主要學(xué)習(xí)內(nèi)容認(rèn)識(shí)二極管二極管的單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦缘脑矶O管的伏安特性特殊二極管二極管的整流作用直流穩(wěn)壓電源一、認(rèn)識(shí)晶體二極管直插式二極管貼片二極管１.常見(jiàn)半導(dǎo)體二極管２.二極管的外觀、電路符號(hào)、文字符號(hào)陽(yáng)極+陰極-在電路中的文字符號(hào)：VD二、二極管的單向?qū)щ娦?6VVcVDi6VVcVD二極管陽(yáng)極接電源正極，陰極接電源負(fù)極時(shí)，稱(chēng)為二極管正向偏置（正偏）。此時(shí)燈泡亮，說(shuō)明電路中有較大電流通過(guò)，二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)。二極管陽(yáng)極接電源負(fù)極，陰極接電源正極時(shí)，稱(chēng)為二極管反向偏置（反偏）。此時(shí)燈泡不亮，說(shuō)明電路中電流很小（幾乎為0），二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。二極管正向偏置導(dǎo)通，反向偏置截止的特性稱(chēng)為單向?qū)щ娦浴Ｈ蜗驅(qū)щ娦缘脑碛梢粋€(gè)ＰＮ結(jié)、２個(gè)電極加封裝外殼構(gòu)成。１.二極管的結(jié)構(gòu)按導(dǎo)電材料的分類(lèi)：導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體硅和鍺最外層軌道上的四個(gè)電子稱(chēng)為價(jià)電子。典型的半導(dǎo)體是硅Si和鍺Ge，它們都是4價(jià)元素。2.

PN結(jié)的形成——（1）半導(dǎo)體材料束縛電子在絕對(duì)溫度T=0K時(shí)，所有的價(jià)電子都被共價(jià)鍵緊緊束縛在共價(jià)鍵中，不會(huì)成為自由電子，因此半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱，接近絕緣體。2.

PN結(jié)的形成——（1）半導(dǎo)體材料2.

PN結(jié)的形成——（1）半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體按摻雜與否分為本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體

——純凈的不含任何雜質(zhì)、晶體結(jié)構(gòu)排列整齊的半導(dǎo)體為本征半導(dǎo)體

——在本征半導(dǎo)體中摻入某種微量元素（雜質(zhì)），使其導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化后所形成的半導(dǎo)體稱(chēng)為雜質(zhì)半導(dǎo)體。根據(jù)摻入的雜質(zhì)不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體又可分為P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體兩大類(lèi)

自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴本征激發(fā)常溫下，本征半導(dǎo)體內(nèi)可自由移動(dòng)的電子數(shù)目很少，導(dǎo)電能力很差，但當(dāng)溫度上升或受到光照時(shí)，部分半導(dǎo)體原子的外層電子在獲得足夠能量后，將掙脫共價(jià)鍵的束縛，形成自由電子（簡(jiǎn)稱(chēng)電子）和共價(jià)鍵空位（簡(jiǎn)稱(chēng)空穴），這一過(guò)程成為熱激發(fā)（或本征激化）。2.

PN結(jié)的形成——（2）本征半導(dǎo)體熱激發(fā)產(chǎn)生的電子和空穴總是成對(duì)出現(xiàn)，形成電子－空穴對(duì)。電子和空穴都可看作帶電粒子，1個(gè)電子帶一個(gè)單位負(fù)電荷，1個(gè)空穴帶一個(gè)單位正電荷，它們統(tǒng)稱(chēng)為載流子。在本征半導(dǎo)體中，電子－空穴對(duì)的數(shù)目主要取決于環(huán)境溫度。半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電能力對(duì)溫度很敏感。2.

PN結(jié)的形成——（2）本征半導(dǎo)體電子－空穴對(duì)束縛電子在硅中加入5價(jià)元素磷N型半導(dǎo)體+4+4+4+4+4+4+3+4+4在硅中加入3價(jià)元素硼P型半導(dǎo)體2.

PN結(jié)的形成——（3）雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體多數(shù)載流子——自由電子少數(shù)載流子（由本征激發(fā)而來(lái)）——空穴雜質(zhì)原子釋放一個(gè)電子而成為一個(gè)不能移動(dòng)的正離子（施主離子）多數(shù)載流子——空穴少數(shù)載流子（由本征激發(fā)而來(lái)）——

自由電子雜質(zhì)原子形成一個(gè)空穴而成為不能移動(dòng)的負(fù)離子（受主離子）++++++++++++－－－－－－－－－－－－2.

PN結(jié)的形成——（3）雜質(zhì)半導(dǎo)體2.

PN結(jié)的形成——（4）PN結(jié)的形成

如果通過(guò)一定的生產(chǎn)工藝把P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起，則會(huì)在它們的交界處形成一個(gè)特殊的薄層，這個(gè)薄層就稱(chēng)為PN結(jié)。

PN結(jié)的形成需要經(jīng)歷一下三個(gè)階段：1、多子擴(kuò)散，形成多子擴(kuò)散阻擋層；2、多子擴(kuò)散形成阻擋層，促使少子漂移；3、多子擴(kuò)散與少子漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，從而形成PN結(jié)。

2.

PN結(jié)的形成——（4）PN結(jié)的形成（1）多子擴(kuò)散，形成多子擴(kuò)散阻擋層：由于濃度差異，N區(qū)的電子向P區(qū)擴(kuò)散，P區(qū)中的空穴向N區(qū)擴(kuò)散；當(dāng)電子和空穴相遇時(shí)，將發(fā)生復(fù)合而消失，在交界面兩側(cè)形成空間電荷區(qū)；空間電荷區(qū)形成一個(gè)內(nèi)電場(chǎng)Ein，阻擋多子擴(kuò)散、促使少子漂移。

2.

PN結(jié)的形成——（4）PN結(jié)的形成（2）多子擴(kuò)散形成阻擋層，促使少子漂移

：多子擴(kuò)散的結(jié)果是在交界面形成阻擋層，阻擋多子擴(kuò)散、促使少子漂移。隨著多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，阻擋層不斷增厚，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)逐漸減弱，漂移運(yùn)動(dòng)不斷加強(qiáng)。當(dāng)兩種運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，空間電荷區(qū)的寬度保持一定，PN結(jié)就形成了。

3.

PN結(jié)的特性——單向?qū)щ娦?/p>

PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕海?）外加一定正向電壓，PN結(jié)導(dǎo)通；（2）外加反向電壓，PN結(jié)截止。

3.

PN結(jié)的特性——單向?qū)щ娦?/p>

（1）外加一定正向電壓，PN結(jié)導(dǎo)通；

當(dāng)外加電壓使PN結(jié)正向偏置（簡(jiǎn)稱(chēng)正偏）時(shí)，外加電場(chǎng)Eout與內(nèi)電場(chǎng)Ein的方向相反，使空間電荷區(qū)變窄，阻擋層變薄，PN結(jié)呈低電阻特性。當(dāng)外加電壓大于一定數(shù)值時(shí)，大量多子在外電場(chǎng)的作用下越過(guò)阻擋層形成較大的電流，故稱(chēng)PN結(jié)導(dǎo)通。外加正向電壓（正偏）－－電源正極接P區(qū)，負(fù)極接N區(qū)外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相反外電場(chǎng)削弱內(nèi)電場(chǎng)，耗盡層變窄擴(kuò)散電流＞漂移漂移多子擴(kuò)散形成正向電流I

FI

F3.

PN結(jié)的特性——單向?qū)щ娦?.

PN結(jié)的特性——單向?qū)щ娦?/p>

（2）外加反向電壓，PN結(jié)截止。

當(dāng)外加電壓使PN結(jié)反向偏置（簡(jiǎn)稱(chēng)反偏）時(shí)，空間電荷區(qū)變寬，阻擋層變厚，PN結(jié)呈阻斷特性。少子的漂移運(yùn)動(dòng)占主導(dǎo)，形成的反向電流極小（μA級(jí)），在近似分析時(shí)可忽略不計(jì)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)狀態(tài)，故稱(chēng)PN結(jié)截止。

PN視頻演示外加反向電壓（反偏）－電源正極接N區(qū)，負(fù)極接P區(qū)外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相同外電場(chǎng)加強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)，耗盡層變寬漂移電流＞擴(kuò)散電流少子漂移形成反向電流I

RI

R3.

PN結(jié)的特性——單向?qū)щ娦钥偨Y(jié)PN結(jié)正偏

較大正向電流

呈低電阻稱(chēng)為導(dǎo)通；PN結(jié)反偏反向電流近似為零呈高電阻稱(chēng)為截止；由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴Ｋ摹⒍O管的伏安特性１.測(cè)試電路伏安特性：兩端電壓與流過(guò)電流之間的關(guān)系。（a）正向特性測(cè)試電路

（b）反向特性測(cè)試電路２．二極管的伏安特性曲線反向飽和電流硅：0.5V死區(qū)電壓IU0擊穿電壓UBR導(dǎo)通電壓硅：0.7V鍺鍺：0.1V鍺：0.2V正向特性反向特性反向擊穿特性３．二極管的等效模型——實(shí)際化３．二極管的等效模型——理想化導(dǎo)通壓降二極管的V—A特性iuFUFU串聯(lián)電壓源模型理想二極管模型４．二極管的主要參數(shù)

（1）最大整流電流IF二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)，允許通過(guò)二極管的最大整流電流的平均值。（2）最高反向工作電壓URM允許二極管上的反向電壓的峰值，即耐壓值，通常規(guī)定為反向擊穿電壓UBR一半。

（3）反向電流IR——

二極管未擊穿時(shí)的反向電流值在室溫下，硅二極管的反向電流一般在納安(nA)級(jí)；鍺二極管的反向電流一般在微安(

A)級(jí)。（4）最高工作頻率fM

——保證二極管單向?qū)ㄗ饔玫淖罡吖ぷ黝l率。五、特殊二極管——二極管的分類(lèi)1、二極管的分類(lèi)●按所用半導(dǎo)體材料不同分類(lèi)：硅二極管、鍺二極管●按制作工藝不同分類(lèi)：點(diǎn)接觸型、面接觸型、平面接觸型●按用途不同分類(lèi)：普通二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、檢波二極管、變?nèi)荻O管、發(fā)光二極管、光電二極管等。五、特殊二極管－－發(fā)光二極管2、發(fā)光二極管

發(fā)光二極管是一種具有單向?qū)щ娦缘陌l(fā)光器件，通常用砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)等材料制成，當(dāng)其通過(guò)一定大小的正向電流時(shí)而發(fā)光，發(fā)光顏色主要取決于所用的半導(dǎo)體材料。

五、特殊二極管－－發(fā)光二極管發(fā)光二極管的主要參數(shù)

1.峰值波長(zhǎng)：指發(fā)光光譜中強(qiáng)度最大的波長(zhǎng)，與PN結(jié)半導(dǎo)體材料和制造工藝有關(guān)，決定二極管發(fā)光的顏色。

2.正向電壓：指發(fā)光二極管正向?qū)〞r(shí)兩端的電壓。發(fā)光二極管正向?qū)妷阂话阍?V左右。

3.正向電流：指發(fā)光二極管正向?qū)ā⒄０l(fā)光時(shí)流過(guò)二極管的電流。發(fā)光二極管正常工作電流一般為7——50mA。

4.反向電壓：指發(fā)光二極管所能承受的最高反向電壓。發(fā)光二極管最高反向電壓比普通二極管的最高反向工作電壓小得多，一般只有幾伏。

5.耗散功率：指發(fā)光二極管正常工作時(shí)所能承受的最大電流與電壓的乘積。一般發(fā)光二極管的耗散功率為0.02——0.2W。五、特殊二極管－－發(fā)光二極管發(fā)光二極管的使用

發(fā)光二極管使用時(shí)，一定要串接限流電阻R。限流電阻R的阻值可根據(jù)供電電源的大小、發(fā)光二極管正向電壓以及其最大正向工作電流三者來(lái)決定，一般為幾百到幾千歐姆。另外，發(fā)光二極管工作溫度一般為-20~+75℃，安裝時(shí)不要靠近電路中的發(fā)熱元件，以免燒毀。

一定要串接限流電阻五、特殊二極管－－穩(wěn)壓二極管+-DZ＋UZ－穩(wěn)壓二極管是應(yīng)用在反向擊穿區(qū)的特殊二極管。當(dāng)穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿狀態(tài)下,工作電流IZ在Izmax和Izmin之間變化時(shí),其兩端電壓近似為常數(shù)穩(wěn)定電壓正向同二極管3、穩(wěn)壓二極管例：已知ui

=10