半导体二极管及其基本电路
半导体二极管(Diode)
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模拟电子技术基础
[解] 理想 恒压
VDD = 10 V IO = VDD/ R = 10 / 2 = 5 (mA) UO = 10 0.7 = 9.3 (V) IO = 9.3 / 2 = 4.65 (mA)
折线 IO = (VDD-Vth)/ (R+rd) = (10-0.5 )/ (2+0.2) = 4.318 (mA)
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2.4
二极管基本电路及其分析方法
二极管是一种非线性器件，一般采用非线性电路
分析方法。主要介绍模型分析法。 2.4.1 2.4.2 二极管V-I特性的建模 模型分析法应用举例
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2.4.1 二极管V-I特性的建模
1. 理想模型(ideal model)
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2.3 半导体二极管（Diode）
二极管 ：一个PN结就是一个二极管。
半导体二极管的类型与结构
二极管的V-I特性
★二极管的参数
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2.3.1 半导体二极管的类型与结构
硅管
(1) 按使用的半导体材料不同分为
锗管 面结型(junction type) 点接触型(point contact type)
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模拟电子技术基础
2
限幅电路
用来让信号在预置的电平范围内，有选择地传输一部分。
例3：理想二极管电路中 vi= Vm sinωt V，求输出波形v0。
vi
Vm
VR
解： Vi> VR时，二极管导通，vo=vi。
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。
半导体二极管在电子电路中的基本作用
半导体二极管在电子电路中的基本作用半导体二极管是一种重要的电子器件，广泛应用于各种电子电路中。
它具有诸多独特的性质和功能，可以起到多种作用。
本文将从基本原理、特点和应用领域等方面，详细介绍半导体二极管在电子电路中的基本作用。
半导体二极管是一种两端具有PN结的二极管，由p型和n型半导体材料组成。
它有一个主要的特点，即只能从p端流向n端的方向导通电流，而反向时截止电流。
这种非线性特性使得二极管在电子电路中具有独特的应用价值。
首先，半导体二极管常用作整流器。
整流器是将交流信号转换为直流信号的重要电子元件。
半导体二极管具有只能单向传导电流的特性，可以有效地将交流信号中的负半周去除，只保留正半周，从而实现整流的功能。
这在电源、通信和音频等领域的电路中经常需要。
其次，半导体二极管广泛应用于电路的保护功能。
例如，在电路中加入一个二极管，可以实现过压保护。
当电路中出现过高的电压时，二极管会在达到其击穿电压时变为导通状态，将超出范围的电压引到地或其他处，从而保护其他电子元件不受损坏。
类似地，二极管还可以用于过流保护、过温保护和反向电压保护等，保障电路的安全运行。
此外，半导体二极管还可用作电压参考源。
例如，锂电池充电、开关电源和运算放大器等电子电路中，通常需要一个稳定的参考电压。
半导体二极管的正向电压降通常比较稳定，因此可以将其作为稳定的参考电压源使用。
通过合理设计与连接，可以在电路中产生精确的参考电压，确保其他电子元件的工作稳定和准确。
同时，半导体二极管在信号混频中具有重要的作用。
信号混频是将两个频率不同的信号混合在一起，得到频率和幅度均不同于原信号的新信号。
在混频电路中，半导体二极管常常作为非线性元件被使用。
通过合理选择和连接二极管，可以实现不同种类的混频电路，从而实现频率合成、调制解调等功能，广泛应用于无线通信和广播电视等领域。
此外，半导体二极管还可用作电路中的开关元件。
在数字电路中，常常需要将信号进行开关控制。
电路与模拟电子技术-常用半导体器件与二极管电路
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5.1.4 杂质半导体
三价元素硼(B)
掺通入常三杂价质元半素导的体杂中质的半导多体子，的由数于量空可穴达载到流少子子的数数量量大的大10于10自倍由或电 更子多载，流因子此的，数掺量杂而半称导为空体穴要型比半本导征体半，导也体叫的做导P型电半能导力体增。强P型几半十 万导倍体。的多子是空穴，少子是自由电子，不能移动的离子带负电。
极管，由于反向饱和电流很小可以忽略不计， 穿
因此这一段范围可称为反向截止区。
区
外加反向电压超过反向击穿电压UBR时，反向电流突然增大，二极管失去单向 导电性，进入反向击穿区。
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5.2.3 二极管的主要技术参数
最大耗散功 率Pmax指通过 二极管的电 流与加在二 极管两端电 压的乘积。 最大耗散功 率是二极管 不能承受的 最高温度的 极限值。超 过此值，二 极管将烧损。
内电场对多数载流子扩散运动的阻力，故正向电流很小， 几乎为零。这一区域称之为死区。
外加正向电压超过死区电压（硅管0.5V， 锗管0.1V）时，内电场大大削弱，正向电流
正
向 导 通 死区 区
迅速增长，二极管进入正向导通区。
反向截止区
当二极管两端加反向电压时，将有很小的、 反
向
由少子漂移运动形成的反向饱和电流通过二 击
外壳 金属触丝 PN结
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1
1. 点接触型
2
2. 面接触型
3
3. 平面型
铝合金小球 底座
正极引线 PN结 金锑合金
负极引线
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面接触型二极管特点
面接触型二极管 的PN结面积较大 ，允许通过较大 的电流(几安到 几十安)，主要 用于把交流电变 换成直流电的整 流电路中，也可 以用于大电流开 关元件。
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教学内容与要求本章介绍了半导体基础知识、半导体二极管及其基本应用和几种特殊二极管。
教学内容与教学要求如表所示。
要求正确理解杂质半导体中载流子的形成、载流子的浓度与温度的关系以及PN结的形成过程。
主要掌握半导体二极管在电路中的应用。
表第1章教学内容与要求内容提要1.2.1半导体的基础知识1．本征半导体高度提纯、结构完整的半导体单晶体叫做本征半导体。
常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。
本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。
自由电子和空穴是成对出现的，称为电子空穴对，它们的浓度相等。
本征半导体的载流子浓度受温度的影响很大，随着温度的升高，载流子的浓度基本按指数规律增加。
但本征半导体中载流子的浓度很低，导电能力仍然很差，2．杂质半导体(1)N型半导体本征半导体中，掺入微量的五价元素构成N型半导体，N型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴。
N型半导体呈电中性。
(2) P型半导体本征半导体中，掺入微量的三价元素构成P型半导体。
P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。
P型半导体呈电中性。
在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度，掺入杂质越多，多子浓度就越大。
而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。
1.2.2 PN结及其特性1．PN 结的形成在一块本征半导体上，通过一定的工艺使其一边形成N 型半导体，另一边形成P 型半导体，在P 型区和N 型区的交界处就会形成一个极薄的空间电荷层，称为PN 结。
PN 结是构成其它半导体器件的基础。
2．PN 结的单向导电性PN 结具有单向导电性。
外加正向电压时，电阻很小，正向电流是多子的扩散电流，数值很大，PN 结导通；外加反向电压时，电阻很大，反向电流是少子的漂移电流，数值很小，PN 结几乎截止。
3. PN 结的伏安特性PN 结的伏安特性： )1(TS -=U U eI I式中，U 的参考方向为P 区正，N 区负，I 的参考方向为从P 区指向N 区；I S 在数值上等于反向饱和电流；U T =KT /q ，为温度电压当量，在常温下，U T ≈26mV 。
半导体二极管及其应用习题解答
半导体二极管及其应用习题解答Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT第1章半导体二极管及其基本电路教学内容与要求本章介绍了半导体基础知识、半导体二极管及其基本应用和几种特殊二极管。
教学内容与教学要求如表所示。
要求正确理解杂质半导体中载流子的形成、载流子的浓度与温度的关系以及PN结的形成过程。
主要掌握半导体二极管在电路中的应用。
表第1章教学内容与要求内容提要1.2.1半导体的基础知识1．本征半导体高度提纯、结构完整的半导体单晶体叫做本征半导体。
常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。
本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。
自由电子和空穴是成对出现的，称为电子空穴对，它们的浓度相等。
本征半导体的载流子浓度受温度的影响很大，随着温度的升高，载流子的浓度基本按指数规律增加。
但本征半导体中载流子的浓度很低，导电能力仍然很差，2．杂质半导体(1) N 型半导体 本征半导体中，掺入微量的五价元素构成N 型半导体，N 型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴。
N 型半导体呈电中性。
(2) P 型半导体 本征半导体中，掺入微量的三价元素构成P 型半导体。
P 型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。
P 型半导体呈电中性。
在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度，掺入杂质越多，多子浓度就越大。
而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。
1.2.2 PN 结及其特性1．PN 结的形成在一块本征半导体上，通过一定的工艺使其一边形成N 型半导体，另一边形成P 型半导体，在P 型区和N 型区的交界处就会形成一个极薄的空间电荷层，称为PN 结。
PN 结是构成其它半导体器件的基础。
2．PN 结的单向导电性PN 结具有单向导电性。
外加正向电压时，电阻很小，正向电流是多子的扩散电流，数值很大，PN 结导通；外加反向电压时，电阻很大，反向电流是少子的漂移电流，数值很小，PN 结几乎截止。
二极管的应用电路原理图
二极管的应用电路原理图一、二极管简介二极管是一种最基本的电子元件，它具有具有单向导电性的特性。
根据材料的不同，二极管分为硅二极管和锗二极管。
其应用广泛，从小型电子设备到大型电力电子设备，都会使用到二极管。
二、二极管的基本原理二极管是由P型半导体和N型半导体组成的。
在P型半导体中，硅元素的空位较多，成为空穴（P为正电，代表正电荷缺失）；而在N型半导体中，杂质的附加导致了额外的自由电子，形成负电荷。
当P型半导体和N型半导体连接在一起时，形成了PN结。
由于正电荷和负电荷之间存在电势差，形成了电场。
在电场的作用下，电子从N型半导体流向P型半导体，而空穴则从P型半导体流向N型半导体。
这个过程被称为二极管的正向偏置。
反过来，当二极管的正向电压减小或者反向电压增加时，电场减小，电子和空穴被阻隔，电流无法通过。
这个过程被称为二极管的反向偏置。
三、二极管的应用电路原理图下面将介绍一些常见的二极管应用电路原理图。
1. 整流电路整流电路是二极管最常见的应用之一。
它可以将交流电转换为直流电。
整流电路通常由一个或多个二极管和若干电阻组成。
二极管只允许电流在一个方向上通过，因此在交流电输入时，二极管将正向导通，只有一个方向的电流通过，实现了电流的整流效果。
2. 稳压电路稳压电路是通过利用二极管的特性来保持电路的稳定工作电压的电路。
在稳压电路中，二极管常与电阻、电容等元件配合使用。
常见的稳压电路有Zener稳压电路和电流源稳压电路。
3. 负电源电路负电源电路是通过二极管和电容元件组成的电路，用于提供负电压。
负电源电路常用于运算放大器、模拟电路等应用中。
4. 开关电路二极管也常被用作开关元件，在数字电子电路中应用广泛。
当二极管的正向偏置电压大于二极管的压降时，二极管处于导通状态，电流可以通过。
当正向偏置电压小于二极管的压降时，二极管处于截止状态，电流不能通过。
四、总结二极管是一种重要的电子元件，不仅有理论基础，也有广泛的应用。
二极管比较电路
二极管比较电路在电子电路中，二极管常被用于进行比较电路设计，以实现信号的判断和控制。
二极管是一种半导体器件，具有只能单向导通电流的特性，因此适用于比较电路中。
本文将介绍二极管比较电路的基本原理、使用范围以及一些常见的电路设计。
一、二极管比较电路的基本原理二极管比较电路利用了二极管的非线性特性，通过对输入信号进行正向偏置或反向偏置，实现对信号的判断和控制。
当二极管处于正向偏置时，其正向电流将使二极管导通，反之则截止。
基本的二极管比较电路包括正向比较电路和反向比较电路。
正向比较电路中，如果输入信号大于某一阈值电压，二极管将导通；反向比较电路中，如果输入信号小于某一阈值电压，二极管则导通。
通过控制输入信号和偏置电压的大小，可以实现对信号的判断和输出控制。
二、二极管比较电路的使用范围二极管比较电路广泛应用于电子设备和电路中，其使用范围包括但不限于以下几个方面：1.数字电路中的逻辑判断：通过在比较电路中设置适当的阈值电压，可以实现逻辑判断的功能，如高电平和低电平的切换。
2.模拟电路中的信号比较：在模拟电路中，比较电路常被用于对模拟信号的大小和变化进行判断和控制。
3.电源电压检测：在电源管理电路中，通过比较电路可以检测电源电压是否达到预设值，以实现过压或欠压保护。
4.温度和光强度检测：通过将温度或光强度转化为电压信号并经过比较电路处理，可以实现对温度和光强度的检测和控制。
三、常见的二极管比较电路设计1.正向比较电路：正向比较电路常用于逻辑判断和信号比较。
其基本结构如下图所示：[图片描述：正向比较电路示意图]在该电路中，输入信号Vin经过电阻R1与二极管D1连接，通过负载电阻RL输出。
当输入信号大于阈值电压（即二极管的正向压降），二极管将导通，输出接近电源电压（高电平）；反之，二极管截止，输出接近0V（低电平）。
2.反向比较电路：反向比较电路常用于模拟信号比较和传感器电路中。
其基本结构如下图所示：[图片描述：反向比较电路示意图]在该电路中，输入信号Vin经过电阻R1与二极管D1连接，通过负载电阻RL输出。