半导体二极管及其应用电路(8)
电工电子技术课程总结
9. 叠加定理只适用于
电路。
10. 稳压二极管正常工作时应在伏安特性曲线的 区，使用时必须 串接 。 11. 在晶体三极管放大电路中，当三极管的 U CE ≈U CC 时，该三极管处于 状态，而当三极管的 U CE ≈0 时，则该三极管处于 状态。 12. 当放大电路 时，电路的工作状态称为静态。 13. PN结具有正偏导通反偏截止的特性，即PN结的 。 14. 设共发射极基本放大电路原来没有发生削波失真，现增大RB，则静 态工作点向 方向移动，较容易引起 失真。 15. 在较短时间内危及生命的电流称为致命电流，一般认为是 以上。 16. 戴维宁定理又称为 定理。 17. 在正弦交流电路中，电感元件两端电压的相位 电流90°，电 容元件两端的电压的相位 电流90°。 18. 生产厂家为使电器产品能在给定的工作条件下正常、安全运行，规 定了一个正常允许值，即 。 9. 线性；10. 反向击穿、电阻；11. 截止、饱和； 12. 没有输入信号； 13. 单向导电性；14. 下、截止；15. 50mA；16. 亥姆霍兹- 戴维南 ； 17. 超前、落后；18. 额定值。
I 90 10 10 [10 // 5 (10 // 10)] 10 (5 10 // 10) 90 10 15 20 1 6 2 3A
I
30 10 10 [10 //(5 10 // 10)] 10 (5 10 // 10) 30 10 15 20 1A
于是
I I I 1 3 2A
例6：
电路如下所示，已知R=16，C=200F, f=50HZ。 试求：1. 电流I； 2. 平均功率P及视在功率S。
1. I=2A；
2. P=200W，
第1章__半导体二极管及其应用习题解答
第1章半导体二极管及其基本电路自测题判断下列说法是否正确，用“√”和“?”表示判断结果填入空内1. 半导体中的空穴是带正电的离子。
（?）2. 温度升高后，本征半导体内自由电子和空穴数目都增多，且增量相等。
（√）3. 因为P型半导体的多子是空穴，所以它带正电。
（?）4. 在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。
（√）5. PN结的单向导电性只有在外加电压时才能体现出来。
（√）选择填空1. N型半导体中多数载流子是 A ；P型半导体中多数载流子是B。
A．自由电子 B．空穴2. N型半导体C；P型半导体C。
A．带正电 B．带负电 C．呈电中性3. 在掺杂半导体中，多子的浓度主要取决于B，而少子的浓度则受 A 的影响很大。
A．温度 B．掺杂浓度 C．掺杂工艺 D．晶体缺陷4. PN结中扩散电流方向是A；漂移电流方向是B。
A．从P区到N区 B．从N区到P区5. 当PN结未加外部电压时，扩散电流C飘移电流。
A．大于 B．小于 C．等于6. 当PN结外加正向电压时，扩散电流A漂移电流，耗尽层E；当PN结外加反向电压时，扩散电流B漂移电流，耗尽层D。
A．大于 B．小于 C．等于D．变宽 E．变窄 F．不变7. 二极管的正向电阻B，反向电阻A。
A．大 B．小8. 当温度升高时，二极管的正向电压B，反向电流A。
A．增大 B．减小 C．基本不变9. 稳压管的稳压区是其工作在C状态。
A．正向导通 B．反向截止 C．反向击穿有A、B、C三个二极管，测得它们的反向电流分别是2?A、0.5?A、5?A；在外加相同的正向电压时，电流分别为10mA、 30mA、15mA。
比较而言，哪个管子的性能最好【解】：二极管在外加相同的正向电压下电流越大，其正向电阻越小；反向电流越小，其单向导电性越好。
所以B管的性能最好。
题习题1试求图所示各电路的输出电压值U O，设二极管的性能理想。
5VVD+-3k ΩU OVD7V5V +-3k ΩU O5V1VVD +-3k ΩU O（a ） （b ） （c ）10V5VVD3k Ω+._O U 2k Ω6V9VVD VD +-123k ΩU OVD VD 5V7V+-123k ΩU O（d ） （e ） （f ）图【解】：二极管电路，通过比较二极管两个电极的电位高低判断二极管工作在导通还是截止状态。
常用半导体器件及应用
1.1操作系统的概念
输入设备(input device)是人或外部与计 算机进行交互的一种装置，用于把原始数 据和处理这些数据的程序输入计算机中。 现在的计算机能够接收各种各样的数据， 既可以是数值型的数据，也可以是各种非 数值型的数据，如图形、图像、声音等都 可以通过不同类型的输入设备输入计算机 中，进行存储、处理和输出。
第8章 常用半导体器件及应用
8.1 半导体二极管 8.2 稳压二极管 8.3 发光二极管 8.4 二极管的应用举例(半波整流) 8.5 晶体三极管 8.6 三极管的应用举例
8.1 半导体二极管
8. 1. 1半导体基础知识
1.本征半导体 自然界的物质按其导电性能分为导体、绝缘体和半导体。半
1.1操作系统的概念
1.1.1 计算机系统
计算机系统就是按照人的要求接收和存储 信息，自动进行数据处理和计算，并输出 结果信息的机器系统。它是一个相当复杂 的系统，即使是目前非常普及的个人计算 机也是如此。计算机系统拥有丰富的硬件、 软件资源，操作系统要对这些资源进行管 理。一个计算机系统由硬件（子）系统和 软件（子）系统组成。其中，硬件系统是 借助电、磁、光、机械等原理构成的各种 物理部件的有机结合，它构成了系统下本一页身返回
1.1操作系统的概念
1．计算机硬件简介
操作系统管理和控制计算机系统中的所有 软硬件资源。由计算机系统的层次结构可 以看出，操作系统是一个运行在硬件之上 的系统软件，因此有必要对运行操作系统 的硬件环境有所了解。
计算机硬件是指计算机系统中由电子、机 械和光电元件等组成的各种物理装置的总 称。这些物理装置按系统结构的要求构成 一个有机整体，为计算机软件运行提供物 质基础。简而言之，计算机硬上件一的页 功下能一页是返回
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。
(完整版)第6章半导体二极管及其应用电路习题答案
6.1选择正确答案填入空内。
（1）在本征半导体中加入 A 元素可形成N 型半导体，加入 C 元素可形成P 型半导体。
A. 五价 B. 四价 C. 三价 （2）PN 结加正向电压时，空间电荷区将 A 。
A. 变窄 B. 基本不变 C. 变宽（3）设二极管的端电压为v D ，则二极管的电流方程是 c 。
A. D vI e S B. TD V v I eS C. )1e (S －T D V v I（4）当温度升高时，二极管的反向饱和电流将 a 。
A. 增大 B. 不变 C. 减小 （5）稳压管的稳压区是其工作在 c 。
A. 正向导通B.反向截止C.反向击穿（6）稳压二极管稳压时，其工作在(c )，发光二极管发光时，其工作在( a )。
A ．正向导通区 B ．反向截止区 C ．反向击穿区 6.2将正确答案填入空内。
（1）图P 6.2（a ）所示电路中二极管为理想器件，则D 1工作在 状态，D 2工作在 状态，V A 为 V 。
解：截止，导通，-2.7 V 。
（2）在图P6.2(b)所示电路中稳压管2CW5的参数为：稳定电压V z = 12 V ，最大稳定电流I Zmax = 20 mA 。
图中电压表中流过的电流忽略不计。
当开关S 闭合时，电压表V 和电流表A 1、A 2的读数分别为 、 、 ；当开关S 断开时，其读数分别为 、 、 。
解：12 V ，12 mA ，6 mA ，12 V ，12 mA ，0 mA 。
6.3 电路如图P 6.3所示，已知v i ＝56sin ωt (v)，试画出v i 与v O 的波形。
设二极管正向导通电压可忽略不计。
6.4 电路如图P6.4所示，已知v i ＝5sin ωt (V)，二极管导通电压V D ＝0.7V 。
试画出电路的传输特性及v i 与v O 的波形，并标出幅值。
图P6.3 图P6.4_o+ 图P6.2 (a) 图P6.2 (b)D 1V i6.5 电路如图P6.5（a ）所示，其输入电压v i1和v i2的波形如图（b ）所示，二极管导通电压V D ＝0.7V 。
半导体二极管及其应用课件
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P型半导体
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N型半导体
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+
+
扩散运动
内电场E
漂移运动
扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。
内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。
RL
ui
uo
ui
uo
t
t
二极管的应用举例 二极管半波整流
§2.4 稳压二极管
U
I
IZ
IZmax
UZ
IZ
稳压误差
曲线越陡，电压越稳定。
+
-
UZ
动态电阻：
rz越小，稳压性能越好
*
（4）稳定电流IZ、最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。
（5）最大允许功耗
稳压二极管的参数:
（1）稳定电压 UZ
*
扩散电容示意图
当外加正向电压 不同时，扩散电流即 外电路电流的大小也 就不同。所以PN结两 侧堆积的多子的浓度 梯度分布也不同，这 就相当电容的充放电 过程。
二极管及其应用PPT课件
.
37
.
38
2 半导体二极管的模型
半导体二极管是一种非线性器件 理想二极管模型
(a)伏安特性曲线 (b)代表符号(c)正向偏置
时的电路模型 (d)反向偏置时的电路模型
图13 理想模型
.
39
例1 电路如图14所示。
三只性能相同的
二极管 D1、D2、D3和三只
220V，40W 的灯泡 L1、L2、
.
31
2、二极管的主要参数
（1）最大整流电流 IF 在规定散热条件下，二极管长期使用时，
允许通过二极管的最大正向平均电流。由 PN 结的面积和散热条件决定，如果电流超 过这个值，很可能烧坏二极管。
（2）最高反向工作电压 URM 二极管工作时允许加的最大反向电压。
为确保管子安全运行，通常规定URM约为击 穿电压UBR的一半。
++ + +
多数载流子——自由电子
少数载流子—— 空穴
.
施主离子
10
（2） P型半导体（空穴型半导体）
在本征半导体中掺入三价的元素（硼）
空穴
空穴
+4
+4
+4
ห้องสมุดไป่ตู้
+4
+4
+43
+43
+4
+4
+4
+4
+4
.
返11 回
2. P型半导体
在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。
硅原子
+4
空穴
+4
硼原子
+4
当反向电压增加到反向击穿电压UBR时，反向电流急剧增大，这种 现象称为“反向击穿”。反向击穿破坏了二极管的单向导电性，如果 没有限流措施，二极管可能因电流过大而损坏。
第二章 半导体二极管及其应用电路
2.光敏特性 许多半导体受到光照辐射，电阻率下降。利
用这种特性可制成各种光电元件。
3.掺杂特性 在纯净的半导体中掺入微量的某种杂质后，
它的导电能力就可增加几十万甚至几百万倍。利用这种特性就 可制成各种不同用途的半导体器件，如半导体二极管、三极管 晶闸管、场效应管等。
直流工作电流 I D
ID
US1 U F RS(6 Nhomakorabea0.7)V 1k
5.3mA
二极管的动态电阻
26mV 26mV
rd
ID
4.9
5.3mA
再令 US1 0 ，利用二极管的微变模型，求出流过二极管的交
流电流 id
id
us2 RD rd
0.2sin 3140 tV (1 4.9 10 3 )kΩ
2. P型半导体
在四价晶体中掺入微量的三价元素，这种杂质半导体中， 空穴浓度远大于自由电子浓度，空穴为多子，自由电子为少子。 这种半导体的导电主要依靠空穴，称其为P型半导体（P-type semiconductor）或空穴型半导体。
2021/3/2
7
需要指出的是：
不论是N型还是P型半导体，整个晶体仍然呈中性。
描述稳压管特性的主要参数为稳定电压值 U Z 和
最大稳定电流 2021/3/2
I Zmax。
26
参数简介：
是指稳压管正常工作时的额定电压值。由
稳定电压U Z ： 于半导体生产的离散性，手册中的往往给出的
是一个电压范围值。
最大稳定电
是稳压管的最大允许工作电流。在使用时，
流 I Zmax：
实际工作电流不得超过该值，超过此值时，稳压 管将出现热击穿而损坏。
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可以构成各种限幅电路。如图2-10所示。 3)元件保护 在电子线路中，常用二极管来保护其他元器件免受过高电压
的损害，如图2-11所示电路，L和R是线圈的电感和电阻。
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2.3 特殊二极管
2.3.1稳压管
稳压二极管又称齐纳二极管，简称稳压管。它是一种特殊的 面接触型硅二极管，其符号和伏安特性曲线如图2 -12所示， 它的正向特性曲线与普通二极管相似，而反向击穿特性曲线 很陡。
稳压二极管的主要参数如下: (1)稳定电压UZ (2)稳定电流IZ (3)最大耗散功率PM (4)动态电阻rZ
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2
2.1 半导体的基础知识
2.1.2本征半导体
本征半导体是一种纯净的半导体晶体。常用的半导体材料是 单晶硅(Si)和单晶锗(Ge)，其原子结构如图2-1(a) 、(b)所示。
在硅和锗等半导体材料中，内部原子排列是有规律的，即为 晶体结构。每个原子受邻近四个原子的束缚，组成四个共价 键。共价键像纽带一样将排列整齐的原子连接起来，如图2-2 所示。
1)PN结正向偏置——导通
将PN结按图2-4(b)所示方式连接，此时称PN结为反向偏置(简 称反偏)。
PN结具有单向导电性，加正向电压时，PN结电阻很小，电流
较大，是多数载流子的扩散运动形成的；加反向电压时，PN
结电阻很大，电流很小，是少数载流子
运动形
成的。
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5
2.2 PN结与晶体二极管
略地鉴别其质量好坏。如图2-8所示。 (2)当需要获知二极管的伏安特性时，可利用晶体管特性测试
仪测得，也可利用测试电路测得。
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8
2.2 PN结与晶体二极管
2.2.1 PN结的基本原理
7.半导体二极管的应用 二极管是电子电路中最常用的器件。 1)钳位 利用二极管正向导通时压降很小的特性，可组成钳位电路，
图2-14光电二极管电路符号
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图2-15变容二极管符号及特性
返回 30
返回 21
图2-7 二极管伏安特性曲线
返回 22
图2-8 万用表简易测试二极管示意图
返回 23
图2-9 二极管钳位电路
返回 24
图2-10 二极管上限幅电路及波形
返回 25
图2-11 二极管保护电路
返回 26
图2-12 稳压管的伏安特性及符号
返回 27
图2-13发光二极管电路符号
返回 28
3.晶体二极管的伏安特性
半导体二极管的核心是PN结，它的特性就是PN结的特性—单 向导电性。利用伏安特性曲线可形象地描述二极管的单向导 电性。
二极管的伏安特性曲线，如图2-7所示。
4.二极管的主要参数
1)最大整流电流IFM 2)最高反向工作电压URM 3)最大反向电流IRM 4)最高工作频率fM
杂质半导体是指在本征半导体中掺入了微量其他元素(称为杂 质)的半导体。
1. N型半导体 在纯净的半导体硅(或锗)中掺入微量五价元素(如磷)后，就可
成为N型半导体，如图2-3(a)所示。 2. P型半导体 P型半导体是在本征半导体硅(或锗)中掺入微量的三价元素(如
硼、锢等)而形成的，如图2-3(b)所示。
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12
2.3 特殊二极管
2.3.4变容二极管
变容二极管是利用PN结电容可变原理制成的半导体器件，它 仍工作在反向偏置状态。
它的压控特性曲线和电路符号如图2 -15所示。 因其容量很小，为皮法数量级，所以主要用于高频场合下，
例如，电调谐、调频信号的产生等。
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2.2 PN结与晶体二极管
2.2.1 PN结的基本原理
5.二极管的选择与使用注意事项 (1)要求导通电压低时选锗管;要求反向电流小时选硅管。 (2)要求导通电流大时选平面形;要求工作频率高时选点接触型。 (3)要求反向击穿电压高时选硅管。 (4)要求耐高温时选硅管。 6.二极管的检测 (1)一般情况下，可利用万用表判断普通二极管的极性，并粗
由热激发产生的自由电子，也会释放能量返回到附近的空穴， 这种现象称为复合。
热激发和光激发统称为本征激发。
在本征半导体中，随着温度的升高或光照的增强，电子一空 穴对的数量将大大增加，导电能力将大大提高，这就是半导 体具有热敏性和光敏性的基本原理。
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3
2.1 半导体的基础知识
2.1.3杂质半导体
11
2.3 特殊二极管
2.3.3光电二极管
光电二极管又称光敏二极管，是一种将光信号转为电信号的 半导体器件，其电路符号如图2-14所示。光电二极管的结构 与普通二极管的结构基本相同，只是在它的PN结处，通过管 壳上的一个玻璃窗口能接收外部的光照。
光电二极管的PN结在反向偏置状态下运行，其反向电流随光 照强度的增加而上升。
2.2.2晶体二极管
1.半导体二极管的结构、符号及类型
1)类型
(1)按材料分:有硅二极管、锗二极管和砷化稼二极管等。
(2)按结构分:根据PN结面积大小，有点接触型、面接触型二 极管。
(3)按用途分:有整流、稳压、开关、发光、光电、变容、阻尼 等二极管。
(4)按封装形式分:有塑封及金属封装等二极管。
物半导体，如砷化稼(GaAs}等；以及掺杂或制成其他化合物 半导体材料，如硼(B)、磷(P)、锢(In)和锑(Sb )等。其中，硅 是最常用的一种半导体材料。 (1)半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间。 (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。
10
2.3 特殊二极管
2.3.2发光二极管
发光二极管(LED)与普通二极管一样，也是由PN结构成的， 同样具有单向导电性，但在正向导通时，由于空穴和电子的 复合而发出能量，发出一定波长的可见光。
光的波长不同，颜色也不同，常见的LE D有红、绿、黄等颜 色。
电路符号如图2-13所示。
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是常用的特殊二极管，各自用在不同的电路中。
返回 14
么么么么方面
Sds绝对是假的
图2-1 原子结构示意图
返回 16
图2-2 硅和锗的共价键结构
返回 17
图2-3 掺杂质后的半导体
返回 18
图2-4 PN结的单向导电性
返回 19
图2-5 二极管的结构与符号
返回 20
图2-6 半导体器件的型号组成
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2.2 PN结与晶体二极管
2.2.1 PN结的基本原理
1.PN结的形成
载流子扩散形成内建电场，内建电场形成PN结。
因为在空间电荷区内多数载流子已扩散到对方并复合掉了， 或者说消耗尽了，因此空间电荷区又称为耗尽层。
2. PN结的单向导电特性
在PN结两端外加电压，称为给PN结以偏置电压。
第2章 半导体二极管及其应用电路
2.1 半导体的基础知识 2.2 PN结与晶体二极管 2.3 特殊二极管 小结
1
2.1 半导体的基础知识
2.1.1半导体
导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，我们称之为半导体。 半导体有以下特点: 常用的半导体材料有:元素半导体，如硅(Bi}、锗(Ge}等;化合
(5)按功率分:有大功率、中功率及小功率等二极管。
2)结构及符号
半导体二极管又称晶体二极管，简称二极管。二极管的结构
与符号如图2 -5所示。
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6
2.2 PN结与晶体二极管
2.2.1 PN结的基本原理
2.半导体二极管的命名方法
半导体器件的型号由五个部分组成，如图2 -6所示。
(1)PN结是半导体器件的基础,PN结正偏导通、反偏截止，具 有单向导电性、反向击穿性和非线性的特点。
(2)二极管本质上是一个PN结，其主要特点是单向导电性。其 全面的性质可用伏安特性来描述。
(3)二极管可用于整流、限幅、保护、开关等电路中。 (4)稳压二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管等都