电子技术(模拟部分)-2-二极管及其典型应用
模拟电路二极管及其基本应用
Fundamentals of Analog Electronic
第3章 半导体二极管及其基本应用
信息技术学院
第3章 半导体二极管及其基本应用
§3.1 半导体基础知识 §3.2 半导体二极管 §3.3 稳压二极管 §3.4 发光二极管
信息技术学院
§3.1 半导体基础知识
一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应
信息技术学院
五、二极管的基本应用电路
1. 半波整流电路
将交流电压转换成直流电压，称为整流。
ui 2Ui sin t
近似为理想二极管
信息技术学院
五、二极管的基本应用电路
2. 全波整流电路
u 2 2U 2 sin t
RL中的电流方向不变
信息技术学院
3.开关电路（理想模型）
开关电路:利用二极管的单向导电性，接通和断开的电路。 分析这类电路，首先要判断电路中的二极管处于导通还是截 止的状态。 判断方法： 先将二极管断开，确定零电位点，分析二极管两端的电位。 若阳极电位高于阴极电位，二极管导通，否则截止。 如果有多个二极管，则正向电压最大者优先导通，导通后 压降为0，对其他的二极管两端的电压可能产生影响。
信息技术学院
三、PN结的形成及其单向导电性
载流子的漂移与扩散 漂移运动： 在电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动。
扩散运动： 由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散运动。
信息技术学院
在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N 型半导体和P型半导体。此时将在N型半导体和P型半导体的 结合面上形成如下物理过程:
4、最后与静态值叠加，得到完整的结果。
电子技术基础之模拟部分-二极管及其基本电路
+4
空穴
+4
自由电子
+4
+4
复合
+4
+4
5
本征半导体 的导电机制
动画演示
载流子
自由电子 空穴
带负电荷
电子流 ＋总电流 带正电荷 空穴流
本征半导体的导电性取决于外加能量：
温度和光照变化，都会使导电性发生变化。
6
二. 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的 半导体称为杂质半导体。
P型半导体 N型半导体
P型半导体
－ － － 少子—电子 － －
N型半导体
－
－ －
+
+ +
+
+ +
+ + +
+
+ +
－ －
－ －
少子—空穴 多子浓度——主要由掺杂决定 少子浓度——受温度影响大
10
§3.2 PN结的形成及特性
1 . PN结的形成
动画演示 PN结合 因多子浓度差 多子扩散 空间电荷区（也称 为耗尽层、势垒区）
二极管的使用
二极管的使用
二极管是一种常见的电子元件，具有许多用途和应用。以下是二极管的一些常见使用方式 ：
1. 整流器（Rectifier）：二极管可以用作整流器，将交流电转换为直流电。在电源和电路 中，通过将二极管连接在适当的位置，可以实现电流只能单向流动的效果，从而将交流电转 换为直流电。
2. 保护器（Protection Device）：二极管可以用作保护器，用于防止电路中的电压过高 或过低。例如，将二极管连接在电路中，当电压过高时，二极管会被击穿，从而将过高的电 压引导到地，保护其他电子元件不受损坏。
5. 电压参考器（Voltage Reference）：二极管可以用作电压参考器，提供稳定的参考电 压。通过合适的电路连接，可以利用二极管的特性产生稳定的电压，用于其他电路的参考。
二极管的使用
6. 开关（Switch）：二极管可以用作开关，控制电路的通断。通过改变二极管的正向或 反向偏置，可以实现电路的开关功能。
二极管的使用
3. 发光二极管（Light Emitting Diode，LED）：LED是一种特殊的二极管，可以将电能 转化为光能。LED广泛用于照明、指示灯、显示屏等领域。
4. 检波器（Detecto，二极管被用于检波器电路，将无线电信号解调为音频信号。
二极管的应用例子及其原理
二极管的应用例子及其原理1. 什么是二极管二极管是一种最基本的半导体器件，由一个P型半导体和一个N型半导体组成。
它只有两个电极，即“正极”和“负极”，因此得名“二极管”。
2. 二极管的原理二极管的工作原理是基于PN结的特性。
PN结形成了一个电势垒，当在P区施加正电压，同时在N区施加负电压时，电势垒会变宽，使得电子从N区流向P 区。
这时，二极管处于导通状态，称为正向偏置。
相反，当在P区施加负电压，同时在N区施加正电压时，电势垒会变窄，使得电子很难从N区流向P区。
这时，二极管处于截止状态，称为反向偏置。
3. 二极管的应用例子3.1 整流器二极管的一个主要应用就是作为整流器。
整流器用于将交流电转换为直流电。
当交流电源通过二极管时，它只能在正半周时施加正向电压，而在反半周时施加反向电压。
这导致只有正半周的电流通过，反半周的电流被截止，从而实现了将交流电转换为直流电。
3.2 光电二极管光电二极管是一种能将光能转换为电能的器件。
当光线照射到光电二极管上时，光子的能量会释放出电子，从而产生电流。
光电二极管常用于光电传感器、光电计数器等应用中，使得光信号能够被转换为电信号进行处理。
3.3 温度传感器二极管的电阻与温度相关，这个原理被应用于温度传感器中。
当温度升高时，二极管的电阻值也会随之变化。
通过对二极管电阻的测量，可以间接地得知环境的温度。
温度传感器常用于自动控制系统中，如恒温器、温度报警器等。
3.4 逻辑门逻辑门是由二极管及其他半导体器件组成的电路，用于执行基本的逻辑运算。
当输入信号通过逻辑门时，二极管的导通与截止状态会决定输出信号的值。
逻辑门广泛应用于数字电路、计算机等领域，实现了复杂的逻辑功能。
3.5 发光二极管发光二极管是一种能够将电能转换为光能的器件。
通过在半导体材料中流动的电子的能级跃迁，发光二极管可以发射出可见光或红外光。
它被广泛应用于显示屏、指示灯、背光、车灯等领域。
3.6 效应电路二极管在电路中具有很多其他应用。
电路中的二极管有哪些常见应用
电路中的二极管有哪些常见应用二极管是一种常见的电子元件，具有方向性导电特性。
由于其特殊的性质，二极管在电路设计中有着广泛的应用。
本文将介绍一些常见的二极管应用。
1. 整流器应用：二极管最常见的应用之一是作为整流器。
在交流电源中，二极管可将交流电信号转换为直流电信号。
当正向偏置时，电流可以流过二极管，而在反向偏置时，则可以阻止电流通过。
这种性质使得二极管非常适合用于整流电路，例如用于变压器和电源中。
2. 电压稳定器应用：二极管还可以用于构建电压稳定器电路。
通过合适地连接二极管，可以实现稳定输出电压。
常见的二极管电压稳定器包括Zener二极管稳压器和肖特基二极管稳压器。
这些电压稳定器可用于保护负载免受电压波动的影响。
3. 信号调制应用：二极管可以用来调制信号。
例如，调频调制器中的二极管可以根据调制信号的不同变化量来改变射频信号的振荡频率。
通过改变二极管的偏置，可以实现信号调制的目的。
4. 瞬变保护应用：二极管可以用于电路中的瞬变保护。
当电路中出现过电压、过流等瞬态事件时，二极管可以通过快速响应来保护其他电子元件。
常见的应用包括电路中的反向极限保护二极管、静电保护二极管等。
5. 光电二极管应用：光电二极管（Photodiode）是一种可以将光信号转化为电信号的二极管。
它广泛应用于光电传感器和光通信系统中。
光电二极管可以测量光强度、光功率等参数，在光通信中起到非常重要的作用。
6. 温度测量应用：温度传感器是许多电子设备中常见的部件。
二极管的反向偏置电流与温度之间存在着一定的关系。
通过利用二极管的这一性质，可以设计出简单而有效的温度测量电路。
7. 非线性电路应用：二极管的非线性特性使其成为构建非线性电路的有力工具。
例如，二极管的伏安特性曲线可以用于设计音频处理电路、频率倍增电路和斜波发生电路等。
除了以上列举的应用，二极管在电子技术中还有许多其他的应用，如振荡器、开关、反馈控制等。
二极管的特殊性质使其在电子领域中扮演着重要的角色，为各种电路的设计和实现提供了技术支持。
二极管的四种典型应用电路
二极管的四种典型应用电路
二极管是一种常见的电子元件，具有单向导电性质，因此在电路中有着广泛的应用。
本文将介绍二极管的四种典型应用电路。
一、整流电路
整流电路是二极管最常见的应用之一。
在交流电源中，二极管可以将电流限制在一个方向上，从而实现将交流电转换为直流电的功能。
整流电路通常由一个二极管和一个负载组成，二极管将正半周的电流导通，而负半周的电流则被截止。
这样，负载就能够得到一个单向的电流，从而实现了直流电的输出。
二、稳压电路
稳压电路是另一个常见的二极管应用。
在电路中，二极管可以通过改变其正向电压降来实现稳压的功能。
稳压电路通常由一个二极管和一个电阻组成，当电压超过一定值时，二极管开始导通，从而将多余的电流导向地面，从而实现了稳压的功能。
三、开关电路
二极管还可以用于开关电路中。
在开关电路中，二极管可以通过改变其正向电压降来控制电路的开关状态。
当二极管导通时，电路处于开启状态，而当二极管截止时，电路处于关闭状态。
开关电路通常由一个二极管和一个负载组成，通过改变二极管的导通状态来控
制负载的开关。
四、信号检测电路
信号检测电路是另一个常见的二极管应用。
在电路中，二极管可以通过改变其正向电压降来实现信号检测的功能。
信号检测电路通常由一个二极管和一个电容组成，当信号的幅度超过一定值时，二极管开始导通，从而将信号导向负载。
这样，就可以实现对信号的检测和处理。
二极管是一种非常重要的电子元件，具有广泛的应用。
通过上述四种典型应用电路的介绍，我们可以更好地理解二极管的工作原理和应用场景，从而更好地应用二极管。
03 电工电子技术 拓展阅读：二极管的主要参数及应用
二极管的主要参数及应用
一、半导体二极管的主要参数
最大整流电流l F:二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。
最高反向工作电压U R:二极管运行时允许施加的最大反向电压。
反向电流l R:指在室温和最大反向电压( 或其他测试条件)下的反向电流。
最高工作频率f m:指二极管工作的上限频率。
二、半导体二极管的典型应用
1、整流电路
整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路。
整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。
半波整流电路原理图
半波整流波形图
2、钳位电路
即：将信号的直流电平移动到指定电平，而不改变波形的形状。
钳位电路原理图
工作原理：当输入ui>0时，二极管瞬间导通，C快速充电，Uc=V1，充电结束，R无电流，输出uo=0.
当输入ui<0时，二极管截止，C充放电缓慢，输出uo= -Uc+ui = -V1-V2。
3、限幅电路
当输入信号电压在一定范围内变化时，输出电压也随着输入电压相应的变化;当输入电压高于某一个数值时，输出电压保持不变，这就是限幅电路。
限幅电路原理图
当+E>ui>-E，D1、D2截止，uo = ui
当ui>+E时，D1导通、D2截止，uo = +E
当-E>ui时，D1截止、D2导通，uo = -E
具体波形见下图：
限幅电路工作波形图。
模拟电子电路电子课件第一章二极管及其应用
第一章 二极管及其应用
（2）扩散电容 当PN结外加正向电压时，在空间电荷区两侧的扩散区内，少数载流子 的分布会随外加电压的变化而发生改变，形成电容效应，称为扩散电容。 PN结的势垒电容和扩散电容都是非线性电容。PN结的结电容为势垒电 容和扩散电容之和。由于结电容的存在，当工作频率很高时，结电容的影 响就不可忽略，如果工作频率过高，高频电流将主要从结电容通过，这将 会破坏PN结的单向导电性。
38
第一章 二极管及其应用
将交流电转换为直流电称为整流。具有单向导电性的二极管是最常用的 整流元件。
电动自行车充电器
39
第一章 二极管及其应用
一、单相半波整流电路
观察半波整流电路波形，实验电路如图所示。
单相半波整流电路 a)原理电路 b)实测半波整流波形
40
第一章 二极管及其应用
二、单相桥式整流电路
PN结外加正向电压
16
第一章 二极管及其应用
（2）PN结外加反向电压 PN结P区接低电位、N区接高电位时，称PN结外加反向电压，又称PN结 反向偏置，简称反偏，如图所示。这时，外电场与PN结内电场方向相同， 内电场被增强，PN结空间电荷区变宽。这使得多数载流子的扩散运动受阻， 但对少数载流子的漂移运动有利，从而形成极小的反向电流，反向电流的 方向由N区指向P区。
26
第一章 二极管及其应用
二极管内部结构示意图 a)点接触型 b)面接触型 c)平面型
27
第一章 二极管及其应用
二、二极管的型号命名
国产二极管的型号命名方法见表。
国产二极管的型号命名方法
28
第一章 二极管及其应用
三、二极管的主要参数
不同型号的二极管都有一些技术数据（即参数）作为它合理、安全使用 的依据。二极管的主要参数如下：