模电数电课件第3讲 半导体二极管
半导体二极管教学PPT资料
03
半导体二极管的应用
整流电路
总结词
利用二极管的单向导电性，将交流电转换为直流电。
详细描述
整流电路主要由二极管构成，当交流电的正半周通过二极管时，电流通过负载；当交流电的负半周通 过二极管时，二极管反向截止，无电流通过负载。通过整流电路，可以将交流电转换为直流电，用于 各种直流供电电路。
检波电路
总结词
利用二极管的单向导电性，将调幅信号从高频载波中分离出 来。
详细描述
检波电路主要由二极管和滤波器组成，当高频载波信号通过 二极管时，由于调幅信号的幅度变化，二极管导通程度随之 变化，从而将调幅信号从高频载波中分离出来。检波电路广 泛应用于广播、电视、通信等领域。
稳压电路
总结词
利用二极管的单向导电性和稳压管的反 向击穿特性，实现输出电压的稳定。
详细描述
正向偏置是指二极管的正极接正电压、负极接负电压，此时二极管处于导通状态 ，电流可以通过PN结。反向偏置是指二极管的正极接负电压、负极接正电压， 此时二极管处于截止状态，电流不能通过PN结。
二极管的外形与封装
总结词
二极管的外形和封装对其使用和可靠性有着重要影响。
详细描述
二极管的外形通常有圆柱形、扁平形和针脚式等，封装方式则有直插式和贴片式等。不同的外形和封装方式适用 于不同的应用场景，如高温、高频、大电流等。在选择二极管时，需要根据具体需求来选择合适的外形和封装方 式。
半导体二极管教学 ppt资料
目录
• 半导体二极管简介 • 半导体二极管的结构 • 半导体二极管的应用 • 半导体二极管的特性曲线
目录
• 半导体二极管的参数与规格 • 半导体二极管的制作工艺与材料
01
半导体二极管简介
《模拟电子技术》课件第2章半导体二极管及其基本电路
位，称为空穴（带正电）。
+4
+4
+4
+4 空穴
&;4
4
自由电子
空穴：共价键中的空位。
空穴的移动：相邻共价
+4
键中的价电子依次充填
空穴来实现。 +4
电子空穴对：由热激发
而产生的自由电子和空
+4
穴对。
§1.1 半导体的基本知识
P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）的 半导体。【Positive】
1. P型半导体
三、杂质半导体
掺入三价元素（如硼）
Si
Si
BS–i
Si
空穴
掺杂后空穴数 目大量增加，空穴导电 成为这种半导体的主要 导电方式，称为空穴半 导体或 P型半导体。
接受一个 电子变为 负离子
硼原子
空穴：多子（多数载流子）
26
三、二极管的主要参数： (1) 最大整流电流IF
§3.3 二极管
二极二管极长管期反连向续电工流作急时， 允许剧通增过加二时极对管应的的最反大 整流向电电流压的值平称均为值反。向
击穿电压VBR。
(2) 反向击穿电压VBR和最大反向工为作安全电计压，V在R实M际工作
(3) 反向电流IR (4) 极间电容Cj
当vI = 6 sinωt (V)时，分别对于理想模型和恒压降模型绘出相应
的输出电压vO的波形。
R
+a.理想模型 D
当AVI=0V时 +
D截止
当VI=4V时
D导通
当VI=6V时
D导通
vI
VREF
模拟电子技术基础第三章二极管及其基本电路
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3.1半导体的基本知识3.2 P N结的形成及特性P N结的形成及特性3.3 半导体二极管3.4 二极管基本电路及其分析方法 3.5 特殊二极管 3.1半导体的基本知识3.1.1半导体材料 3.1.2 半导体的共价键结构 3.1.3 本征半导体3.1.4杂质半导体3.1.1半导体材料根据物体导电能力(电阻率的不同根据物体导电能力电阻率)的不同，来划分电阻率的不同，导体、绝缘体和半导体。
导体、绝缘体和半导体。
1.导体：容易导电的物体。
如：铁、铜等导体：容易导电的物体。
2. 绝缘体：几乎不导电的物体。
绝缘体：几乎不导电的物体。
如：橡胶等半导体是导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。
半导体是导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。
在一定条件下可导电。
一定条件下可导电。
以及砷化镓典型的半导体有硅和以及砷化镓GaAs等。
等典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓半导体特点：半导体特点： 1)在外界能源的作用下，导电性能显著变在外界能源的作用下，光敏元件、热敏元件属于此类。
化。
光敏元件、热敏元件属于此类。
2)在纯净半导体内掺入杂质，导电性能显在纯净半导体内掺入杂质，著增加。
二极管、三极管属于此类。
著增加。
二极管、三极管属于此类。
3.1.3本征半导体本征半导体——化学成分纯净的半导体。
制造半导体器件化学成分纯净的半导体。
1.本征半导体化学成分纯净的半导体的半导体材料的纯度要达到99.9999999% 常称为―九个9‖ 99.9999999%，的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为―九个9‖ 。
模拟电子技术半导体二极管PPT
电流
3. 最高反向任务电压 UR
4. 二极管任务时允许外加的最大反向电压
5. 反向电流 IR
6. 二极管二极管未击穿时的反向电流
7. 最高任务频率 fM
8. 二极管任务的上限频率
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四、二极管的等效电路 + v -
+
VC
i
RL
C-
i
i
i
O
v
O
v
O
v
VO
VO
N
rDVON
+
-
VON
+N
2.反向特性
反偏时，反向电流值很小， 反向电阻很大， 反向电压超越UBR那么被击 穿
反向击穿电压
反向饱和电流
IS UB 20
I/mA 10
R U/V
2 反向特性
4
-I/μΑ
结论：二极管具有单导游电性，正导游通，反向截止。
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二极管方程
I/mA
I = IS〔e U/UT - 1〕
-
+
-
VCC和RL都很小 时
VON和rD不能忽 略
与VCC和RL相 比
VON不能忽略 rD可以忽略
与VCC和RL相比 VON和rD均可忽
略
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二极管的运用
1. 整流 VD io
u Ui
+ ui
+
uD R
+ uo
-
-
m0
uo
U
ui ＞0 时二极管导通 m0
uo = ui uD = 0 u
I R
+R
IZ Ui
模拟电子技术基础 第3章 二极管及其基本电路 PPT课件
武汉理工大学 信息工程学院 电子技术基础课程组
模拟电子技术——电子技术基础精品课程
3 半导体二极管及其基本电路
• 本章主要内容
– 引言 – 3.1 半导体基本知识 – 3.2 PN结的形成及特性 – 3.3 半导体二极管 – 3.4 二极管基本电路 – 3.5 特殊二极管
– PN结加上反向电压或反向偏置的意思都是： P区加负、 N区加正电压。
– 当 PN 结反向偏置时，回路中反向电流非常小，几乎 等于零， PN 结处于截止状态。
电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础
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3.2 PN结的形成及特性
空间电荷区变薄
－+
+
P
－+
N
_
－+ 正向电流
－+
内电场减弱，使扩散加强， 扩散飘移，正向电流大
图3.2.2 PN结正向偏置 电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础
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3.2 PN结的形成及特性
空间电荷区变厚
－－ + +
_
P
－－ + +
N +
－ － + + 反向饱和电流
－ － + + 很小，A级
内电场加强，使扩散停止， 有少量飘移，反向电流很小
图3.2.3 PN结反向偏置 电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础
3.1.4 杂质半导体
• N型半导体
– 在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价元素（杂质），如 磷、锑、砷等，即构成 N 型半导体(或称电子型半导体)。
– 五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体 原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子因 无共价键束缚而很容易形成自由电子。在N型半导体中 自由电子是多数载流子，它主要由杂质原子提供；空 穴是少数载流子，由热激发形成。
模拟电子线路第一章半导体二极管及其基本电路
第一章半导体二极管及其基本电路第一节学习要求(1)了解半导体器件中扩散与漂移的概念、PN结形成的原理。
(2)掌握半导体二极管的单向导电特性和伏安特性。
(3 )掌握二极管基本电路及其分析方法。
(4)熟悉硅稳压管的稳压原理和主要参数。
第二节半导体的基本知识多数现代电子器件是由性能介于导体与绝缘体之间的半导体材料制成的。
为了从电路的观点理解这些器件的性能，首先必须从物理的角度了解它们是如何工作的。
一、半导体材料从导电性能上看，物质材料可分为三大类：导体：电阻率p < 10 -4 cm绝缘体：电阻率p > 109 cm半导体：电阻率p介于前两者之间。
目前制造半导体器件的材料用得最多的有：硅和错两种、本征半导体及本征激发1、本征半导体没有杂质和缺陷的半导体单晶，叫做本征半导体2、本征激发当温度升高时，电子吸收能量摆脱共价键而形成一对电子和空穴的过程, 称为本征激发。
三、杂质半导体在本征半导体中掺入微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著的变化。
因掺入杂质不同，杂质半导体可分为空穴（P）型半导体和电子（N）型半导体两大类。
1、P型半导体在本征半导体中掺入少量的三价元素杂质就形成P型半导体，P型半导体的多数载流子是空穴，少数载流子是电子。
2、N型半导体在本征半导体中掺入少量的五价元素杂质就形成N型半导体。
N型半导体的多数载流子是电子，少数载流子是空穴。
图22返回第三节PN结的形成及特性一、PN结及其形成过程在杂质半导体中，正负电荷数是相等的，它们的作用相互抵消，因此保持电中性。
1、载流子的浓度差产生的多子的扩散运动在P型半导体和N型半导体结合后，在它们的交界处就岀现了电子和空穴的浓度差，N 型区内的电子很多而空穴很少，P型区内的空穴很多而电子很少，这样电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散，因此，有些电子要从N型区向P型区扩散，也有一些空穴要从P型区向N型区扩散。
2、电子和空穴的复合形成了空间电荷区电子和空穴带有相反的电荷，它们在扩散过程中要产生复合（中和），结果使P区和N区中原来的电中性被破坏。
半导体二极管ppt课件
快 恢 复 二 极 管
形形色色的二极管
肖 特 基 二 极 管
二极管的封装 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值
用于电视机、收音机、电源装置等电子产品中
的各种不同外形的二极管如下图所示。二极管
通常用塑料、玻璃或金属材料作为封装外壳，
五、二极管的检测 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值
用万用表检测普通二极管的好坏 测试图如图所示
1、万用表置于R×1k挡。测量正向电阻时，万用表的黑表
笔接二极管的正极，红表笔接二极管的负极。
2、万用表置于R×1k挡。测量反向电阻时，万用表的红表
稳压管在电路中主要 功能是起稳压作用。
击穿 特性
稳压管的伏安特性曲线
正向 特性
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
形形色色的二极管
高频二极管
阻尼二极管
金属封装整流二极管
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
发光二极管
形形色色的二极管
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
高，主要用于信号检测、取样、小电流整流等
整流二极管（2CZ、2DZ等系列）的IFM较大，fM很
3 半导体二极管及其基本电路.ppt
3.1 半导体的基本知识
3.2 PN结的形成及特性
3.3 半导体二极管
3.4 二极管基本电路及其分析方法
3.5 特殊二极管
2019-8-11
感谢你的欣赏
1
3.1 半导体的基本知识
3.1.1 半导体材料
3.1.2 半导体的共价键结构
3.1.3 本征半导体
+4
3.1.4 杂质半导体
在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。
PN结形成的物理过程：
因浓度差
宽
多子的扩散运动 杂质离子形成空间电荷区
空间电荷区形成内电场
内电场促使少子漂移
内电场阻止多子扩散
扩散 > 漂移
是
否
最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。
2019-8-11
感谢你的欣赏
11
3.2.2 PN结的单向导电性
+4
+4
+4
正离子核
3.1.3 本征半导体 — 完全纯净、结构完整的半导体晶体。
在T=0K和无外界激发时，没有载流子，不导电
2019-8-11
感谢你的欣赏
3
3.1.3 本征半导体、空穴及其导电作用
自由电子
温度
光照
+4
+4
+4 空穴
本征激发
由热激发或光照而产生
+4
+4 ＋ +4
自由电子和空穴对。
空穴
2019-8-11
V2
D1
D2
0V
导通 导通
5V
导通 截止
0V
截止 导通
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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，结电容小 故结允许的电流小 最高工作频率高
面接触型： 结面积大，结电容大 故结允许的电流大 最高工作频率低
平面型： 结面积可小、可大 小的工作频率高 大的结允许的电流大
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
图1.2.14 光电二极管的伏安特性
特性曲线在第四象限时呈光电池特性
• 图(b).(c).(d).所示分别是 光电二极管工作在特性 曲线的第一,三,四象限 时原理电路. • 除上述特殊二极管外,还 有利用PN结势垒电容制 成的变容二极管.
• 例[1.2.3]见右图
• 图1.2.15 例图1.2.3 电路图
图1.2.12 发光二极管
二.光电二极管
• 光电二极管是远红外线接 受管,是一种光能与电能 进行转换的器件.它的几 种常见外形如图1.2.13(a) 图1.2.13 光电二极管的外形和符号 所示,符号见图(b) • 图1.2.14(a)所示为光电二 极管的伏安特性.在无光 照时,与普通二极管一样, 具有单向导电性.有光照 时,特性曲线下移,它们分 布在第三,四象限内.
i f (u )
i IS (e
u UT
1)
(常温下 U T 26m V )
材料 硅Si 锗Ge 开启电压 0.5V 0.1V
击穿 1~0.3V
反向饱 和电流
开启 电压
温度的 电压当量
反向饱和电流 1µ A以下 几十µ A
从二极管的伏安特性可以反映出： 1. 单向导电性
ui=0时直流电源作用
uD U T 根据电流方程， rd iD ID
小信号作用 Q越高，rd越小。 静态电流
四、二极管的主要参数
• • • • 最大整流电流IF：最大平均值 最大反向工作电压UR：最大瞬时值 反向电流 IR：即IS 最高工作频率fM：因PN结有电容效应
结电容为扩散电容（Cd）与势垒电容（Cb）之和。
动态电阻rz＝ΔUZ /ΔIZ
六、其它类型二极管
• 一.发光二极管 发光二极管包括可见光, 不可见光,激光等不同的类 型,这里只对可见光发光二 极管做一简单介绍 发光二极管的发光颜色 决定于所用材料,目前有红, 绿,黄,橙等色,可以制成各 种形状,如长方型,圆形[见 图 (a)所示]等.图 (b)所示 为发光二极管的符号.
讨论1
判断电路中二极管的工作状态，求解输出电压。
判断二极管工作状态的方法？
讨论2
电路如图所示，已知ui＝5sinωt (V)，二极管导通电压UD ＝0.7V。试画出ui与uO的波形，并标出幅值。
扩散路程中 电荷的积累 与释放
空间电荷区 宽窄的变化 有电荷的积 累与释放
五、稳压二极管
1. 伏安特性
由一个PN结组 成，反向击穿后 在一定的电流范 围内端电压基本 不变，为稳定电 压。
进入稳压区的最小电流 不至于损坏的最大电流
2. 主要参数
稳定电压UZ、稳定电流IZ
最大功耗PZM＝ IZM UZ
正向特性为 指数曲线
i IS (e
u UT
1)
u UT
若正向电压 u U T，则 i I Se ； 若反向电压 u U T，则 i I S。
反向特性为横轴的平行线
2. 伏安特性受温度影响
T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓
→反向饱和电流IS↑，U(BR) ↓ T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移
三、二极管的等效电路
1. 将伏安特性折线化
理想 二极管 导通时i与u成 线性关系
理想开关 导通时 UD＝0 截止时IS＝0
近似分析 中最常用
导通时UD＝Uon 截止时IS＝0
应根据不同情况选择不同的等效电路！
三、二极管的等效电路
2. 微变等效电路
当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极 管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。