二极管的结构.
二极管简介
二极管的应用面很广，都是利用它的单向导电性。 可用于整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路 中作为开关元件。 二极管的应用举例1：二极管半波整流
ui
ui
RL
uo uo
t
t
14
二极管的应用举例2：
如图由RC构成微分电路，当输 u i 入电压ui为矩形波时，试画出 U 输出电压uo的波形。设uc(0) =0 0
0.10 3.95
0.72
1.54
2.36
3.18
4.05
IC N
RC
结论: 1）三电极电流关系 2） IC IB ， IC IE 3） IC IB
IE = IB + IC C
基极电流的微小变化IB 能够引起较大的集电极电流 变化IC,这就是三极管的电 流放大作用。
B
IB RB
10
例1：
D + 3k
A
电路如图，求：UAB 取 B 点作参考点， 断开二极管，分析二 极管阳极和阴极的电 位。
6V 12V
UAB
– B
V阳 =－6 V V阴 =－12 V
V阳>V阴 二极管导通 若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB =－ 6V 否则， UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V 在这里，二极管起钳位作用。
27
EB 进入P 区的电子 少部分与基区的空 穴复合，形成电流 IBE ，多数扩散到集 电结。
1 发射区向基区扩散电子，形成发射极电流IE。
E区多子（自由电子）到B区
发射结正偏 扩散强 B区多子（空穴）到E区 穿过发射结的电 流主要是电子流 形成发射 极电流IE IE是由扩散运 动形成的
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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。
二极管的结构及性能特点
二极管的结构及性能特点（一）半导体、晶体与PN结1．半导体半导体是导电能力介于导体（例如，金、银、铜、铁、铝等材料）和绝缘体（例如，塑料、橡胶、陶瓷、环氧树脂、云母等材料）之间的物质，具有热敏特性、光敏特性和掺杂特性。
常用的半导体材料有硅、锗、硒、砷化镓及金属的氧化物、硫化物等。
纯净的、不含任何杂质的半导体材料（例如硅、锗等四价元素）称为本征半导体。
2．晶体自然界的一切物质都是由很小的物质微粒—原子构成的。
按照原子排列形式的不同，物质又可分为晶体和非晶体两类。
晶体通常都具有规则的几何形状，其内部的原子按照一定的晶格结构有规律地整齐排列羊，而非晶体内部的原子排列则无规律，杂乱无章。
本征半导体属于理想的晶体，在热激发的作用下，其内部会产生载流子（指自由电子和空穴）。
3．N型半导体在硅或锗等本征半导体材料中掺入微量的磷、锑、砷等五价元素，就变成了以电子导电为主的半导体，即N 型半导体。
在N型半导体中，电子（带负电荷）叫多数载流子，空穴（带正电荷）叫少数载流子。
4．P型半导体在硅或锗等本征半导体材料中掺入微量的硼、铟、镓或铝等三价元素，就就成了以空穴导电为主的半导体，即P型半导体。
在P型半导体中，空穴（带正电荷）叫多数载流子，电子（带负电荷）叫少数载流子。
5．PN结语通过特殊的“扩散”制作工艺，将一块本征半导体的一半掺入微量的五价元素、变成P型半导体，而将其另一半掺入微量的三价元素、变成N型半导体，在P型半导体区和N型半导体区的交界面处就会形成一个具有特殊导电性能的薄层，这就是PN结，它对P型区和N型区中多数载流子的扩散运动产生了阻力。
6．单向导电性 PN结主要的特性就是其具有单方向导电性，即在PN加上适当的正向电压（P区接电源正极，N区接电源负极），PN结就会导通，产生正向电流。
若在PN结上加反向电压，则PN结将截止（不导通），正向电流消失，仅有极微弱的反向电流。
当反向电压增大至某一数值时，PN结将击穿（变为导体）损坏，使反向电流急剧增大。
二极管知识大全
录封面二极管的结构特性 (1)二极管的工作原理 (2)二极管的分类………………………………………………………………………3-4二极管的主要技术参数指标…………………………………………………………5.二极管的主要作用 (6)怎样选择合适的二极管 (7)时间：2012-2-241 二极管的结构半导体二极管主要由一个PN结加上电极、引出断线和管壳构成的。
P型半导体引出的电极为二极管的正极，N型半导体引出的电极为负极。
二极管的基本特性与PN结的基本特性相同。
，图 1结构图（可双击该图用AUTOCAD软件观看）2 二极管的特性普通二极管最显著的特点是其单向导电性，根据此特性二极管常用于电子线路中，起到整流、图 2典型二极管的特性曲线及其分区3 工作原理二极管的基本原理是根据二极管的伏安特性，正向导通反向截止，可将双向变化的交流电转换成单向脉动的直流电，此转换过程称为整流；利用PN结反向击穿时，电流在较大的范围内变化而端电压基本不变的特性，制成特殊二极管，称为稳压二极管。
3.1 2中1区为正向死区。
PN结上加了正向偏压但仍无电流，该区宽度随材料而不同：硅管是0.5V,锗管是0.7V。
3.2 2中2区为正向导通区。
PN结上加了正向偏压后，正向电流呈指数规律明显上升。
3.3 2中3区为反向截止区。
PN结上加了较大的反向偏压后，在很大的电压范围内维持一个很小的固定的反向漏电流。
3.4 2中4区为反向击穿区。
PN结上加了较大的反向偏压后，在某个电压值上，PN结被击穿引起迅速上升的反向电流。
一般的整流、检波二极管一到此区就被加在其上的高压大电流烧毁。
但是，专门设计用来工作在此区的二极管，只要设法将热量及时导出，同时在电路中限制电流的最大值，它就可以正常工作，一般应用该区的二极管是专门生产的稳压二极管。
4 二极管的分类4.1二极管按制造材料不同，分为硅和锗二极管。
表 1列出了两种材料的区别。
表 1 两种材料的区别4.2按结构不同分为点接触型（管脚式）和面接触型（表面安装式）；表 2列出了不同接触型的区别表 2 点接触型和面接触的区别管及激光二极管。
二极管的工作原理
二极管的工作原理一、引言二极管是一种最基本的电子元件，广泛应用于电子电路中。
了解二极管的工作原理对于理解电子电路的基本原理和设计具有重要意义。
本文将详细介绍二极管的工作原理，包括结构、特性以及工作过程。
二、二极管的结构二极管由两个半导体材料构成，通常为P型半导体和N型半导体。
P型半导体具有正电荷的多数载流子，而N型半导体具有负电荷的多数载流子。
这两种半导体材料通过PN结相连，形成二极管的结构。
三、二极管的特性1. 正向偏置特性当二极管的正极连接到正电压源，负极连接到负电压源时，二极管处于正向偏置状态。
在这种情况下，电流可以流过二极管，并且二极管具有低电阻。
正向偏置电压的大小决定了电流流过二极管的多少。
2. 反向偏置特性当二极管的正极连接到负电压源，负极连接到正电压源时，二极管处于反向偏置状态。
在这种情况下，电流不能流过二极管，并且二极管具有很高的电阻。
反向偏置电压的大小决定了二极管的击穿电压。
四、二极管的工作过程1. 正向工作当二极管处于正向偏置状态时，P型半导体的正电荷与N型半导体的负电荷相吸引，形成正向电场。
这个电场会妨碍电子从N型半导体流向P型半导体，但允许空穴从P型半导体流向N型半导体。
因此，在正向偏置状态下，电流主要由空穴构成，称为正向电流。
2. 反向工作当二极管处于反向偏置状态时，P型半导体的正电荷与N型半导体的负电荷相吸引，形成反向电场。
这个电场会妨碍电子从P型半导体流向N型半导体，同时也会妨碍空穴从N型半导体流向P型半导体。
因此，在反向偏置状态下，电流几乎不流动，称为反向电流。
3. 正向电压下的二极管特性曲线通过改变正向偏置电压，可以观察到二极管的特性曲线。
当正向电压较低时，电流较小，随着电压的增加，电流迅速增加。
当达到二极管的正向电压饱和点时，电流增加缓慢，此时二极管工作在饱和区。
4. 反向电压下的二极管特性曲线通过改变反向偏置电压，可以观察到二极管的特性曲线。
当反向电压较低时，反向电流非常小，几乎可以忽稍不计。
二极管工作原理
二极管工作原理二极管是一种常见的电子器件，被广泛应用于电子电路中。
它的工作原理基于半导体材料的特性，可以实现电流的单向传输。
一、PN结构二极管的核心是PN结，它由P型半导体和N型半导体两种材料组成。
P型半导体中有多个空穴（正电荷）而少量的自由电子（负电荷），而N型半导体中则相反，有多个自由电子而少量的空穴。
当P型材料与N型材料接触时，形成了PN结。
二、正向偏置当外加正向电压时，即将P端接入正电压，N端接地，形成“P 良率N”的电压偏置。
在这种情况下，P型半导体的空穴和N型半导体的自由电子会向PN结内部移动。
空穴从P端进入，自由电子从N端进入。
这两种载流子互相结合并消失，形成正电荷与负电荷当所在接近PN结的区域。
这种正电荷和负电荷之间的结合被称为电势垒。
在电势垒区域内，没有任何载流子可以通过。
因此，当正向电压引入时，二极管处于导通状态。
电流可以自由地通过二极管。
三、反向偏置当外加反向电压时，即将P端接地，N端接入负电压，形成“N良率P”的电压偏置。
在这种情况下，P型半导体的空穴和N 型半导体的自由电子会被电场驱使，远离PN结。
这导致电势垒区域扩大，阻碍了载流子的移动。
因此，当反向电压引入时，二极管处于截止状态。
电流无法通过二极管。
四、二极管的应用由于具有上述特点，二极管在电子电路中有多种应用。
1.整流器：二极管可以将交流电转换为直流电。
由于只有在正向电压的情况下电流才能通过，因此反向电压实际上被截断。
2.电压稳压器：当电压超过二极管的特定值时，二极管可以自动限制电压，防止电路中的其他元件受到损害。
3、二极管
∆uD U T 根据电流方程，rd = ≈ ∆iD ID
小信号作用 Q越高，rd越小。 越高， 越小。 越高 静态电流
3 模型分析法应用举例
整流电路
电路如图，已知v 如正弦波， 例3.4.2 电路如图，已知 s如正弦波，试用二极管理 想模型定性地画出v 的波形。 想模型定性地画出 o的波形。
静态工作情况分析
符号 光电传输系统
激光二极管
（a）物理结构 （b）符号 ） ）
直流通路、交流通路、静态、 直流通路、交流通路、静态、动态等 概念，在放大电路的分析中非常重要。 概念，在放大电路的分析中非常重要。
五、特殊二极管
1 稳压二极管（齐纳二极管）
利用二极管反向击穿特性实现稳压。 利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压二极管稳压时 工作在反向电击穿状态。 工作在反向电击穿状态。
20 15 10
二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性
iD = I S (e
vD / VT
− 1)
(常温下VT = 26mV)
iD/mA
20 15 ①
VBR
− 40
Vth
− 60 − 40 − 20
10 5 0 0.2 0.4 0.6 − 10 − 20 − 30 ③ − 40
5
− 30 − 20 − 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 − 10 死区 − 20 − 30 − 40
二极管开关电路如图所示，利用二极管理想模型求解， 例3.4.4 二极管开关电路如图所示，利用二极管理想模型求解，当v11 和 v12等于 或5V时，R = 5kΩ，不同组合情况 O的大小。 等于0V或
图示电路中， 图示电路中，VDD = 5V，R = 5kΩ，恒压降模型的 D=0.7V，vs = 0.1sinωt V。 ， Ω 恒压降模型的V ， 。 （1）求输出电压 O的交流量和总量；（ ）绘出 O的波形。 ）求输出电压v 的交流量和总量；（2）绘出v 的波形。 ；（
3二极管结构与电路图形符号
二极管结构与电路图形符号 二极管的标识
二极管结构与电路图形符号 二极管的图形符号
• 晶体二极管广泛应用于各类电子产品中，其电路图形符号如
下图所示，文字符号用字母“VD”表示。
引出的电极作为正极， 从N区引出的电极作为 负极，并且用塑料、
玻璃或金属等材料作
为管壳封装起来，就 构成了晶体二极管， 简称二极管。
二极管结构与电路图形符号 二极管的标识
• 二极管一般采用两种方式进行标识。体积较小时，在其中
的一端用一个色环来表示负极，无色环一端就是正极，体 积较大时，常在壳体上印有标明正极和负极的符号，有些 二极管则以管脚长短来表示正负极，脚长为正极，脚短为 负极，外形如图所示。
二极管结构与电路图形符号
温州市职业中等专业学校 韩慧琴
二极管结构与电路图形符号 二极管
• 二极管是最简单的半导体器件，它是将P型半导体和N型
半导体结合在一起形成的。在两种半导体的相互结合处形成 一个特殊的薄层即PN结，一个PN结可以制作一个二极管。
二极管结构与电路图形符号 二极管结构
• 普通二极管是由一个PN结加上两条电极引线做成管芯，从P区
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Hale Waihona Puke iDVBR OD5.极间电容Cd PN结存在扩散电容CD和势垒电容CB ，极间电容是反 映二极管中PN结电容效应的参数。
Cd CD CB
6.反向恢复时间TRR 由于二极管中PN结电容效应的存在，当二极管外加电 压极性翻转时，其工作状态不能在瞬间发生改变。
12
7.正向压降VF
R iD + VDD vD – 1.0 iD=– IS 1.0 D/V iD/mA 1.0
部分国产半导体整流二极管参数表
最大整流 电流 A 2CZ52A 2CZ54D 2CZ57F 0.1 0.5 5 最高反向 工作电压 （峰值）V 25 1400 3000 反向电流 （125°） μA 1000 1000 1000 正向压降 （平均值） V ≤0.8 ≤0.8 ≤0.8 最高 工作频率 MHZ 3 3 3
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六、二极管的测试 1.二极管极性的判定 将红、黑表笔分别接二极管的两个电极，若测得电阻值 很小（几千欧以下），则黑表笔所接电极为二极管正极，红 表笔所接为负极；若测得阻值很大（几百千欧以上），则黑 表笔所接电极为二极管负极，红表笔所接为正极。
二极管极性的判定
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2.二极管好坏的判定 1.若测得的反向电阻很大（几百千欧以上），正向电 阻很小（几千欧以下），表明二极管性能良好。 2.若测得的反向电阻和正向电阻都很小，表明二极管 短路， 已损坏。 3.若测得的反向电阻和正向电阻都很大，表明二极管 断路，已损坏。
14
温度对二极管伏安特性的影响
15
五、二极管型号命名规则 国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：
16
部分国产半导体高频二极管参数表
最高反向 工作电压 （峰值）V 2AP1 2ck7 20 100 反向击 穿电压 V ≥40 ≥150 正向 电流 mA ≥2.5 ≥5.0 反向 电流 μA ≤250 ≤250 最高工 作频率 MHZ 150 300 极间 电容 pF ≤1 ≤0.1 最大 整流电流 mA 16 20
R
iD + vD 正向特性
iD I S (e
vD / VT
1)
反向特性
反向击穿特性 硅二极管2CP10的V-I 特性 锗二极管2AP15的V-I 特性
8
三、二极管的主要参数 1.最大整流电流IF 2.反向击穿电压VBR 3.反向电流IR 4.极间电容CD（CB、CD） 5.反向恢复时间TRR
9
1. 最大整流电流IF
R VDD iD + vD -
指管子长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。 根据二极管功率不同， IF由几毫安到几百安培不等。如 2AP1最大整流电流为16mA。
10
2.反向击穿电压VBR和最大反向工作电压VRM VBR是指二极管反向击穿时 的电压。不同的二极管有不同的 反向击穿电压。一般手册中给出 的反向电压是实际的一半。 VRM =0.5VBR 3. 反向电流IR 是指二极管反向加电压时， 在没有击穿前的电流。其值愈 小愈好。一般几纳安到几微安。 硅 (nA)级；锗 (A)级
3.3 二极管
一、二极管的结构
二、二极管的伏安特性
三、二极管的主要参数
1
一、二极管的结构 在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二 极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型两大类。
1.点接触型二极管 PN 结 面 积 小 ， 结 电容小，用于检波和变 频等高频电路。
点接触型二极管的结构示意图
0.5
– 0.5
0
0.5
导通压降：
PN结的伏安特性
Von硅 0.7 V （硅二极管典型值） V 0.2 V （锗二极管典型值）
on锗
13
四、二极管的温度特性 二极管是对温度非常敏感的器件。
实验表明:
随温度升高，二极管的正向压降会减小，正向伏 安特性左移，即二极管的正向压降具有负的温度系数 （约为-2mV/℃）； 温度升高，反向饱和电流会增大，反向伏安特性 下移，温度每升高10℃，反向电流大约增加一倍。
19
2
2.面接触型二极管
PN 结面积大， 用于工频大电流整 流电路。
面接触型
3
3.平面型二极管
阳极 阴极 引线 引线
往往用于集成电路制造艺 中。 PN 结面积可大可小， 用于高频整流和开关电路 中。
P N P 型支持衬底
平面型 4.二极管的符号
阳极a 阴极k
4
半导体二极管图片
5
6
7
二、二极管的V-I 特性 二极管的V-I 特性曲线可用下式表示：