2-半导体二极管(精)
2半导体二极管及其基本电路解析
P型半导体
硅或锗 +少量硼 P型半导体
在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如 硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被 杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与 相临的半导体原子形成共价键时，产生一个空 穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得 硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于硼 原子接受电子，所以称为受主原子。
(1-14)
wk.baidu.com
N型半导体
磷原子
+4
+4
多余电子
+5
+4
(1-15)
N型半导体
N型半导体中的载流子是什么？
1、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。 2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。 3、掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度， 所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电 子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载 流子（少子）。
温度越高，载流子的浓度越高。因此本 征半导体的导电能力越强，温度是影响半导 体性能的一个重要的外部因素，这是半导体 的一大特点。
(1-12)
2.1.3 杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量的杂质， 就会使半导体的导电性能发生显著变化。
其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度 大大增加。
使自由电子浓度大大增加的杂质半导体 称为N型半导体（电子半导体），使空穴浓 度大大增加的杂质半导体称为P型半导体 （空穴半导体）。
chap2 半导体二极管及其基本电路
点接触型 二极管的结构示意图
PN结面积大，用 2.3 半导体二极管 于工频大电流整流电路。
往往用于集成电路制造工 艺中。PN 结面积可大可小， 用于高频整流和开关电路中。
2.3.1 半导体二极管的结构类型
(2) 面接触型二极管— (3) 平面型二极管—
面接触型
平面型二极管的结构示意图
2.3 .2 二极管的V-I特性
晶体二极管的V-I特性曲线也可以在图示仪上 进行测试。测试时应将二极管的阳极和阴极分 别插入测试台的 C 和 E 插孔中。 由于二极管伏安特性的 Y 轴是电流 i ，X 轴 是电压 v，所以旋钮“ Y 轴作用”应置于 “ mA /度”档，“ X 轴作用”应置于“ V / 度”档。 二极管的伏安特性分正向特性和反向特性两部 分，而这两部分要求的电压极性相反。所以， 二极管的正向特性和反向特性要分别进行测量， 才能获得完整的伏安特性。
2.1.3 本征半导体及其导电性
电子空穴对 当导体处于热力学温度0K时，导体中没有自 由电子。当温度升高或受到光的照射时，价 电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核 的束缚，而参与导电，成为自由电子。（这 一现象称为本征激发） 自由电子产生的同时，在其原来的共价键中 就出现了一个空位，原子的电中性被破坏， 呈现出正电性，其正电量与电子的负电量相 等，人们常称呈现正电性的这个空位为空穴。
2-半导体二极管的基本应用
流过负载和二极管的平均电流为
IDILπ2RVL2
0.45V2 RL
二极管所承受的最大反向电压
VRm ax 2V2
4
二、 单相全波整流电路
1. 工作原理 输入正半周
D1
u2
u1
D2
u2
2U 2
O
io+
RLUo
UO 2U 2
O
Io Im
O UD2
O
2 3 t
2 3 ωt
2 3 t
参数 型号
IFM/A
UDRM/V
QL2
0.05
QL2
0.2
25~1000
QL3
0.5
QL4
5
IR/A 10 20
UF/V 1.2
30
二、硅高压整流堆 (高压硅堆) 简介
1. 结构 多个高压硅整流二极管串联后封装而成
2. 外形
DH26
2CGL
2CL51
3. 用途 要求承受高反压的场合,如静电喷漆、除尘等
单相半波
单相全波
单相桥式
++
电路 原理图
u1
u2
IO +
+
UO
u1
+ u2
iD1
IO
+
半导体二极管及其应用电路
＋4
＋4
c
＋4
＋4
b
＋4
＋4
a
共价键的 两个价电 子
自由电子
＋4
＋4
＋4
空穴
1.1.1 半导体的导电特性
在外电场或其他能源的作用下，邻近的 价电子和空穴产生相对的填补运动。这样， 电子和空穴就产生了相对移动，它们的运 动方向相反，而形成的电流方向是一致的。
由此可见，本征半导体中存在两种载流 子：自由电子和空穴，而导体中只有一种 载流子：自由电子，这是半导体与导体的 一个本质区别。
1.2.5二极管的检测与判别
（2）二极管正、负极性的判断
将万用表红、黑表笔分别接二极管 的两个电极，若测得的电阻值很小 （几千欧以下），则黑表笔所接电极 为二极管正极，红表笔所接电极为二 极管的负极；若测得的阻值很大（几 百千欧以上），则黑表笔所接电极为 二极管负极，红表笔所接电极为二极 管的正极。
1.1.1 半导体的导电特性
三、杂质半导体
在本征半导体中加入微量杂质，可使其导电性 能显著改变。根据掺入杂质的性质不同，杂质半 导体分为两类：电子型（N型）半导体和空穴型 （P型）半导体。
（1） P型半导体--掺入微量的三价元素（如硼）
+
+
+
4
4
4
+
+
+
第1章半导体二极管和三极管(精)
第1章半导体二极管和三极管
1.1半导体的导电特性
半导体的导电特性：
热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强
(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。
光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等)。
掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变(可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。
1.1.1本征半导体
完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。
共价键中的两个电子，称为价电子。
本征半导体的导电机理
价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。
这一现象称为本征激发。
温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。
在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。
当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流
(1)自由电子作定向运动?电子电流
(2)价电子递补空穴?空穴电流
自由电子和空穴都称为载流子。
自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。
注意：
(1)本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；
(2)温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。
1.1.2N型半导体和P型半导体
在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂质半导体。
半导体二极管
(1-4)
1. 4 二极管的主要参数
1. 最大整流电流 IFM
在规定的环境温度和散热条件下，二极管长 期使用时，所允许流过二极管的最大正向平 均电流。
2. 最高反向工作电压URM
通常称耐压值或额定工作电压，是指保证二 极管截止的条件下，允许加在二极管两端的 最大反向电压。手册上给出的最高反向工作 电压URM一般是击穿电压UBR的一半。
模拟电子技术
半导体二极管
1. 1 半导体二极管的结构和符号
PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。
点接触型
触丝线
PN结
引线 外壳线
基片
面接触型
二极管的电路符号： 阳极
阴极
(1-2)
二极管的主要特性---单向导电
1、二极管的偏置：二极管单向导电的特性，只有外加一定极 性的电压（称为偏置）才能表现出来。阳极电位高于阴极 电位称为二极管的正向偏置，反之称为反向偏置。
(1-6)
1. 5 理想二极管
所谓理想二极管也就是最好的二极管，即：
1.正向导通时死区电压和导通压降均为零，
正向导通电流为无穷大。相当于理想开关 闭合。 2.反向截至时，反向电流为零，反向击穿电 压为无穷大。相当于理想开关断开。
(1-7)
模拟电子技术
2、二极管的主要特性：单向导电，即正向导通，反向截止。 或曰：只能一个方向导电，另一个方向不导电，即由阳极 向阴极可以顺利的流电流，反方向不流电流。
半导体二极管(课件)
半导体二极管
小结：二极管的伏安特性
特点：非线性
I
反向击穿
电压U(BR)
正向特性
P+ – N
导通压降
硅0.6~0.8V 锗0.2~0.3V
反向电流 在一定电压 范围内保持 常数。
P– + N 反向特性
U 死区电压 硅管0.5V,
锗管0.1V。
外加电压大于反向击 穿电压二极管被击穿， 失去单向导电性。
2 反向特性
OB段称为反向特性。这时二极
管加反向电压，反向电流很小。
当温度升高时，半导体中本征激发 UBR 增加，是少数载流子增多，故反向 B 电流增大，特性曲线向下降。
A
iD
D
C
o
uD
3 反向击穿特性
BA段称为反向击穿特性
当二极管外加反向电压大于一定数值时，反向电流 突然剧增，称为二极管反向击穿。
如果测得二极管的正、反向电阻都很小，甚至为零，表示管子 内部已短路。
如果测得二极管的正、反向电阻都很大，则表示内部已断路。
六、 特殊二极管
整流二极管、检波二极管、开关二极管具有相似的伏安特性曲 线，均属于普通二极管。为了适应各种不同功能的要求，许多特殊 二极管应运而生，如稳压管、发光管、光电管等。
螺栓端为负极
塑料封装二极管 金属封装二极管
玻璃封装二极管
半导体二极管
半导体二极管
二极管是由一个PN结、电极引线以及外壳封装构成的。二极管的最大特点是：单向导电性。其主要包括：稳压、整流、检波、开关、光/电转换等。
1.二极管的分类
（1）按材料来分，可分为：硅二极管、锗二极管。
（2）按结构来分，可分为：点接触型二极管、面接触型二极管。
（3）按用途来分，可分为：稳压二极管、整流二极管、检波二极管、开关二极管、发光二极管、光电二极管等。
图1常用二极管的外形和电路符号
2.二极管性能的检测
（1）外观判别二极管的极性
二极管的正、负极性一般都标注在其外壳上。有时会将二极管的图形直接画在其外壳上如图2（a）示。对于二极管引线是轴向引出的，则会在其外壳上标出色环（色点），有色环（色点）的一端为二极管的负极端，如图2（b）所示。若二极管引线是同向引出，其判断如图2 （c）所示。若二极管是透明玻瑞壳，则可直接看出极性，即二极管内部连触丝的一端为正极。
图2根据判断外观二极管极性
（2）万用表检测二极管的极性与好坏
检测原理：根据二极管的单向导电性这一特点，性能良好的二极管，其正向电阻小，反向电阻大；这两个数值相差越大越好。若相差不多，说明二极管的性能不好或已经损坏。
测量时，选用万用表的“欧姆”档。一般用Rx100或Rx lk档。而不用Rx1或Rx10k 档。因为Rx l档的电流太大，容易烧坏二极管。Rx 10k档的内电源电压太大，易击穿二极管。
测量方法：将两表棒分别接在二极管的两个电极上，读出测量的阻值；然后将表棒对换，再测量一次。记下第二次阻值。若两次阻值相差很大，说明该二极管性能良好；并根据测. 量电阻小的那次的表棒接法（称之为正向连接），判断出与黑表棒连接的是二极管的正极。与红表榜连接的是二极管的负极。因为万用表的内电源的正极与万用表的“一”插孔连通，内电源的负极与万用表的“ + ”插孔连通。
2-2 半导体二极管
Uth(on)
正向特性
在正向区，加入正向电压 后，二极管并没有出现电流， I D 有一个死区。当正向电压加到 一个被称为开启电压 Uth 后， 正向电流开始出现，正向特性 U / V 曲线非线性较大，当正向电流 较大时，特性曲线也具有一定 线性度。
硅二极管和锗二极管的正向特性有所不同，主要表现 在开启电压不同，硅二极管的Uth大约在0.5V；锗二极管的 Uth 大约在0.1V。
恒压降模型
3. 折线化模型
在正向曲线上选取一点 Q(UD,ID)，连接Q点和(Uth,0)点。 注意rD不是动态电阻rd，因为斜 线不是切线。折线模型不固定， 与Q点的选取有关。
折线化模型
4. 小信号模型 二极管的动态电阻属于交流参数，是二极管对它两 端交流电压呈现出的电阻值。rd可以用二极管伏安特性 曲线斜率的倒数来表示，rd的大小和工作点Q有关。
IZMAX = PZMAX/UZ
而IZMIN对应UZMIN，即反向特性曲 线刚刚击穿处对应的IZ。若工作电 流IZ＜IZMIN则不能稳压。
(5) 稳定电压UZ的温度系数—— 温度的变化将使UZ改变，在稳压管中当|UZ| ＞7 V时， UZ具有正温度系数 > 0，反向击穿是雪崩击穿。 当|UZ|＜4V时，UZ具有负温度系数，反向击穿是齐纳 击穿。 当4V＜|UZ| ＜7 V时，正、负温度系数互相抵消，稳压 管可以获得接近零的温度系数。这样的稳压二极管可以作 为标准稳压管使用，提供十分稳定的直流电压。
第1章常用半导体器件(精)
1.4.2 绝缘栅场效应管
• 1.N沟道增强型绝缘栅场效应管 • （2）工作原理
N沟道增强型MOS管工作原理示意图
1.4.2 绝缘栅场效应管
• 1.N沟道增强型绝缘栅场效应管 • （3）特性曲线
N沟道增强型MOS管的特性曲线
1.4.2 绝缘栅场效应管
• 2.N沟道耗尽型MOS管 • （1）结构和符号
• 2.二极管伏安特性的物理意义是什么? • 3.选用二极管时主要考虑哪些参数?并说明参数的含义。 • 4.锗二极管与硅二极管的主要差异是什么?各适用于哪些
场合? • 5.有一只二极管，测得正向电阻1.2kΩ，反向电阻520kΩ
，该管子能使用吗?
1.2.4 特殊二极管及其应用
• 1.稳压二极管（以下称稳压管） • （1）工作特性及应用
（1）肖特基二极管
常见的肖 特基二极 管封装形
式
• （2）稳压二极管
• 稳压值在2～30V，额定功率为0.5W的片状稳
压二极管的封装多采用SOT-23形式，额定功率为 1W的多采用SOT-89（1W）形式封装。
• （3）开关二极管
• 该类管子用于数字脉冲电路及电子开关电路，片 状开关管分为单开关二极管和复合开关二极管两 大类
本章小结
• 1.半导体具有热敏性、光敏性和掺杂性，因而成为制造电 子元器件的关键材料。
• 2.二极管是由一个PN结构成，其最主要的特性是具有单向 导电性，该特性可由伏安特性曲线准确描述。
第二章 半导体二极管及其应用电路
图2-4 杂质半导体
2021/3/2
a) P型半导体 b) N型半导体
8
2.1.3 PN结及其单向导电性
1. PN结的形成
半导体中有电子和空穴这两种载流子，当这些载流子作定向 运动时就形成电流。半导体中的载流子运动有漂移运动和扩散运 动两种方式，相应地也就有漂移电流和扩散电流这两种电流。
⑧在安装时，二极管元件应尽量避免靠近发热元件。
2021/3/2
17
3. 二极管的直流电阻和交流电阻
1）直流电阻 RD
指加在二极管上的直流电压与流过管子的直流电流之比，
即
RD
UD ID
RD 与 Q 点有关。 在工程计算中用处不
大，但可用来说明二
极管的单向导电性的
好坏，平时用万用表
测出的就是直流电阻。
3. 平面型二极管
平面型二极管的质量最好。平面型二极管结面积较小的适合 作高频管或高速开关，结面积较大的则作大功率调整管。
2021/3/2
13
2.2.2 二极管的伏安特性
二极管最主要的特性就是单向导电性，可以用伏安特性曲 线来说明。所谓伏安特性曲线就是电压与电流的关系曲线，如 图2-9所示。
2021/3/2
26mV 26mV
半导体二极管
01
物联网和5G通信
随着物联网和5G通信技术的发展，对 高效、低功耗的电子器件需求增加， 这将推动二极管技术的进一步发展
ห้องสมุดไป่ตู้03
04
环保和可持续性
随着对环保的关注度不断提高，二极 管的生产过程将更加注重资源的有效 利用和减少环境污染
人工智能和机器学习
人工智能和机器学习技术的快速发展 对二极管提出了新的需求，如高计算 速度、低功耗等
当正向电压加到二极管上时，电 场被削弱，电流开始流动。这个 过程被称为"正向偏置"。电流流 动的方向是从P型半导体到N型半 导体，这与电场的方向一致
当反向电压加到二极管上时，电 场增强，电流被阻止流动。这个 过程被称为"反向偏置"。在反向 偏置下，二极管就像一个电路开 关，关闭了电流的流动
PART 3
LOGO
半导体二极管
汇报人:XX
日期：xxx
1 引言 3 半导体二极管的分类 5 半导体二极管的应用 7 二极管的制作与工艺 9 二极管的检测与维护
-
2 半导体二极管的基本原理 4 半导体二极管的特性参数 6 总结 8 二极管的发展趋势与未来应用
PART 1
引言
引言
半导体二极管是电子电路中最 基本的元件之一，也是其他电 子元件如晶体管、放大器、整 流器、电池等的核心组成部分
第10章半导体二极管和三极管(精)
第10章半导体二极管和三极管
10.1 半导体的导电特性
一、本征半导体
1．什么是半导体
导体：铜、银、铝等一些容易传导电流的物质。
绝缘体：几乎不传导电流的物质。如橡胶、陶瓷、塑料等。
半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间。常用硅（Si）锗(Ge)。
半导体的独特性质有热敏性，光敏性，杂敏性。
2．本征半导体的导电特性
本征半导体：完全纯净的并具有晶体结构的半导体。
（1）原子结构及共价键
硅和锗都是四价元素，以硅为例，
最外层有四个电子（价电子）
当把硅制成晶体时，物质的原子就按一定的规则
整齐的排列着，原子间靠的很近，距离都相等，每个
原子的四个价电子就和相邻原子的价电子联系起来，
结合起来形成一种共价键结构。
这时每个硅原子通过四对共价键受到相邻四个硅
原子的束缚。所以此结构是非常稳定的。
T=0K时半导体=绝缘体
（2）半导体中的载流子
载流子：运载电荷的粒子（物质的导电性就取决于它的多少）
在常温下，由于受到热激发便出现了自由电子载
流子，同时也出现了空穴载流子，这是区别于导体的
重要特征。
结论：半导体中有两种载流子：自由电子（—）；
空穴（+）；两种载流子成对出现。
（3）半导体中的电流
在外加电场的作用下：
自由电子向正极运动→电子电流。
空穴向负极运动（实质是共有电子填补穴）→空穴电流。
故：常温下，在本征半导体中出现了载流子，所以它可以导电，但其导电能力很弱也不好控制。
二、杂质半导体
1．N型半导体
在四价硅中掺入五价磷（P）→产生大量自由电子，
我们就称它为电子型半导体，简称N型半导体。
此时整个共价键的结构不变，只是某些硅被磷所代
(整理)半导体二极管 (2).
5.1.1 PN结
导入：
提问：物体按导电性能可分为哪几类？
导体、绝缘体和半导体。
导电性能良好的物体叫导体，导电性性能很差的物体叫绝缘体。导电性能处于导体和绝缘体之间的物体叫半导体。
新课：
一、半导体基本特性及常用半导体
半导体导电性能处天导体和绝缘体之间。除此之外，半导体还有很多重要特性，热敏、光敏和掺杂特性。
热敏讲解：
光敏讲解：
掺杂讲解：掺杂后导电能力大大增强。
纯净的半导体称为本征半导体。
常用半导体有硅、锗。
硅介绍：石头的主要成份，原来叫矽，1952年后因与 硒 同音，改称硅。台湾仍称矽，香港可称矽，也可称硅。在地球上含量非常多。
锗含量较少，在半导体中用得也较少。
二、Ｐ型半导体和Ｎ型半导体
纯净半导体经过掺后，有电子导电和空穴导电两种方式。
空穴导电讲解：
以空穴导电为主的叫Ｐ型半导体。
电子导电讲解：
以电子导电为主的叫Ｎ型半导体。
三、ＰＮ结的概念及单向导电性
１、ＰＮ结概念
将Ｐ型半导体和Ｎ型半导体结合在一结，在结合处形成ＰＮ结。ＰＮ结是构成各种
半导体器件的基础。
Ｐ是英语单词正极（Positive）的第一个字母，Ｎ是英语单词负极（Negative）的
第一个字母。
ＰＮ结如果用中文来解释就是 正负结 。
２、ＰＮ结单向导电性
演示实验（请同学们上台一起做）：
2.1接通电源，小灯泡点亮。提问：交换电源正负极，小灯泡是否还亮？
2.2交换电源正负极，小灯泡还亮。结论：小灯泡双向导通，不分正负极。
2.3在电路中间插入二极管（二极管内部结构主要是ＰＮ结）。做同样实验，发现
有一种情况下灯亮，还有一种情况下灯泡不亮了。
半导体二极管的结构和分类
二极管是由PN结加上外封装和引线构成的，其基本 特性就是PN结的特性，它的伏安特性曲线形象的反 映了半导体二极管的单向导电性和反向击穿特性。 二极管的伏安特性呈非线性，二极管是非线性器件。
• 二极管的基本结构是一个PN结，将PN结加上欧姆接触电 极和外引线，再用管壳封装起来，就成为一个二极管，如 下图（箭头所指：正向导通，反向截止）：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 三种二极管的内部结构示意图如下：
（3）按用途不同，二极管可分为检波二极管、整流 二极管、高压整流二极管、稳压二极管、开关二 极管、发光二极管、光电二极管及磁敏二极管等。
二极管的伏安特性曲线
二极管最重要的特性就是单向导电性，可以 用伏安特性来说明。所谓伏安特性是指二极 管两端所加电压与通过它的电流之间的关系， 可用曲线形象地表示出来。如图：
面接触型的二极管的特点是：PN结面积大，结电容 大，一般只用在低频电路中，常用于整流。国产2CP系列、 2CZ系列的二极管都是面接触型二极管。
平面型二极管的特点是：PN结的面积可大可小。结 面积小的，其结电容也小，国产2CK系列二极管就属于这 种类型，多用在信号检测和数字电路中；结面积大的，其 结电容也大，多用于大功率整流电路中。
二极管的种类很多，可按不同方法进行分类。 （1）按PN结的半导体材料分有：硅（Si）二极管、
锗（Ge）二极管及砷化镓（GaAs）二极管等。 （2）按二极管的内部结构分有：点接触型、面接触 型及平面型等。 三种结构各有特点，其用途也不同。
12半导体二极管及其特性(精)
1.2 半导体二极管及其特性
1.2.1 二极管的结构与类型
1.2.2 二极管的伏安特性
1.2.3 二极管的主要参数
点接触型平面型
适用高频、小电流适用低频、大电流主要用于集成电路
面接触型
1.2.1 二极管的结构与类型
常见的普通二极管外形
一、伏安方程
)
1(e T D /S D -=U u I i 式中 I S ——反向饱和电流
U T ——温度电压当量
常温下（
T =300K ）: U T = 26mV u D ＋ _ i D 1.2.2 二极管的伏安特性
二、伏安特性曲线
⏹死区电压U th
⏹导通电压U D(on)
⏹反偏截止；
⏹反向击穿，反向击穿电压U(BR)
可见：
⏹具有单向导电性，在电路中可
用作开关。
⏹导通后具有恒压特性。
⏹应避免工作于反向击穿区。
电击穿：
PN结未损坏，可逆。
热击穿：PN结烧毁，不可逆。
讨论：硅管和锗管的伏安特性有何异同？ ⏹硅管的死区电压较大，但反向电流很小；反向工作电压较高；允许的最高结温高。实用中多用硅管
⏹ 死区电压 又称门坎电压 U th = 0.5 V 0.1 V (硅管)
(锗管)
U D(on) 0.7 V 硅管 0.2 V 锗管 ⏹ 导通 电压
三、温度对二极管特性的影响
温度升高时，正向导通压降减小，反向电流增大。
⏹在室温附近，温度每升高
1︒C，正向导通压降约减小
2 ~ 2.5mV 。
⏹温度每升高 10︒C，反向电
流约增大一倍。
(1) 最大整流电流I F
(2) 反向击穿电压U BR 和最大反向工作电压U RM U BR / 2
指二极管长期运行允许通过的最大正向平均电流。
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从二极管的伏安特性可以反映出： 1. 单向导电性 u UT i I ( e 1) 正向特性为 S
指数曲线
若正向电压 u UT，则i ISe
u UT
若反向电压u UT，则i IS
2. 伏安特性受温度影响
反向特性为横轴的平行线
T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓ →反向饱和电流IS↑，U(BR) ↓ 增大1倍/10℃
课堂练习： P 67 三
；P69
1.2
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五、稳压二极管
1. 伏安特性
由一个PN结组 成，反向击穿后 在一定的电流范 围内端电压基本 不变，为稳定电 压。
限流电阻
斜率？ 进入稳压区的最小电流 不至于损坏的最大电流
2. 主要参数
稳定电压UZ、稳定电流IZ
最大功耗PZM＝ IZM UZ 动态电阻rz＝ΔUZ /ΔIZ 若稳压管的电流太小则不稳压，若稳压管的电流太大则会 因功耗过大而损坏，因而稳压管电路中必需有限制稳压管电 流的限流电阻！ 杨君玲 junlingyang@126.com
第一章 半导体二极管和三极管
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第一章 半导体二极管和三极管
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管
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§2 半导体二极管
一、二极管的组成 二、二极管的伏安特性及电流方程 三、二极管的等效电路 四、二极管的主要参数 五、稳压二极管
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七、肖特基二极管
（a）符号
（b）正向V-I特性
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八、光电子器件
1. 光电二极管
• （a）符号
（b）电路模型
（c）特性曲线
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八、光电子器件
2. 发光二极管
符号
光电传输系统
含稳压管电路的分析: （1）施加正向电压，稳压管（PN结）处于导通状态； （2）施加反向电压且小于反向击穿电压，稳压管处于截至状态； （3）施加反向击穿电压，稳压管处于稳压状态。
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【练习3】 图中通过稳压管的电流 IZ 等于多少？R 是限流电阻， 其值是否合适？ IZ IZ
四、二极管的主要参数
• • • • 最大整流电流IF：最大平均值 最大反向工作电压UR：最大瞬时值 反向电流 IR：即IS 最高工作频率fM：因PN结有电容效应
第四版——P20
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讨论：解决两个问题
• 如何判断二极管的工作状态？ • 什么情况下应选用二极管的什么等效电路？
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一、二极管的组成
将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。
小功率 二极管
大功率 二极管
稳压 二极管
发光 二极管
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一、二极管的组成
点接触型：结面积小， 结电容小，故结允许 的电流小，最高工作 频率高。
面接触型：结面积大， 结电容大，故结允许 的电流大，最高工作 频率低。
T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移
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三、二极管的等效电路
1. 将伏安特性折线化
理想 二极管
导通时△i与△u 成线性关系
理想开关 导通时 UD＝0 截止时IS＝0
近似分析 中最常用
导通时UD＝Uon 截止时IS＝0
应根据不同情况选择不同的等效电路！
100V？5V？1V？
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八、光电子器件
3. 激光二极管
（a）物理结构 （b）符号
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小结
• 二极管的主要特性:单向导电性 • 二极管的伏安特性曲线。 • 二极管的三种等效模型。什么情况下应选用 二极管的什么等效模型？ • 二极管工作状态的判断？
0.5~0.8V 0.1~0.3V
反向饱 和电流
开启 电压
温度的 电压当量
开启电压
0.5V 0.1V
反向饱和电流
1µA以下 几十µA
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利用Multisim测试二极管伏安特性
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？
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2. 微变等效电路
当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极 管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。
ui=0时直流电源作用
uD U T 根据电流方程， rd iD ID
小信号作用 Q越高，rd越小。 静态电流
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R +
ui + D E 3V uo
3 0 –6 6 3 0
ui / V
uo /V
2
t
【解】 在ui正半周,且ui > E时， D导通，uo =E = 3 V； 在ui正半周，但ui < E 及 ui
2
t
负半周时，D 均截止， uo = ui 。
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DZ +20V 【解】: R = 1.6 k
20 12 3 IZ A 5 10 A 5 mA 3 1.6 10
UZ = 12V IZMAX = 18 mA
IZ < IZMAX ，电阻值合适。
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六、变容二极管
（a）符号
（b）结电容与电压的关系（纵坐标为对数刻度）
平面型：结面积可小、 可大，小的工作频率 高，大的结允许的电 流大。
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二、二极管的伏安特性及电流方程
二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。
i f (u )
i IS (e
u UT
1)
(常温下 UT 26mV)
材料
硅Si 锗Ge
击穿 电压
导通电压
稳压管的工作特点:
（1）工作在反向击穿状态，即伏安特性曲线中的第三象限。
（2）反向击穿是可逆的，当去掉反向电压时，稳压管恢复正常。 由于制造工艺的不同，其反向击穿电压一般比普通二极管低很多（普通 二极管为数百伏，一般硅稳压管为几伏至几十伏）。 （3）反向击穿特性曲线很陡。
（4）稳压管在使用时要串联适当数值的限流电阻，防止造成热击穿而损坏。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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【练习1】 ：
判断电路中二极管的工作状态，求解输出电压。
判断二极管工作状态的方法？
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【练习2】 ：下图是二极管限幅电路，二极管D的正向压降 可忽略不计，ui = 6 sin t V， E= 3 V，试画出 uo 波形 。
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