第一部分晶体二极管及应用电路
《模拟电子技术》期末复习 全书课后习题+参考答案
晶体二极管及应用电路1 图（a）和图（b）分别是二极管全波整流电路和桥式整流电路。
假设二极管为理想开关，试分析对于输入信号的正半周和负半周，每支二极管的状态，并画出输出电压O v的波形。
2在T=300K时，某Si管和Ge管的反向饱和电流分别是0.5pA和1μA。
两管按如图所示的方式串联，且电流为1mA。
试用二极管方程估算两管的端电压Si V和Ge V。
图P1-23在T=300K时，利用PN结伏安方程作以下的估算：I=μA，求正向电压为0.1V，0.2V和0.3V时的电流。
（1）若反向饱和电流10S（2）当反向电流达到反向饱和电流的90%时，反向电压为多少？（3）若正反向电压均为0.05V，求正向电流与反向电流比值的绝对值。
1 图（a ）和图（b ）分别是二极管全波整流电路和桥式整流电路。
假设二极管为理想开关，试分析对于输入信号的正半周和负半周，每支二极管的状态，并画出输出电压O v 的波形。
[解]图P1-8输入正半周时，D 1导通，D 2截止。
输入正半周时，D 1D 3导通，D 2D 4截止。
输入负半周时，D 2导通，D 1截止。
输入负半周时，D 2D 4导通，D 1D 3截止。
（a ）（b ）两整流电路0v 波形相同（图P1-8-1）：2 在T=300K 时，某Si 管和Ge 管的反向饱和电流分别是0.5pA 和1μA 。
两管按如图所示的方式串联，且电流为1mA 。
试用二极管方程估算两管的端电压Si V 和Ge V 。
[解]S I I >>，两管已充分导通，故VA 关系为/T V V S I I e =，由此lnT S IV V I =，取26T V =mV （T=300K ）∴10000.026ln0.181Ge V ==V 图P1-29100.026ln 0.5570.5Si V ==V 。
O图P1-8-13在T=300K时，利用PN结伏安方程作以下的估算：（1）若反向饱和电流10SI=μA，求正向电压为0.1V，0.2V和0.3V时的电流。
晶体二极管的作用
晶体二极管的作用晶体二极管（Diode）是一种半导体器件，它有着极其特殊的电学性质，被广泛应用于各种电子电路中。
它由一个P型半导体区和一个N型半导体区组成，形成一个PN结。
正向偏置时，它能够导电，反向偏置时则不能导电。
晶体二极管可以起到限流、整流、削波、稳压等重要作用。
1.整流作用最常见的就是晶体二极管的整流作用。
在交流电源的电路中，只需将一个晶体二极管接在负载电路的正向，就可以将交流信号变成单向的直流信号，这种装置就是晶体二极管整流电路。
整流电路适用于安装需要单向电流供应的场合，如通信和发射功率调整，无源放大器、送放控制设备中，它常常与电容、电感等器件组成滤波电路，使输出直流电压更加平稳。
2.削波作用当同时加以交流电压和正向直流电压时，晶体二极管呈现出的电流形象是一个波形。
因波形只能转化为单向的直流流动，因而波形的负半周期无法通过二极管。
这时，只是将波形最高处的峰值电压所对应的电路电压传递下来。
这是晶体二极管起到的削波作用。
削波可以使用单个二极管或者多个二极管连接使用。
二极管削波电路能够使输入变成干净的脉冲或方波，被广泛应用于瞬态脉冲信号的接收和处理，如雷达灌频、电视机图像扫描等。
在电路中，当需要限制电流时，就可以使用晶体二极管起到限流作用。
晶体二极管的正向电压方向流电流，反向电压方向不流电流，因此可以通过二极管来控制流经负载的电流。
在使用限流电路时，需要对二极管的最大电压和功率进行规定，这样可以使二极管正常工作，同时不会损坏二极管。
4.稳压作用晶体二极管具有一定的稳压特性，可以使用稳压二极管在电路中实现电压稳定的目的。
稳压二极管具有在一定范围内几乎恒定的反向电压导通能力。
当电路的输入电压变化时，稳压二极管能够自动调节输出电压以保持输出电压恒定。
稳压二极管被广泛应用于像色相信号放大器、音频信号放大器、直流电源电路等电子电路中。
总之，晶体二极管在电子电路中有着非常广泛的应用，可以起到限流、整流、削波、稳压等重要作用。
晶体管的特性与应用
特性
适用范围
超快速二极管
反向恢复时间较短，正向压降 主要应用在开关电源中作高 较低，反向击穿电压（耐压值） 频整流、续流元件，高频电 较高 路中的限幅、嵌位等
萧特基二极管 耐压比较低，反向漏电流比 主要应用在高频低压电路
较大，反向恢复时间较短， 开关损耗小 中
整流二极管
允许通过的电流比较大，反 广泛应用于处理频率不高 向击穿电压比较高，但PN结 的电路中 电容比较大
限幅元件
正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为 0.3V）。利用这一特性，在电路中作为限幅元 件，可以把信号幅度限制在一定范围内。用于 电压波动较大的地方。
UPS中电压波动较大的地 方有市电侦测，电池电压 侦测，温度侦测等，所以 在送入单片机检测端时须 限幅，厂内一般使用 IN4148( 0.15A 75V) 、作为 限幅元件。
1 2 3
三极管的特性与应用
晶体三极管又称双极器件（Bipolar Junction Transistor,用BJT表示），它的基本组成部分是 两个靠得很近且背对背排列的PN结。根据排列 的方式不同，晶体三极管分为NPN和PNP两种 类型。晶体三极管和晶体二极管一样都是非线 性器件，但它们的主要特性却截然不同。晶体 二极管的主要特性是单向导电性，而晶体三极 管的主要特性则与其工作模式有关。
肖特基二极管其主要特点是正向导通压降小 （约0.45V），反向恢复时间短和开关损耗小， 存在的问题是耐压比较低，反向漏电流比较大。 目前应用在功率变换电路中的肖特基二极管的 大体水平是耐压在150V以下，平均电流在 100A以下，反向恢复时间在10～40ns。肖特基 二极管应用在高频低压电路中，是比较理想的。
晶体管开关损耗 △P ＝ ic * uc
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。
电工电子技术基础第十章
第二节 晶体三极管
不同的晶体管， 值不同，即电流的放大能力不同，一般为 20 ～ 200。 ② 直流电流放大系数 I C IB 通常 晶体管的放大作用的意义： 基极电流的微小变化引起集电极电流的较大变化，当基极 电路中输入一个小的信号电流 ib ，就可以在集电极电路中得到 一个与输入信号规律相同的放大的电流信号ic。 可见，晶体管是一个电流控制元件。
操作：调节(或改变 E1 )以改变基极电流 IB 的大小,记录 每一次测得的数据。
次数
电流
IB/mA IC/mA
1
0 0.01
2
0.01 0.56
3
0.02 1.14
4
0.03 1.74
5
0.04 2.33
IE/mA
0.01
0.57
1.16
1.77
2.37
（1）直流电流分配关系：
IE IC IB
晶体三极管
一、晶体管的结构 二、晶体管的放大作用
三、晶体管的三种工作状态
四、晶体管的主要参数 五、晶体管的管型和管脚判断
第二节 晶体三极管
一、晶体管的结构
1．结构和符号
、发射区 三个区：集电区、基区 （1）结构： 两个PN 结：集电结、发射结 发射极：e 三个区对应引出三个极： 基极：b 集电极：c
第二节 晶体三极管
（2）放大状态 UBE 大于死区电压，IB > 0，集电极电流 IC 受 IB 控制，即
I C I B 或 ΔI C Δ I B
晶体管处于放大状态的条件是：发射结正偏，集电结反偏， 即VC > VB > VE （NPN管，PNP管正好相反） 。
第二节 晶体三极管
半导体器件教案
第1 章半导体二极管及其应用本章规定：1、理解本证半导体、P 型和N 型半导体的特性及PN 结的形成过程。
2、熟悉二极管的伏安特性及其分类。
3、掌握直流稳压电源的构成及各部分电路的作用。
本章重点：1、PN 结的单向导电性。
2、二极管的伏安特性及应用。
本章难点：PN 结的形成。
教学时数：8 学时教学办法：自学+多媒体教学1.1半导体的特性及其类型一、半导体的独特特性１、导体、半导体和绝缘体导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属普通都是导体。
绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。
半导体：导电特性处在导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和某些硫化物、氧化物等。
2、半导体的导电特性：（1）热敏性：当环境温度升高时，导电能力明显增强。
(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。
（2）光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化。
(可做成多个光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管教学办法阐明通过生产生活中的电子产品引入课题。
等)。
（3）掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显变化。
(可做成多个不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。
3、本征半导体的晶体构造（1）本征半导体 --- 完全纯净的、不含其它杂质且含有晶体构造的半导体称为本征半导体。
（2）、本征半导体中的两种载流子----自由电子和空穴使本征半导体含有导电能力，但很微弱。
注意：温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好因。
此，温度对半导体器件性能影响很大。
二、杂质半导体注意阐明：本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差。
1、N 型半导体----掺入五价元素如磷、锑、砷等。
自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。
2、P 型半导体掺入三价元素如硼、镓、铟等。
空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。
注意：1.掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决定少数载流子的浓度。
2.杂质半导体载流子的数目要远远高于本征半导体，因而其导电能力大大改善。
电工电子技术晶体二极管教案(1)1
电工电子技术晶体二极管教案一、教学内容本节课选自《电工电子技术》教材第四章第一节，详细内容为晶体二极管的原理、特性、主要参数及其应用。
二、教学目标1. 让学生理解晶体二极管的工作原理、特性及分类。
2. 使学生掌握晶体二极管的主要参数，并能正确选用。
3. 培养学生运用晶体二极管解决实际问题的能力。
三、教学难点与重点重点：晶体二极管的原理、特性、主要参数。
难点：晶体二极管的工作状态及其判别方法。
四、教具与学具准备1. 教具：晶体二极管实物、示波器、信号发生器、多媒体设备。
2. 学具：电路实验箱、晶体二极管、电阻、电容、万用表。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过展示一个简单的晶体二极管整流电路，让学生观察其工作原理，引发兴趣。
2. 理论讲解：讲解晶体二极管的原理、特性、分类及主要参数。
3. 例题讲解：分析一个具体的晶体二极管应用电路，引导学生运用所学知识解决问题。
4. 随堂练习：让学生绘制一个晶体二极管整流电路，并分析其工作过程。
5. 实验操作：指导学生使用实验箱搭建晶体二极管电路，观察其工作状态，测量相关参数。
六、板书设计1. 晶体二极管原理2. 晶体二极管特性3. 晶体二极管分类及主要参数4. 晶体二极管应用实例七、作业设计1. 作业题目：设计一个晶体二极管整流电路，并分析其工作原理。
2. 答案：略。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：关注学生在实验操作中的表现，及时发现问题并进行指导。
2. 拓展延伸：引导学生了解其他半导体器件，如晶体三极管、场效应管等，拓展知识面。
在教学过程中，注意理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，培养其动手能力及创新能力。
通过本节课的学习，使学生掌握晶体二极管的基本原理、特性和应用，为后续学习打下基础。
重点和难点解析1. 晶体二极管的工作原理和特性2. 晶体二极管的主要参数及其判别方法3. 实践操作中晶体二极管电路的搭建与测量4. 作业设计中晶体二极管整流电路的分析详细补充和说明：一、晶体二极管的工作原理和特性晶体二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的PN 结。