป่ตู้路符号： 阳极
阴极
(1-2)
二极管的主要特性---单向导电
1、二极管的偏置：二极管单向导电的特性，只有外加一定极 性的电压（称为偏置）才能表现出来。阳极电位高于阴极 电位称为二极管的正向偏置，反之称为反向偏置。
2、二极管的主要特性：单向导电，即正向导通，反向截止。 或曰：只能一个方向导电，另一个方向不导电，即由阳极 向阴极可以顺利的流电流，反方向不流电流。
只能一个方向 电，
(1-3)
1. 3 二极管的伏安特性
I
反向击穿 电压UBR
二极管单向导电性课件
态称为正偏。
二极管的开关等效模型
正向 运用
反向 运用
正偏导通，相当于开关闭合，电阻为零； 反偏截止，相当于开关断开，电阻无穷大
练一练
判断下列电路中小灯是否能够发光
判断下列电路中小灯是否能够发光
H1
H1、H2亮
V1 G
H3 H2
V2
判断下列电路中小灯是否能够发光
V1
V2
H
G
灯不亮
二极管的极性判别 及单向导电性
回想上节内容
• 什么是半导体？ 导电能力介于导体和半导体的一类材料 • 常见的半导体材料有哪两种？ 硅和锗 本征半导体和杂质半导体 • 半导体分为哪两类？ • 二极管的核心是什么？ PN结 • 常用的二极管有哪几类？ 整流、稳压、发光
整流二极管
稳压二极管
发光二极管
连连看
根据老师提供的元器件，用导线将电源、 开关、二极管和小灯（发光二极管）连接 起来，使小灯（发光二极管）点亮。
1、二极管的极性判别 观察法 2、二极管的单向导电性
有色环的一端为负极 （整流管和稳压管）
引脚长的一端为正极 （发光管）
பைடு நூலகம்
—
+
有黑色圆环的一侧 为负极
1.引脚长的为正极， 短的为负极。 2.发光体内电极小 的为正极。
—
+
下面我们来看一个实验
I
当二极管的正极与 电源的正极相连，负极 与电源负极相连，此时 二极管导通，小灯泡发 光。我们把二极管的状
当二极管的正极与 电源的负极相连，负极 与电源正极相连，此时 二极管截止，小灯泡不 发光。我们把二极管的
半导体导电特性解读
简单的电子技术基础刘海军摘编一、课程背景：电子技术的发展十分迅速，应用非常广泛，现代一切新的科学技术无不与电有着密切的关系。
因此，电子技术是一门重要课程。
为他们将来涉及到电的知识打基础；也为他们自学、深造、拓宽和创新打下基础。
二、课程目标：1、了解模拟电路构成的最基本元件，特性及工作原理。
2、了解集成电路的特点和两种整流电路。
3、了解两种振荡电路及调制方式。
4、了解无线电广播与接收的简单知识。
5、培养学生学习物理的兴趣，用物理知识解决实际问题的能力，热爱生活的情操。
三、教学方式：讲座、讨论、探究（观看教学片、维修店调查、信息采集整理等）四、课程安排：1、时间：每周一课时，共9课时2、对象：全校各年级五、课程内容：向运动形成较大的电流。
因而导体的电阻率很小，只有作用也不会形成电流，所以，绝缘体的电阻率很大，在纯净的半导体单晶硅在室温下电阻率约为（如磷）后，其电阻率急剧下降为，几乎降低了一百万倍。
半导体具有这种性能的根（按一定规则整齐地排列着的晶体。
非常纯净的单晶半导体称为半导体锗和硅都是四价元素，其原子结构示意图如图个电子，带结其符表室一、半波整流电路半波整流电路如图Z0702所示。
它由电源变压器T r整流二极管D和负载电阻RL组成，变压器的初级接交流电源，次级所感应的交流电压为其中U2m为次级电压的峰值，U2为有效值。
电路的工作过程是：在u2的正半周（ωt = 0~π），二极管因加正向偏压而导通，有电流i L流过负载电阻R L。
由于将二极管看作理想器件，故R L上的电压u L与u2的正半周电压基本相同。
在u2的负半周（ωt =π~2π），二极管D因加反向电压而截止，R L 上无电流流过，R L 上的电压u L = 0。
可画出整流波形如图I0702所示。
可见，由于二极管的单向导电作用，使流过负载电阻的电流为脉动电流，电压也为一单向脉动电压，其电压的平均值（输出直流分量）为GS0701流过负载的平均电流为GS0702流过二极管D的平均电流（即正向电流）为GS0703加在二极管两端的最高反向电压为GS0704 。
PN结及其单向导电特性半导体二极管讲义的伏安特性曲线
1.2.4 半导体二极管的命名及分类
1．半导体二极管的命名方法
用数字表示规格 用数字表示序号 用字母表示类型 用字母表示材料和极性 用数字表示电极数目
图1.8 半导体器件的型号组成 2．半导体二极管的分类 1.2.5 二极管的判别及使用注意事项 1．二极管的判别（用万用表进行检测） （1）二极管正、负极性及好坏的判断
NPN型
集电结
B 发射结
C 集电区
N P 基区 B
N 发射区
E
PNP型
集电结 B 发射结
C 集电区
P
N 基区 B
P
发射区
E
C
正箭
E
向头
电方
压向
时表
的示
电发
C
流射
方结
向加
E
1.3.2 电流分配和电流放大作用
（1）产生放大作用的条件
内部：a）发射区杂质浓度>>基区>>集电区
b）基区很薄
外部：发射结正偏，集电结反偏
（2）二极管好坏的判别 （3）硅二极管和锗二极管的判断
（4）普通二极管和稳压管的判别
2．二极管使用注意事项
1.2.6 几种常用的特殊二极管
1. 稳压二极管
(1)．稳压二极管的工作特性
I／mA
UZ
Hale Waihona Puke ΔUZUBUA0
VD
U／V
A
IA（Izmin）
ΔIZ
IZ
IA（Izmax） B
(a) 伏安特性 图1.9 稳压二极管的特性曲线和符号
PN结及其单向导电特性半导体二
1.1.2 杂质半导体 1．N型半导体 2．P型半导体
二极管单向导电性工作原理图文分析
二极管单向导电性工作原理图文分析⑴半导体及基本特性自然界中存在着许多不同的物质，根据其导电性能的不同大体可分为导体、绝缘体和半导体二大类。
通常，将很容易导电、电阻率小于10-4Ω.cm的物质称为导体，如铜、铝、银等金属材料；将很难导电、电阻率小于10-10Ω.cm的物质称为绝缘体，如塑料、橡胶、陶瓷等材料；将导电能力介丁导体和绝缘体之间、电阻率在10-3～109Ω.cm范围内的物质称为半导体。
常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)，硅和锗等半导体都是晶体，所以利用该两种材料所制成的半导体器什又称晶体管。
同时，半导体材料的导电能力会随着温度、光照等的变化而变化，分别称为热敏性和光敏性，尤其是半导体的导电能力因掺入适量杂质会发生很大的变化。
例如在半导体硅中，只要掺入亿分之一的硼，导电率会下降到原来的几万分之一，称为杂敏性，利用这一特性，可以制造成不同性能、不同用途的半导体器件。
而金属导体即使掺入千分之一的杂质，对其电阻率几乎也没有什么影响。
⑵本征半导体和杂质半导体通常把纯净的不含任何杂质的半导体（硅和锗）称为本征半导体，从化学的角度来看，硅原子和锗原子的电子数分别为32和14，所以它们最外层的电子数都是4个，是四价元素。
由于导电能力的强弱，在微观上看就是单位体积中能自由移动的带电粒子数日，所以，半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。
由于半导体具有杂敏性，所以利用掺杂可以制造出不同导电能力、不同用途的半导体器件。
根据掺入杂质的不同，又可分为N型半导体和P型半导体。
①N型半导体在四价的本征硅（或锗）中，掺入微量的五价元素磷(P)之后，磷原子由丁数量较少，不会改变本征硅的共价键结构，而是和本征硅一起形成共价键结构，形成N型半导体。
②P型半导体在四价的本征硅(或锗)掺入微量的二价元素硼(B)之后，参照上述分析，硼原子也和周围相邻的硅原子组成共价键结构，形成P型半导体。
⑶ PN结的形成与单向导电性在一块本征半导体上通过某种掺杂工艺，使其形成N型区和P型区两部分后，在它们的交界处就形成一个特殊薄层，这就是PN结，如图1.6所示。
二极管的单向导电特性
1.1.3二极管的单向导电特性
导入
一、二极管的单向导电特性
二、二极管的特性曲线
1.正向特性
2.反向特性Leabharlann 二极管的图形符号一、二极管的单向导电特性
（1）正极电位＞负极电位，二极管导通；
（2）正极电位＜负极电位，二极管截止。 即二极管正偏导通，反偏截止。这 一导电特性称为二极管的单向导电性。
5.二极管导通后，正向电流与正向电压呈______关系，硅 管的正向电压降为_____V，锗管的正向电压降为______V。 指数 6.二极管两端加正向电压时（ ） 0.7 A.立即导通 B.超过击穿电压就导通 0.3 C.超过0.2V就导通 D.超过死区电压就导通
B
硅
7.判断图中二极管的状态是导通还是截止，并确定输出 电压U0（设电源内阻、二极管的导通电压可忽略不计）
U01=2V
U02=0V
U03=0V
1.如图所示，二极管为硅管，工作于正常导 通状态的是（ C ）
2.二极管的正极电位是-10V，负极电位是-5V， 则该二极管处于（ B ） A 零偏 B 反偏 C 正偏 3.如图所示，分别判断指示灯是亮还是不亮。
不亮
亮
亮
不亮
二、二极管的伏安特性曲线
4.当在路测量二极管的正向电压降为0.3V时，可以确定该 二极管的材料为_______；当在路测得二极管的正向电压 锗 降为0.7V时，可以确定该二极管的材料为 ______。