1半导体器件基础-二极管
好资料二极管
图1－7 PN结加正向电压 时的导电情况
第一章 半导体二极管
(2) PN结加反向电压时的导电情况 PN结加反向电压时的导电情况如图1－8所示。
外加的反向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结内 电场方在向一相定同的，温加度强条了件内下电，场。内电场对多子扩散运动的阻碍 增由强本，征激发决定的少子浓 扩度散是电一流定大的大，减故小少。子此形时成 P的N结漂区移电的流少是子恒在定内的电，场基的 作本用上下与形所成加的反漂向移电电压流的大大 于小扩无散关电，流这，个可电忽流略也扩称散为 电反流向，饱P和N结电呈流现。高阻性。
P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压， 简称反偏。
第一章 半导体二极管
(1) PN结加正向电压时的导电情况 PN结加正向电压时的导电情况如图1－7所示。
外加的正向电压有一部 分降落在PN结区，方向与 PN结内电场方向相反，削弱 了内电场。于是,内电场对 多子扩散运动的阻碍减弱， 扩散电流加大。扩散电流远 大于漂移电流，可忽略漂移 电流的影响，PN结呈现低阻 性。
图 1－8 PN结加反向电压时 的导电情况
第一章 半导体二极管
图 1－9 PN结加反向电压时 的导电情况
PN结加正向电压时 ，呈现低电阻，具有较大 的正向扩散电流；PN结 加反向电压时，呈现高电 阻，具有很小的反向漂移 电流。由此可以得出结论 ：PN结具有单向导电性 。
第一章 半导体二极管
往往用于集成电路制造工
4、最高工作频率ｆＭ。ｆＭ的值主要取决于ＰＮ
结结电容的大小, 结电容越大, 则二极管允许的最高工 作频率越低。
第一章 半导体二极管
1.3 二极管电路的分析方法
线性化：用线性电路的方法来处理，将非线性器件用恰 当的元件进行等效，建立相应的模型。
二极管的类型及工作原理
二极管的类型及工作原理二极管（Diode）是一种基本的半导体器件，它通常由P型半导体和N型半导体组成。
二极管有许多类型，包括普通二极管、肖特基二极管、肖特基隧道二极管等。
二极管在电子学领域中有着广泛的应用，包括电源供应、信号整形、无线通信、光电探测等。
本文将从二极管的基本工作原理和各种类型进行详细介绍。
一、二极管的基本工作原理1. PN结的形成二极管是由P型半导体和N型半导体通过扩散或外延生长形成PN结，PN结即正负电荷区域。
当P型半导体和N型半导体相连接时，在PN结处形成空间电荷区，这个区域即为耗尽层。
耗尽层内部形成电场，使得P区电子向N区移动，N区空穴向P区移动，形成内建电场。
2. 正向偏置当二极管正向通电时，P区的P型载流子（空穴）和N区的N型载流子（自由电子）受到外加电压的驱动，穿越耗尽层，导致电流流动。
在正向偏置下，二极管的耗尽层变窄，电阻减小，使得电流可以通过二极管，此时二极管处于导通状态。
3. 反向偏置当二极管反向通电时，P区的正电荷和N区的负电荷受到外加电压的驱动，使得耗尽层变宽，电阻增大，导致极小的反向漏电流。
在反向偏置的情况下，二极管处于截止状态，不导通。
二、普通二极管1. 硅二极管硅二极管是最常见的一种二极管，广泛应用于各种电子电路中。
硅二极管具有正向导通压降约0.7V~0.8V，工作温度范围广，稳定性好等特点。
2. 锗二极管锗二极管是二极管的一种，其正向导通压降约为0.3V~0.4V，工作频率范围相对较宽，但稳定性比硅二极管差。
三、损耗二极管1. 肖特基二极管肖特基二极管是一种具有快速开关特性和低漏电流的二极管。
它是由金属和半导体直接接触形成，具有低正向导通压降和快速恢复时间。
肖特基二极管在高频整流电路和开关电源中有着广泛的应用。
2. 肖特基隧道二极管肖特基隧道二极管是一种具有负差阻特性的器件，其反向漏电流与电压成指数关系。
它具有极低的反向漏电流，适用于超低功耗和高灵敏度的电路应用。
二极管—搜狗百科
二极管—搜狗百科正向性外加正向电压时，在正向特性的起始部分，正向电压很小，不足以克服PN结内电场的阻挡作用，正向电流几乎为零，这一段称为死区。
这个不能使二极管导通的正向电压称为死区电压。
当正向电压大于死区电压以后，PN结内电场被克服，二极管正向导通，电流随电压增大而迅速上升。
在正常使用的电流范围内，导通时二极管的端电压几乎维持不变，这个电压称为二极管的正向电压。
反向性外加反向电压不超过一定范围时，通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流。
由于反向电流很小，二极管处于截止状态。
这个反向电流又称为反向饱和电流或漏电流，二极管的反向饱和电流受温度影响很大。
击穿内部结构外加反向电压超过某一数值时，反向电流会突然增大，这种现象称为电击穿。
引起电击穿的临界电压称为二极管反向击穿电压。
电击穿时二极管失去单向导电性。
如果二极管没有因电击穿而引起过热，则单向导电性不一定会被永久破坏，在撤除外加电压后，其性能仍可恢复，否则二极管就损坏了。
因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高。
二极管是一种具有单向导电的二端器件，有电子二极管和晶体二极管之分，电子二极管现已很少见到，比较常见和常用的多是晶体二极管。
二极管的单向导电特性，几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也非常广泛。
二极管的管压降：硅二极管（不发光类型）正向管压降0.7V，锗管正向管压降为0.3V，发光二极管正向管压降会随不同发光颜色而不同。
主要有三种颜色，具体压降参考值如下：红色发光二极管的压降为2.0--2.2V，黄色发光二极管的压降为1.8—2.0V，绿色发光二极管的压降为3.0—3.2V，正常发光时的额定电流约为20mA。
二极管二极管的电压与电流不是线性关系，所以在将不同的二极管并联的时候要接相适应的电阻。
二极管的特性曲线与PN结一样，二极管具有单向导电性。
硅二极管典型伏安特性曲线。
电子部材知识培训-二极管
正向导通，反向击穿。使用万用表检测正反向电阻，判断是否正常。
发光二极管
正向导通，反向截止。使用万用表检测正反向电阻，判断是否正常。
二极管的选用原则
根据电路需求选择合适的二极 管类型，如整流、稳压、开关 等。
根据工作电压和电流选择合适 的额定值，确保二极管能够正 常工作且留有一定安全余量。
二极管在未来的发展前景与挑战
发展前景
随着电子技术的不断发展，二极管的应用领域也在不断扩大。未来，随着物联网、人工智能等新兴领 域的发展，二极管的应用前景将更加广阔。
挑战
虽然二极管的应用前景广阔，但也面临着一些挑战。例如，如何提高二极管的效率和可靠性、如何降 低成本和提高性能等问题需要得到解决。同时，随着新技术的不断涌现，也需要不断更新和改进二极 管的设计和制造工艺。
正向电流
在正向电压作用下，流过二极管 的电流称为正向电流。
正向电阻
正向电流与正向电压的比值称为 正向电阻，其值较小。
反向特性
反向电流
当二极管反向偏置时，流过二极管的电流称为反 向电流。
反向击穿电压
当反向电流增大到一定程度时，二极管会发生击 穿现象，此时的电压称为反向击穿电压。
反向电阻
反向电流与反向电压的比值称为反向电阻，其值 很大。
电子部材知识培训-二极管
contents
目录
• 二极管简介 • 二极管的应用 • 二极管的特性与参数 • 二极管的检测与选用 • 二极管的发展趋势与展望
01 二极管简介
二极管的基本概念
总结词
二极管是一种电子器件，具有单向导 电性。
详细描述
二极管由半导体材料制成，有两个电 极（阳极和阴极），只允许电流沿一 个方向流动。其核心部分是PN结，由 P型和N型半导体材料结合而成。
二极管的概念
二极管的概念二极管是一种非常重要的电子元件，它是现代电子技术中最基础的器件之一。
二极管的作用是将电流限制在一个方向上，也就是说，在一个方向上它是导电的，而在另一个方向上它是截止的。
本文将从二极管的原理、结构、类型和应用方面进行介绍。
一、二极管的原理二极管的原理基于半导体材料的p-n结，p-n结是由p型半导体和n型半导体组成的。
p型半导体中的电子数较少，而n型半导体中的电子数较多，两者相遇时，由于电子的扩散作用，p型半导体中的电子会向n型半导体中扩散，而n型半导体中的空穴也会向p型半导体中扩散。
这样，p-n结的交界处就会形成一个电势垒，电子和空穴会在电势垒处发生复合，形成一个电场，从而产生电流。
二、二极管的结构二极管的结构分为两种，一种是晶体管结构，另一种是管壳结构。
晶体管结构是将p型半导体和n型半导体直接相连，形成一个p-n结。
管壳结构则是在p-n结的一侧加上一个金属管壳，使得电流只能从金属管壳一侧流向另一侧，从而实现了电流的单向导通。
三、二极管的类型二极管的类型主要分为普通二极管和Zener二极管。
普通二极管是最常见的二极管，它的主要作用是将电流限制在一个方向上。
Zener二极管则是一种特殊的二极管，它的主要作用是在一定的电压范围内，将电压稳定在一个固定的值上，从而起到稳压作用。
四、二极管的应用二极管的应用非常广泛，最常见的应用就是整流电路。
在交流电路中，由于电流会在正半周和负半周中交替变换，因此需要将其转换为直流电流，这就需要使用二极管进行整流。
此外，二极管还可以用于电源开关、电压稳定器、发光二极管等方面。
总之，二极管是现代电子技术中最基础的器件之一，其原理、结构、类型和应用都非常重要。
在今后的电子技术发展中，二极管仍将发挥着重要的作用。
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半导体器件基础
半导体器件基础半导体器件是由半导体材料制成的电子元件，用于控制和放大电流和电压。
常见的半导体器件有二极管、晶体管、场效应管、双极型晶体管、光电二极管等。
半导体器件的基础知识包括以下几个方面：1. 半导体材料：半导体器件主要使用硅（Si）和砷化镓（GaAs）等半导体材料。
半导体材料具有介于导体和绝缘体之间的电导特性，可以通过控制材料的掺杂来调节其导电性。
2. PN结：PN结是半导体器件中最基本的结构，由P型和N型半导体材料直接接触而成。
在PN结中，P型半导体中的空穴与N型半导体中的电子发生复合，形成一个电子云区，这称为耗尽区。
耗尽区的存在使得PN结具有正向导通和反向截止的特性。
3. 二极管：二极管是一种最简单的半导体器件，由PN结构成。
在正向偏置（即P端连接正电压）时，二极管导通，允许电流通过；在反向偏置（即N端连接正电压）时，二极管截止，电流无法通过。
二极管广泛用于整流和保护电路中。
4. 晶体管：晶体管是一种三层构造的半导体器件，通常分为NPN和PNP两种类型。
晶体管可以作为开关或放大器使用，可以控制一个输入电流或电压来控制另一个输出电流或电压。
晶体管的放大性能使得它在电子设备中有广泛的应用。
5. 场效应管：场效应管是一种基于电场效应的半导体器件，包括MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应管）和JFET （结型场效应管）两种。
场效应管具有高输入电阻、低输入电流、低噪声等特点，常用于放大和开关电路中。
6. 光电器件：光电器件包括光电二极管和光电三极管，它们能够将光信号转换为电信号。
光电器件广泛应用于光通信、光电传感、光能转换等领域。
以上是半导体器件基础的概述，深入了解半导体器件还需要学习更多的电子物理和电路理论知识。
半导体与二极管知识点总结
半导体与二极管知识点总结一、半导体的基本概念半导体是介于导体和绝缘体之间的一类固体材料，其特点是在室温下电阻大于金属，但小于绝缘体。
半导体的导电性取决于温度和外加电场的影响，是一种具有可控性的材料。
常见的半导体材料包括硅、锗、砷化镓等。
半导体在电子学领域中有着重要的应用，比如作为集成电路中的基本材料，以及太阳能电池、发光二极管、激光器等方面也有应用。
了解半导体的性质和特点对于理解电子器件的工作原理和应用非常重要。
二、半导体的能带结构在半导体的能带结构中，价带和导带是两个重要的能带。
在零度时，价带中的电子与导带中的电子之间存在一个能隙，称为带隙。
当半导体受到外加能量的激发时，价带中的电子可以跃迁到导带中，形成导电的电子-空穴对。
在常温下，晶体中已经存在的少量自由电子和空穴也可以导致材料的导电性。
三、半导体的掺杂半导体的导电性与掺杂有着密切的关系。
掺杂指向半导体中加入少量杂质，从而改变其电子结构和性能。
掺杂通常分为两种类型：n型和p型。
n型半导体是指向半导体中掺入绝缘体元素，形成多余的电子，增加材料的导电性。
p型半导体是指向半导体中掺入金属元素，形成少于的电子，形成空穴，也能增强材料的导电性。
四、PN结的形成PN结是由p型半导体和n型半导体连接在一起的结构。
在PN结中，p型半导体中的空穴与n型半导体中的自由电子会发生复合效应，形成内建电场。
这种内建电场使得PN结的两侧产生空间电荷区，称为耗尽区。
耗尽区中不再存在自由的载流子，形成一个禁区，对电子的流动具有阻挡作用。
五、二极管的工作原理二极管是由PN结组成的半导体器件。
在二极管中，当施加正向电压时，电流从p端流向n端，使得PN结导通，形成低电阻的通路。
而当施加反向电压时，电流无法通过PN结，二极管呈现高电阻状态。
这种特性使得二极管可以对电流进行整流、饱和等操作，是电子电路中常用的器件。
六、二极管的应用二极管在电子电路中有着广泛的应用。
比如在整流电路中，可以利用二极管的正向导通和反向截止特性，将交流电转换为直流电。
二极管基础知识
二极管基础知识二极管基础知识二极管是一种简单但非常重要的电子器件。
它有许多不同的应用和用途，从电源管理到通信系统。
了解二极管的基础知识对于理解现代电子学至关重要。
下面，我们将介绍二极管的基础知识，包括如何工作以及构建与使用二极管的一些提示。
一、什么是二极管二极管是一种电子器件，通常由半导体材料制成。
它由两个区域组成，其中一个区域富余电子，另一个区域缺乏电子（空穴）。
在合适的电路中，二极管允许电流在一个方向上流通，而在反向时则阻止电流的流动。
二、如何工作当一个电压施加在二极管的导电区域上，就会形成一个电场。
如果施加的电压超过了二极管的阈值电压（约为0.6V至0.7V），这个电场就足以克服材料的禁带宽度，泵出电子和空穴从而在二极管中形成电流。
这种电流流向负电极，因为负电极是阴极，它吸引了电子。
当反向电压施加在二极管的导电区域上时，由于没有足够的电场来克服禁带宽度，电子和空穴在二极管中不会产生电流。
这时，没有电流流过二极管，所以它会用来作为开关和保护元件。
三、常见的二极管种类1. 硅二极管（Si）硅二极管广泛使用于大多数应用中，包括通信、消费电子、电源管理和自动化控制。
硅二极管还在宽温度范围内，具有良好的性能和尺寸优势。
2. 锗二极管（Ge）锗二极管又称电子对管，已逐渐被硅二极管所取代。
锗二极管具有较低的噪声水平和敏感性，用于特殊应用，如电视机中的高频放大器。
3. 隧道二极管隧道二极管是一种狭义二极管，它可以在负温度系数区域实现高速，超高频和超低功率操作。
隧道二极管还可以用于数字电路中，如超高速运算放大器，高速开关和定时器中。
4. 光电二极管光电二极管是一种特殊类型的二极管，它是利用光电效应来转换光能为电能或电能为光能的半导体器件，广泛用于光通信、自动光控制、光电转换、机器视觉和人工智能等领域。
四、二极管的应用由于二极管在电路中具有单向导电性的特点，所以它可以被用于很多不同的应用，例如：1. 整流器二极管可以用作整流器，使交流电信号转化为直流电信号。
第一章半导体器件基础知识
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16
本章概述
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
第一章 半导体器件基础知识
2. 最高反向工作电压 UR
工作时允许加在二极管两端的反向电压值。通常将击穿电
压 UBR 的一半定义为 UR 。
第
二
3. 反向电流 IR
节
通常希望 IR 值愈小愈好。
半 导
4. 最高工作频率 fM
体 二
如果给PN外加反向电压，即P区接电源的负极，N区接电源的
正极，称为PN结反偏，如图所示。
外加电压在PN结上所形成的外电场与PN结内电场的方向相同， 第
增强了内电场的作用，破坏了原有的动态平衡，使PN结变厚，加 强了少数载流子的漂移运动，由于少数载流子的数量很少，所以 只有很小的反向电流，一般情况下可以忽略不计。这时称PN结为
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本章概述
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
第一章 半导体器件基础知识
2．光电二极管 光电二极管又称光敏二极管，是一种将光信号转换为电信号的 特殊二极管（受光器件）。光电二极管的符号如图所示。
受光面
受光面
第
二
节
半
光电二极管工作在反向偏置下，无光照时，流过光电二极管的电 导
管
第五节
击穿并不意味管子损坏，若控制击穿电流，电
压降低后，还可恢复正常。
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15
第一章 半导体器件基础知识
三、温度对二级管特性的影响
本章概述
1．温度升高1℃，硅和锗二极管导通时的正向压降UF将
减小2.5mv左右。
第一节
2．温度每升高10℃，反向电流增加约一倍。
二极管的基本原理简述
二极管的基本原理简述
二极管是一种半导体器件，基本上由两个半导体材料——P型（正型）和N型（负型）材料构成。
这两个半导体材料交接的区域被称为P-N结。
以下是二极管的基本原理：
1.P-N结的形成：P型半导体有正电荷载流子（空穴），N型半导体有负电荷载流子（电子）。
当P型半导体和N型半导体被适当地连接在一起，形成P-N结，电子和空穴开始在结区域进行扩散。
2.势垒形成：在P-N结的交界处，由于电子和空穴的扩散，形成一个电场，使得电子和空穴的进一步扩散被阻止。
这个形成的电场产生的势垒是二极管的关键部分。
3.正向偏置：当外部电压施加在P-N结上，使得P型连接的一侧为正电压，N型连接的一侧为负电压，这时称为正向偏置。
此时，势垒减小，电子和空穴可以越过P-N结，电流可以通过。
4.反向偏置：当外部电压施加在P-N结上，使得P型连接的一侧为负电压，N型连接的一侧为正电压，这时称为反向偏置。
此时，势垒增大，电子和空穴的扩散受到更大的阻碍，电流几乎无法通过。
5.导通与截止：在正向偏置下，P-N结几乎没有势垒，电流可以通过，二极管处于导通状态。
在反向偏置下，P-N结的势垒增大，电流几乎无法通过，二极管处于截止状态。
这个正向导通、反向截止的特性使得二极管成为许多电子设备的基本构建单元。
二极管在电子学中有广泛的应用，包括整流、放大、开关等功能。
二极管的原理与作用的详解
二极管的原理与作用的详解一、二极管的原理1.1 二极管的结构和材料二极管是由P型半导体和N型半导体通过P-N结焊接而成的。
P型半导体中的空穴是载流子，N型半导体中的自由电子是载流子。
在P-N结区域，由于P型半导体与N型半导体之间的电子互相扩散，产生了内建电场。
当二极管处于正向偏置时，外加电场与内建电场相反，减弱内建电场，使电子和空穴互相推动，形成电流。
当二极管处于反向偏置时，外加电场与内建电场相同，增强内建电场，阻止电子和空穴互相推动，电流几乎为零。
1.2 二极管的I-V特性在二极管的工作过程中，通过正向偏置和反向偏置测试电压和电流的关系，得到了二极管的I-V特性曲线。
对于正向偏置，当初始时电压较小时，电流增加较快，此时二极管呈现出导通状态。
当电压较大时，电流增加的速度迅速放缓，呈现出近似于垂直的I-V特性曲线。
对于反向偏置，随着电压增加，电流一直保持在很小的数量级上，此时二极管处于截止状态。
从I-V特性曲线可以看出，二极管在正向偏置下具有导通特性，在反向偏置下具有截止特性。
1.3 二极管的载流子运动和电压分布在正向偏置下，P-N结区域的载流子受到外加电场的作用，不断地向结区域移动，形成电流。
P型半导体中的空穴向N型半导体区域移动，N型半导体中的自由电子向P型半导体区域移动，二者在P-N结区域重组，产生光子辐射。
在反向偏置下，P-N结区域的载流子受到内建电场的作用，难以移动，形成电流非常小的状态。
此时，二极管的内部电压分布非常重要，它会影响二极管的导通和截止状态。
1.4 二极管的能带图和禁带宽度能带图是根据半导体的能带结构绘制的图像，它反映了半导体的导电性和光电性。
对于二极管而言，能带图反映了P-N结区域的特性。
在P型半导体中，价带较高，导带较低，禁带宽度较小；在N型半导体中，价带较高，导带较低，禁带宽度较小。
在P-N结区域，由于电子的扩散和重组，形成了内建电场，使得P-N结处的禁带宽度增加。
禁带宽度的变化影响了二极管的导通和截止状态。
1-半导体基础知识及二极管
2-5
元素周 期表
2-6
1、电子半导(Negative) ——N型半导体 、电子半导 型半导体 +5价元素磷 、砷(As )、锑(Sb)等在硅晶体中 价元素磷(P)、 价元素磷 、 等在硅晶体中 给出一个多余电子，故叫施主原子。 给出一个多余电子，故叫施主原子。 电子数目 = 空穴数 + 正离子数
空穴 +4
+4 自由电子
+4
+4
+4
自由电子 空穴
挣脱共价键的束缚自由活动的电子 束缚电子成为自由电子后， 束缚电子成为自由电子后，在共 价键中所留的空位。 价键中所留的空位。
2-4
二、杂质半导体
电子半导体 (Negative) 杂质半导体 空穴半导体 (Positive ) 加+3价元素硼 价元素硼 (B )、铝(Al )、铟 、 、 (In)、钙(Ga ) 、 价元素磷(P)、 加+5价元素磷 、 价元素磷 砷(As )、锑(Sb) 、
2AP 2CP
2CZ54 (c)
2CZ13
2CZ30
二极管外形
2-22
二、二极管的V—I特性 二极管的 特性
二极管两端加正向电压时,就产生 二极管两端加正向电压时 就产生 二极管两端加上反向电压时,在开 当正向电压超过门槛电压时,正向 二极管两端加上反向电压时 在开 当正向电压超过门槛电压时 正向 二极管反向电压加到一定数值时, 二极管反向电压加到一定数值时 正向电流,当正向电压较小时 当正向电压较小时,正向 正向电流 当正向电压较小时 正向 iV / mA 始很大范围内,二极管相当于非常 电流就会急剧地增大,二极管呈现 始很大范围内 二极管相当于非常 电流就会急剧地增大 二极管呈现 反向电流急剧增大,这种现象称 反向电流急剧增大 这种现象称 电流极小（几乎为零） 这一部分 电流极小（几乎为零）,这一部分 大的电阻,反向电流很小 。 这时 很小电阻而处于导通状态。 反向电流很小,且不随反 大的电阻 反向电流很小 且不随反 很小电阻而处于导通状态 为反向击穿。 为反向击穿。此时对应的电压称 B′ 称为死区,相应的 相应的A(A′)点的电压称 称为死区 相应的 点的电压称 15 向电压而变化。 用U 表示 如图 硅管的正向导通压降约为0.6~0.7V, 向电压而变化。此时的电流称之为 硅管的正向导通压降约为 为反向击穿电压,用 BR表示,如图 为反向击穿电压 为死区电压或门槛电压(也称阈值 为死区电压或门槛电压 也称阈值 反向饱和电流IR 。如图中 （ OC′） 锗管约为0.2~0.3V,如图中 见图中OC（ 如图中AB(A′B′) 反向饱和电流 段,见图中 锗管约为 ） 中CD(C′D′)段 见图中 电压),硅管约为 硅管约为0.5V,锗管约为 锗管约为0.1V, 10 电压 硅管约为 锗管约为 段。 段。 如图中OA(OA′)段。 如图中 段 5
二极管基础知识点总结初中
二极管基础知识点总结初中一、二极管的结构二极管由P型半导体和N型半导体材料组成。
P型半导体具有正电荷载流子（空穴），N型半导体具有负电荷载流子（电子）。
当P型半导体和N型半导体通过PN结垂直的连接在一起，就形成了二极管结构。
二、二极管的工作原理1. PN结的形成当P型半导体和N型半导体连接在一起形成PN结时，P型半导体中的少数载流子（空穴）会向N型半导体扩散，N型半导体中的少数载流子（电子）也会向P型半导体扩散，形成空间电荷区。
2. 二极管导通状态当二极管的P端加正电压，N端加负电压时（正电压），电场的作用下，空间电荷区变窄，少数载流子得以跨越空间电荷区，PN结上游电压升高，二极管PN结变窄，载流子数量增多，导通电阻减小，从而使电流得以流通，此时二极管处于导通状态。
3. 二极管截止状态当二极管的P端加负电压，N端加正电压时（反电压），电场的作用下，空间电荷区变宽，形成了势垒，少数载流子不能越过势垒，从而不能进行导通，此时二极管处于截止状态。
三、二极管的特性1. 导通特性二极管具有导通方向和截止方向，正向电压下导通，反向电压下截止。
2. 截止电压二极管的截止电压是指当二极管处于截止状态时，需要加上的反向电压。
不同类型的二极管截止电压会有所差异。
3. 峰值逆压二极管在反向电压作用下，会导致PN结击穿，产生较大的反向电流。
此时二极管的反向电压达到最大值，称为峰值逆压。
4. 正向压降二极管在导通状态下，会有一个固定的正向压降，称为二极管的正向压降。
四、二极管的应用1. 整流二极管可以将交流电信号转换为直流电信号，实现整流功能。
在电源供电、电子设备中或者无线电调制解调中都有广泛应用。
2. 限流二极管可以通过控制导通和截止，实现对电流的限制和控制。
3. 信号检测二极管能够对高频信号进行检测，其正向压降和反向电压特性可满足快速开关要求。
4. 发光二极管发光二极管是利用P型半导体和N型半导体的复合辐射发出光的特性制成的，可以作为光源使用。
有关二极管的知识点总结
有关二极管的知识点总结一、二极管的基本原理1. PN结的形成二极管是由P型半导体和N型半导体按照一定的结构组合而成的。
P型半导体与N型半导体之间的结合称为PN结。
在形成PN结的过程中，由于P型半导体与N型半导体之间存在电子和空穴的扩散运动，使得PN结的两侧形成电场。
当PN结两侧的电场达到平衡状态时，就形成了二极管的基本结构。
2. PN结的导通与截止在二极管中，当PN结两侧的电场受到外加电压的影响时，会发生两种状态：导通和截止。
当外加电压为正向电压时，会使得PN结两侧的电场受到压制，从而形成低电阻通道，使得电流流过二极管，这个状态称为导通状态。
而当外加电压为反向电压时，会使得PN结两侧的电场增强，形成高电阻通道，导致电流无法通过二极管，这个状态称为截止状态。
3. PN结的特性PN结在导通与截止状态下的特性也称为二极管的特性。
在导通状态下，二极管的阻值很小，能够使得电流流过；而在截止状态下，二极管的阻值很大，使得电流无法通过。
根据二极管导通与截止的特性，可以实现二极管的整流、限流、稳压等功能。
二、二极管的结构1. 硅二极管硅二极管是由P型硅半导体和N型硅半导体组成的。
硅二极管的导通电压一般在0.6V左右，具有较高的导通能力和耐压能力，因此在工程中广泛应用。
2. 锗二极管锗二极管是由P型锗半导体和N型锗半导体组成的。
锗二极管的导通电压一般在0.3V左右，具有较低的导通能力和耐压能力，因此在工程中应用的较少。
三、二极管的特性1. 正向导通特性二极管的正向导通特性是指当二极管两端加上正向电压时，导通电流与电压之间的关系。
在正向导通特性下，二极管的导通电压一般在0.6V左右，此时二极管的正向电流随着电压的增大而增大。
2. 反向截止特性二极管的反向截止特性是指当二极管两端加上反向电压时，导通电流与电压之间的关系。
在反向截止特性下，二极管的截止电压一般在5V以上，此时二极管的反向电流随着电压的增大而急剧增大。
3. 正向导通时间与反向恢复时间正向导通时间是指二极管从截止状态向导通状态转换所需要的时间；反向恢复时间是指二极管从导通状态向截止状态转换所需要的时间。
二极管三极管的基础知识
二极管三极管的基础知识二极管和三极管是电子领域中常见的两种元件，它们在电路中起着重要的作用。
本文将从二极管和三极管的基础知识入手，介绍它们的结构、工作原理以及在电子设备中的应用。
一、二极管的基础知识二极管是一种具有两个电极的半导体器件，通常由P型半导体和N 型半导体组成。
它的主要作用是允许电流在一个方向上流动，而阻止电流在另一个方向上流动。
二极管的一个电极称为阳极（Anode），另一个电极称为阴极（Cathode）。
二极管的工作原理是基于PN结的特性。
PN结是指P型半导体和N 型半导体的结合处。
当P型半导体的电子与N型半导体的空穴相遇时，会发生电子与空穴的复合，形成一个带电的区域，这个区域被称为耗尽区。
在耗尽区的两端会形成一个电势差，这个电势差被称为势垒。
当二极管正向偏置时，即阳极连接正极，阴极连接负极，势垒将变得较小，电流可以流过二极管。
而当二极管反向偏置时，即阳极连接负极，阴极连接正极，势垒将变得较大，电流无法流过二极管。
二极管有很多种不同的类型，例如常用的正向工作电压为0.7伏的硅二极管和正向工作电压为0.3伏的锗二极管等。
它们在电子设备中广泛应用，如整流器、稳压器、电压调节器等。
二、三极管的基础知识三极管是一种具有三个电极的半导体器件，通常由P型半导体、N 型半导体和另一种掺杂物较少的P型半导体组成。
它的主要作用是放大电流和控制电流。
三极管的三个电极分别为基极（Base）、发射极（Emitter）和集电极（Collector）。
基极用于控制电流，发射极用于发射电子，集电极用于收集电子。
三极管有两种类型，NPN型和PNP型，它们的构造和工作原理基本相同，只是P型半导体和N型半导体的位置相反。
三极管的工作原理是基于PNP结和NPN结的特性。
当三极管的基极电流较小时，三极管处于截止区，电流无法通过三极管。
当基极电流增大时，会使三极管进入饱和区，电流可以从发射极流向集电极。
三极管的放大作用是通过控制基极电流来实现的，当基极电流变化时，发射极到集电极的电流也会相应变化。
半导体二极管的基本原理及应用
半导体二极管的基本原理及应用半导体二极管是一种最简单的电子器件，它在现代电子技术中起着至关重要的作用。
本文将介绍半导体二极管的基本原理、工作方式以及常见的应用。
1. 基本原理半导体二极管由N型半导体和P型半导体组成，其中N型半导体富含自由电子，而P型半导体则富含空穴。
当两种半导体材料通过P-N结（P-N Junction）连接时，便形成了一个二极管。
P-N结的形成是通过掺杂过程实现的，也即将掺杂少量的杂质元素（如硼、磷等）加入到纯净的半导体材料中。
半导体二极管正常工作时，其中的P区域称为“阳极”或“正极”，而N区域则称为“阴极”或“负极”。
在正向偏置情况下，即阳极电压高于阴极，电子从N区域进入P区域，而空穴从P区域进入N区域。
这使得电流流过二极管，形成正向导通。
相反，在反向偏置情况下，即阳极电压低于阴极，由于P-N结的电子云和空穴云相互吸引，电流被阻止，二极管呈现高阻抗状态，称为反向截止。
2. 工作方式半导体二极管具有直流和交流两种工作方式。
在直流工作中，二极管起到整流器的作用，将交流信号转化为直流信号。
在正向偏置时，直流电流通过二极管，而在反向偏置时，几乎没有电流通过。
这一特性使得二极管非常适合用于电源电路的整流器。
在交流工作中，二极管被用作开关或者调制器件。
通过正向偏置或反向偏置，可以实现二极管的导通和截止。
当二极管处于导通状态时，信号可以流过，而在截止状态时，信号被阻断。
这使得二极管在数字与模拟信号处理系统中发挥重要作用，例如在计算机中的逻辑门电路和通信系统中的调制解调器。
3. 应用领域半导体二极管广泛应用于各种电子设备和领域，下面是几个典型的应用示例：3.1 整流器我们在家庭中常用的电源适配器和电池充电器中常会见到二极管的身影。
在这些设备中，二极管被用作整流器，将交流电转换为直流电，以供电子器件正常工作。
由于二极管具有单向导通特性，可以保证电流仅在一个方向上流动，从而实现直流电的获取。
3.2 发光二极管（LED）发光二极管（LED）是一种将电能转换为光能的电子器件。
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分析举例：含非线性单口的电阻性电路——二极管电路
右图电路中，存在恒压电源E和时变 电压源uS(t)。在实际应用中，时变电源相 当于信号，直流电源提供偏置。 • 应用基尔霍夫电路定律： R E
iD (t )
D
E + uS(t) = R iD(t) + uD(t)
• 二极管的特性曲线如图所示。 假设可以表征为：
结电容： C j Cb Cd
结电容并非常量，而是与外加电压有关，属非线性电容。 由于Cj的存在，若结外加电压的频率高到一定程度，PN就会失去 单向导电性！
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补充知识：半导体基础
• PN结 反向击穿
齐纳击穿： 材料参杂浓度较高的PN结的阻挡层很薄。当反向电压达到一定
数值时，在强电场的作用下，由于隧道效应，会激发产生大量自由电子-空穴 对，使PN结反向电流剧增，呈现反向击穿现象。这种击穿现象称为齐纳击穿， 也称为场致击穿。
uD
iD
UON 称为开启电压
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1.1 二极管的基本特性
• 半导体二极管的伏安特性
电阻性元件的电流与端电压间的关系称为伏安特性。 i g (u ) 我们以1N4001型Si半导体二极管为例，测试研究其伏安特性。 反向特性测试数据 反向特性曲线
反向特性测试电路
R E
V μA
D
D为被测二极管 R为限流电阻
uS (t )
uD (t )
iD
iD = g(uD)
• 联立上述两式，有
二极管 特性曲线 i D = g ( u D)
O 这是一个仅以uD(t)为未知量的方程，且该方程对所有时间t 都成立，因此可以逐点地 对于每一个 t 从方程中解出uD(t)，继而解出iD22 (t)。 模拟电路基础课程组
E + uS(t) = R g[uD(t)] + uD(t)
常用半导体器件
何 松 柏
电子工程学院
University of Electronic Science and Technology of China
第一章 常用半导体器件
实例引入----节能照明
今天应用得最 广泛、最节能 的照明器件非 发光二极管（ LED，lightemitting diode ）莫属。
雪崩击穿： 材料参杂浓度较低的PN结的阻挡层较厚，少数载流子在电场作
用下通过耗尽层时的路径较长，在漂移过程中获得的动能较大，并且与半导体 晶格原子碰撞的几率较大。当反向电压达到一定数值时，这种碰撞会使自由电 子-空穴对以雪崩的方式倍增，使PN结反向电流剧增，PN结击穿。 PN结发生电击穿时，一般两种击穿同时存在，击穿电压低于5~6V时，齐 纳击穿为主，高于5~6V雪崩为主。 对于普通二极管，雪崩击穿是主要原因。 利用PN结反向击穿后电流剧增的特点，可以制成稳压二极管。 电压低于 5~6V的稳压管，以齐纳击穿为主，稳压值的温度系数为负；电压高于5~6V的 稳压管，以雪崩击穿为主，稳压值的温度系数为正。 功耗过大时，电子元件结还会因为温度过高而发生所谓的热击穿现象，这 会使元件永久性损坏。 19 模拟电路基础课程组
2
1. 半导体二极管
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
二极管的基本特性 二极管的工艺结构及主要参数 二极管的低频等效模型 二极管应用举例 稳压二极管
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1.1 二极管的基本特性
• 什么是半导体二极管
半导体二极管是用半导体材料制成的电子元器件中的一个大类。 用半导体材料制成PN结，引出两个电极并加以封装，就构成了二极管。 根据所用的半导体，有Si管、Ge管和其它材料的二极管。
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补充知识：半导体基础
• 半导体的重要特性：导电能力可控
热敏性： 温度升高导电能力大为增加 → 热敏元件 光敏性： 光照时导电能力大为增加 → 光敏元件 掺杂性： 掺入一定杂质后，导电类型改变、导电能力大大增加 → 半导体器件
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补充知识：半导体基础
• 本征半导体
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补充知识：半导体基础
• 杂质半导体
N型半导体 多数载流子
空穴比未加杂质时的数目多了 杂质半导体主要靠多数载流子 还是少了？为什么？ 导电。掺入杂质越多，多子浓度越 高，导电性越强，实现导电性可控。
在N型半导体中，多数载流子 是自由电子。 磷(P) 施主原子
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第一章 常用半导体器件
问题引入
发光二极管有什么特点？
单向流动的电流！
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第一章 常用半导体器件
1.半导体二极管
2.场效应晶体管（FET） 3.双极型晶体管（BJT）
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1. 半导体二极管
主要问题： ■二极管的V-I特性
■整流应用
■稳压二极管
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uD
iD
IS 称为反向饱和电流 U(BR)称为击穿电压
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1.1 二极管的基本特性
• 半导体二极管的伏安特性
完整的伏安特性曲线如图，包括导通区、截止区和击穿区。
材料 硅Si 锗Ge
开启电压 0.5V 0.1V
导通电压 0.5~0.8V 0.1~0.3V
反向饱和电流 1µA以下 几十µ A
补充知识：半导体基础
• 半导体中的载流子
承载电流的粒子称为载流子。
外加电场时，带负电的自由电子和 带正电的空穴均参与导电，且运动方向 相反。 由于本征半导体中的载流子数目 很少，故导电性很差。 温度升高，半导体中的载流子浓度 增大，导电性增强。 半导体在热力学温度0K时不导电。
两种载流子
为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？
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补充知识：半导体基础
• PN结 形成
在一片半导体单晶体上制作出P 和N两个区。 在P区和N区的交界处因为浓度差 的原因，P区的多子空穴向N区扩散， N区的多子自由电子向P区扩散，形成 从P区指向N区的多子电流。 扩散到对方区域的多子成为非平衡少子，在运动中与多子复合消失，留下不能 移动的负离子和正离子，从而在P区和N区的交界面附近形成一层很薄的空间电荷区， 产生从N区指向P区的内建电场E。 空间电荷区内的载流子几乎全部被耗尽，因此空 间电荷区又称为耗尽层。空间电荷区所产生的内建电场对多子的扩散有阻碍作用， 所以也称为阻挡层或势垒区。随着空间电荷区变宽，扩散将减弱。 因为热运动，P区和N区中的少子会进入空间电荷区，在内建电场的漂移作用下， 形成方向与多子电流相反的少子电流。 当扩散与漂流达到动态平衡后，空间电荷区不再变宽。 模拟电路基础课程组
伏安特性受温度影响
T（℃）↑→在电流i不变情况下管压降u↓ 半导体具有热敏性。 增大1倍/10℃ 因此，半导体材料制成的二极管的特性会受到温度的影响。 →反向饱和电流I ↑，U ↓
S (BR)
T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移
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1.1 二极管的基本特性
• 半导体二极管电容效应
• 导体、绝缘体、半导体
导体： 银、铜、铝、铁等低价金属元素 其最外层电子很容易脱离原子核的束缚成为自由电子 自由电子在外电场作用下定向移动，形成电流 绝缘体： 惰性气体、橡胶等 其原子的最外层电子受原子核的束缚力很强 只有在外电场强到相当程度时才可能因击穿而变得导电 半导体： 导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体 硅(Si)、锗(Ge)等四价元素和砷化镓(GaAs)是常见的半导体材料 最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间 在半导体中，参与导电的既有自由电子也有价电子
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1.1 二极管的基本特性
• 半导体二极管的伏安特性
正向特性为 指数曲线 反向特性为 横轴的平行线
i IS (e
u UT
1)
UT 是温度的电压当量， 常温下约为26mV。
u UT
若正向电压 u UT，则i ISe
若反向电压u UT，则i IS
二极管最主要的特性：单向导电
电阻性元件的电流与端电压间的关系称为伏安特性。 i g (u ) 我们以1N4001型Si半导体二极管为例，测试研究其伏安特性。 正向特性测试数据 正向特性曲线
正向特性测试电路
R E
V mA
D
D为被测二极管 R为限流电阻
0.000V 0.000μA 0.100V 0.189μA 0.200V 1.496μA 0.300V 10.527μA 0.400V 72.940μA 0.500V 504.126μA 0.535V 1.000mA 0.571V 2.000mA 0.592V 3.000mA 0.600V 3.476mA 0.700V 23.625mA 0.800V 147.375mA 0.900V 663.944mA 1.000V 1.796A
1.2 二极管的工艺结构及主要参数
• 不同工艺结构的二极管
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。
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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1.2 二极管的工艺结构及主要参数
PN结具有电容效应。 为什么PN结有电容效应？(P16) 半导体二极管由PN结构成，当然也就有电容效应。 二极管与所有半导体元器件一样，都有最高工作频率限制！
ui (t ) U m sin t 假设 U m U on
利用PN结的电容效应，可以制成变容二极管。