1、精選優質文檔-傾情為你奉上 第1章 半導體二極管及其應用本章要求：1、了解本證半導體、P型和N型半導體的特征 及PN結的形成過程。 2、熟悉二極管的伏安特性及其分類。 3、掌握直流穩壓電源的組成及各部分電路的作用。本章重點：1、PN結的單向導電性。 2、二極管的伏安特性及應用。本章難點：PN結的形成。教學時數：8學時教學方法：自學+多媒體教學1.1 半導體的特性及其類型一、半導體的獨特特性、導體、半導體和絕緣體 導體：自然界中很容易導電的物質稱為導體，金屬一般都是導體。 絕緣體：有的物質幾乎不導電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。 半導體：導電特性處于導體和絕緣體之間，稱為半導體，如鍺、

2、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。 2、半導體的導電特性：（1）熱敏性：當環境溫度升高時，導電能力顯著增強。 (可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻)。（2）光敏性：當受到光照時，導電能力明顯變化 。 (可做成各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極管、 光敏三極管等)。（3）摻雜性：往純凈的半導體中摻入某些雜質，導電能力明顯改變。 (可做成各種不同用途的半導體器件，如二極管、三極管和晶閘管等）。3、本征半導體的晶體結構（1）本征半導體-完全純凈的、不含其他雜質且具有晶體結構的半導體稱為本征半導體 。 （2）、本征半導體中的兩種載流子-自由電子和空穴使本征半導體具有導電能力，但很微弱。 注意：溫度愈高，

3、載流子的數目愈多,半導體的導電性能也就愈好。所以，溫度對半導體器件性能影響很大。二、雜質半導體1、 N型半導體 -摻入五價元素如磷、銻、砷等 。自由電子是多數載流子，空穴是少數載流子。2、 P 型半導體 摻入三價元素如硼、鎵、銦等 。空穴是多數載流子，自由電子是少數載流子。注意： 1. 摻入雜質的濃度決定多數載流子濃度；溫度決定少數載流子的濃度。 2. 雜質半導體載流子的數目要遠遠高于本征半導體，因而其導電能力大大改善。 3. 雜質半導體總體上保持電中性。三、PN結1、 PN結的形成 利用擴散和漂移這一對相反的運動最終達到動態平衡，使空間電荷區的厚度固定不變PN結。2、PN結的單向導電性1）.

4、 PN 結加正向電壓（正向偏置） -正向電流較大，正向電阻較小，PN結處于導通狀態。2）. PN 結加反向電壓（反向偏置） -反向電流較小，反向電阻較大，PN結處于截止狀態。 綜上所述： PN 結正向導通，反向截止-單向導電性。小結：1、半導體的特性及類型。2、N型半導體和P型半導體的特征。3、結的單向導電性。布置作業：看書1.2 半導體二極管一、 基本結構與符號 1、結構（兩區、兩極、一結）-PN 結加上管殼和引線，就成為半導體二極管。2、符號二、二極管的伏安特性三、二極管的類型和參數1、類型：（1）以材料分類，有硅二極管和鍺二極管等。（2）以二極管的構造分類，有點接觸型二極管和面接觸型二極

5、管等。 （3）以用途分類，有整流二極管、穩壓二極管、發光二極管、光電二極管等。2、二極管的主要參數： （1）最大整流電流IFM -二極管長期運行時允許通過的最大正向平均電流。 （2）最高反向工作電壓URM -二極管正常工作時所允許外加的最高反向電壓。 （3）反向電流IR -在規定的反向電壓（<UBR）和環境溫度下的反向電流。四、特殊二極管1. 穩壓二極管-利用二極管反向電擊穿時兩端電壓保持穩定的特性穩定電路兩端電壓。主要參數1) 穩定電壓UZ -穩壓管正常工作(反向擊穿)時管子兩端的電壓。 2) 穩定電流 IZ 、 -穩壓管工作在穩定電壓時的電流值 )最大穩定電流 IZM -穩壓管正常工

6、作時允許通過的最大反向電流4) 動態電阻 -rZ愈小，曲線愈陡，穩壓性能愈好。2. 發光二極管-采用磷化鎵或者磷砷化鎵等制成，直接將電能變為光能。發光管正常工作時應正向偏置，因發光管屬于功率型器件，因此死區電壓較普通二極管高，其正偏工作電壓至少要在1.3V以上。發光管常用作數字電路的數碼及圖形顯示的七段式或陣列器件。3. 光電二極管-能將光照強弱的變化轉變成電信號。光電二極管的正常工作狀態是反向偏置。在反向電壓下，無光照時，反向電流很小，稱為暗電流；有光照射時，攜帶能量的光子進入PN結，把能量傳給共價鍵上的束縛電子，使部分價電子掙脫共價鍵的束縛，產生電子空穴對，稱光生載流子。光生載流子在反向電

7、壓作用下形成反向光電流，其強度與光照強度成正比。小結：1、二極管的結構、類型與符號。2、二極管的單向導電性能及伏安特性。3、穩壓二極管、發光二極管及光電二極管的特征。布置作業：.半導體二極管應用電路一、二極管并聯型穩壓電路1、直流穩壓電源的組成電源變壓器將220V交流電壓變換為整流電路所要求的交流電壓值。整流電路將交流電壓變換為脈動直流電壓。濾波電路將脈動的直流電變換為平滑的直流電。穩壓電路使直流電源的輸出電壓穩定，基本不受電網電壓或負載變動的影響。2、單相整流電路（1）單相半波整流電路1）電路圖及原理分析 u20V導通uo= u2 u20V截止uo= 02）參數計算 （2）單相橋式整流電路1

8、）電路圖及原理分析 u20V2、V3導通，V1、V4截止uo= u2 u20V2、V3截止，V1、V4導通uo= u22）參數計算 3. 濾波電路（1）電容濾波電路1）電路圖及原理分析 V2、V3或者V1、V4導通時給C 充電, 它們都截止時C 向RL放電。 濾波后uo 的波形變得平緩，平均值提高。2）結論 濾波電容與負載并聯，由于濾波電容的充放電作用，輸出電壓的脈動程度大為減弱，波形相對平滑，輸出電壓平均值也得到提高。 RC越大Uo越大*單相橋式整流電容濾波電路電壓和電流的估算 【例】在橋式整流電容濾波電路中，要求輸出直流電壓為6V，負載電流為60mA。試選擇合適的整流二極管。（2）電感濾波

9、（3）復合濾波4. 穩壓電路-使直流電源的輸出電壓穩定，基本不受電網電壓或負載變動的影響。（1）并聯硅穩壓管穩壓電路1）電路組成 注意：穩壓管VZ反向并聯在負載RL兩端。2）穩壓原理*當輸入電壓變化時*當負載電流變化時（2）集成穩壓電路 1）三端固定集成穩壓器1、固定式三端穩壓器的基本知識2、固定式三端穩壓器的基本應用原理 輸入端電容C1用于減小輸入電壓的脈動和防止過電壓。 輸出端電容C2用于削弱電路的高頻干擾，并具有消振作用。 2）三端可調集成穩壓器產品序號為三位數：前一位的含義：1軍工；2工業和半軍工；3民用。后兩位的含義：17為輸出正電壓，37為輸出負電壓。二、二極管其他應用電路簡介1、

10、二極管的開關作用 正向導通時相當一個閉合的開關；反向阻斷時相當一個打開的開關。2、限幅3、鉗位小結：1、直流穩壓電源的組成。2、單相半波和橋式整流電路的特點。3、電感濾波和電容濾波的特點。4、穩壓電路的原理。布置作業：P16-2、8 教學方法說明通過生產生活中的電子產品引入課題。注意說明： 本征半導體中載流子數目極少, 其導電性能很差。 借助于多媒體動畫進行比較直觀的展示，幫助學生知道PN結是怎么形成的，明白將PN結封裝起來就是二極管。學生舉例： 在何處曾經見到過二極管，它在電路中起什么作用呢？結合PN結的單向導電性分析。注意：轉折點電壓的分析。通過列舉二極管在實際電路中的應用實例加以理解二極管的主要參數。例：二極管冒煙了，讓學生來解釋這個現象。學生思考：單相半波整流電路的輸出波形有什么特點，與輸入波形比較為何會發生變化呢？重點放在