第一章 晶体二极管的使用
第1章 晶体二极管
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
束缚电子
+4
在绝对温度T=0K时， 时 在绝对温度 所有的价电子都被共价键 紧紧束缚在共价键中， 紧紧束缚在共价键中，不 自由电子， 会成为自由电子 会成为自由电子，因此本 征半导体的导电能力很弱 接近绝缘体。 ，接近绝缘体。
+4
+4
+4
+4
空穴
+4
自由电子
+4
+4
N 区中空穴 浓度分布
极间电容（结电容） 极间电容（结电容）
Ln
x
Lp
电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来
1.3 晶体二极管电路的分析方法 一、晶体二极管模型
结构
二极管 = PN结 + 管壳 + 引线 结
P N
符号
+
阳极
阴极
1. 二极管结构
PN结面积小，结电容小， 结面积小，结电容小， 结面积小 用于检波和变频等高频电路
PN结具有单向导电性 结具有单向导电性
动画演示1 动画演示1 动画演示2 动画演示
3. PN结的伏安特性 . PN结的伏安特性 根据理论推导，PN结的伏安特性曲线如图 根据理论推导，PN结的伏安特性曲线如图
IF（多子扩散） 多子扩散） 反向饱和电流 反向击穿电压 正偏
反偏 反向击穿 IR（少子漂移） 少子漂移） 自学：PN结的击穿特性 （P18） 思考：温度升高时，曲线有何变化？
si
Ge Ge
+4 +4
硅原子
第1章晶体二极管(1)
N型硅
扩散电流密度：
J pd dp( x ) qDp dx
载流子浓度 n0 p0
n(x)
p(x)
J nd
x
dn( x ) ( q ) Dn dx
20
扩散电流是半导体的特有电流。
小结
1.半导体依靠自由电子和空穴两种载流子导电。 本征半导体 存在本征激发和复合，两种载流子电子 和空穴成对出现，其浓度随温度升高迅速增大。
16
四、杂质补偿原理 实际在制作晶体管时，往往是在一种杂质 半导体中掺入浓度更高的另一种杂质。
当NdNa: 本征
当Nd>Na: N型
当Nd<Na: P型
当|Nd-Na|>>ni, 则为杂 质半导体；否则应视为 本征半导体。
17
第1章
晶体二极管
1.1.3 两种导电机理——漂移和扩散
一、漂移与漂移电流
|V反| ，速度 ，动能 ，碰撞。 PN 结掺杂浓度较高(l0 较窄) 发生条件 外加反向电压较小(< 6 V) 齐纳击穿 形成原因： 场致激发。
|V | ，E
，场致激发。
34
第1章
晶体二极管
击穿电压的温度特性
雪崩击穿电压具有正温度系数。
因为 T 载流子运动的平均自由路程 来自外电场的能量 V(BR)。
反向饱和电流
导通电压
30
正向：当V>0,V>>VT(大几倍)时，
I I S (e
V /VT
)
V VT ln I / I S
例：当I2=10I1时，V2=V1+26ln10=V1+60mV 思考：把一个1.5V的干电池直接接到二极 管两端（正偏），会不会发生什么问题？ 反向：当V<0,|V|>>VT(大几倍)时，
第1章晶体二极管教案
授课主要内容或板书设计课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤一、晶体二极管1、几个基本概念（1）什么叫半导体？（2）有哪两种杂质半导体？（3）在半导体中有哪两种导电的物质？（4）P型半导体和N型半导体中多数载流子分别是什么？（5）什么叫PN结？将 P 型半导体和 N 型半导体使用特殊工艺连在一起，则二者之间的特殊导电薄层叫作 PN 结。
2、PN结的特性（就是二极管的特性）PN 结具有单向导电特性：P 区接电源正极，N 区接电源负极，PN 结导通，有电流通过；P 区接电源负极，N 区接电源正极，PN 结截止，没有电流通过也就是说：（1)正极电位＞负极电位，二极管导通；(2)正极电位＜负极电位，二极管截止。
即二极管正偏导通，反偏截止。
这一导电特性称为二极管的单向导电性。
[例 1.1.1] 图 1.1.1 所示电路中，当开关 S 闭合后，、两个指示灯，哪一个可能发光？图1.1.1[例1.1.1]电路图解：由电路图可知，开关 S 闭合后，只有二极管正极电位高于负极电位，即处于正向导通状态，所以指示灯发光。
3、二极管的伏安特性（1）．正向特性【1】正向电压小于门坎电压时，二极管V截止，正向电流；其中，门坎电压（截止电压）【2】正向电压时，二极管 V 导通，正向电流从零随端电压增加，开始增加较为缓慢，以后急剧增大。
此时二极管 V 两端电压基本恒定：特点：正偏时电阻小，具有非线性。
（2）．反向特性【1】反向电压小于某一电压值时，反向电流很小，且近似为常数，其值称为反向饱和电流。
【2】反相电压大于时，I R剧增，此现象称为反向电击穿。
对应的电压值称为反向击穿电压。
特点：反偏时电阻大，并存在电击穿现象。
4、二极管的测量（a）正向电阻很小（约在几百欧到几千欧）（b）测出反向电阻大（大于几百千欧）若两次测得的阻值都很小，表明管子内部已经短路，若两次测得的阻值都很大，则管子内部已经断路。
课堂练习：1、如把一发光二极管直接接到1.5V的电源上会出现什么现象？讨论：如加的是反向电压，不亮如加的是正向电压，闪一下就会歇灭，为什么？2 当晶体二极管的 PN 结导通后，则参加导电的是（）。
晶体二极管及其应用
模块1 晶体二极管及其应用【任务导入】随着科学水平的提高，新颖的电子产品不断涌现，如大家熟悉的手机、平板电脑、数码相机等。
它们的出现极大地丰富了我们的文化娱乐生活，这些电子产品都要求电源提供稳定且符合规定数值要求的直流电压。
常用的供电方式有两种：一种是使用市电的直流低压电源，另一种是使用干电池。
干电池又有一次性干电池和可充式干电池之分。
可充式干电池具有可以重复使用的特点，学习本模块内容后，我们可以制作充电器，既能对两节5号或7号可充干电池充电，又能在输出插口中输出一稳定的直流电压，电压的范围为1.5～6V，可自由选择，最大输出电流约为200mA。
导入图1-1所示为充电器的实物图。
导入图1-1 充电器实物图1晶体二极管的使用✧通过实验或演示，了解晶体二极管的单向导电性。
了解晶体二极管的结构、电路符号、引脚判别、伏安特性、主要参数，能在实践中合理使用晶体二极管。
✧了解硅稳压管、发光二极管、光电二极管、变容二极管等特殊二极管的外形、特征、功能和实际应用。
能用万用表判别二极管极性和质量优劣。
晶体二极管简称二极管，是电子器件中最普通、最简单的一种，其种类繁多，应用广泛。
全面了解、熟悉晶体二极管的结构、电路符号、引脚、伏安特性、主要参数，有助于对电路进行分析。
认识各种二极管的外形特征，对它们有个初步的印象，并熟悉各类二极管的电路符号。
电路符号是电子元器件在电路图中“身份”的标记，它包含大量的识图信息，我们必须牢牢掌握它。
电子技术基础与技能（电气电力类）（第2版）2一、半导体及PN 结半导体器件是在20世纪中期开始发展起来的，具有体积小、重量轻、使用寿命长、可靠性高、输入功率小和功率转换效率高等优点，在现代电子技术中得到了广泛的应用。
1．半导体的基本特性在自然界中存在着许多不同的物质，根据其导电性能的不同大体可分为导体、绝缘体和半导体三大类。
通常将很容易导电、电阻率小于10-4Ω·cm 的物质，称为导体，例如铜、铝、银等金属材料；将很难导电、电阻率大于1010Ω·cm 的物质，称为绝缘体，例如塑料、橡胶、陶瓷等材料；将导电能力介于导体和绝缘体之间、电阻率在10-4～1010Ω·cm 范围内的物质，称为半导体。
第一章 晶体二极管及应用电路
第一章晶体二极管及应用电路§1.1 知识点归纳一、半导体知识1．本征半导体·单质半导体材料是具有4价共价键晶体结构的硅（Si）和锗（Ge）（图1-2）。
前者是制造半导体IC的材料（三五价化合物砷化镓GaAs是微波毫米波半导体器件和IC的重要材料）。
·纯净（纯度>7N）且具有完整晶体结构的半导体称为本征半导体。
在一定的温度下，本征半导体内的最重要的物理现象是本征激发（又称热激发或产生）（图1-3）。
本征激发产生两种带电性质相反的载流子——自由电子和空穴对。
温度越高，本征激发越强。
+载流子。
空穴导电的本质是价电子依次填补本征晶格·空穴是半导体中的一种等效q+电荷的空位宏观定向运动（图1-4）。
中的空位，使局部显示q·在一定的温度下，自由电子与空穴在热运动中相遇，使一对自由电子和空穴消失的现象称为载流子复合。
复合是产生的相反过程，当产生等于复合时，称载流子处于平衡状态。
2．杂质半导体·在本征硅（或锗）中渗入微量5价（或3价）元素后形成N型（或P型）杂质半导体（N型：图1-5，P型：图1-6）。
·在很低的温度下，N型（P型）半导体中的杂质会全部电离，产生自由电子和杂质正离子对（空穴和杂质负离子对）。
·由于杂质电离，使N型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴，而P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。
·在常温下，多子>>少子（图1-7）。
多子浓度几乎等于杂质浓度，与温度无关；两少子浓度是温度的敏感函数。
·在相同掺杂和常温下，Si的少子浓度远小于Ge的少子浓度。
3．半导体中的两种电流在半导体中存在因电场作用产生的载流子漂移电流（这与金属导电一致）；还存在因载流子浓度差而产生的扩散电流。
4．PN结·在具有完整晶格的P型和N型材料的物理界面附近，会形成一个特殊的薄层——PN 结（图1-8）。
第1章晶体二极管及其整流电路
由波形图可见，v2 一 周期内，两组整流二极管
轮流导通产生的单方向电
流 i1 和 i2 叠加形成了 iL。 于是负载得到全波脉动直
流电压 vL。
桥式整流电路工作波形图
3．负载和整流二极管上的电压和电流
(1)负载电压 VL
(2)负载电流 IL
VL 0.9V2
IL
VL RL
0.9V2 RL
1.1.2 PN 结
二极管由半导体材料制成。
PN 结的形成
1．半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间的一种物质。 如硅(Si)或锗(Ge)半导体。
半导体中，能够运载电荷的的粒子有两种：
自由电子：带负电 空穴：带与自由电子等量的正电
均可运载电荷——载流子
载流子：在电场的作用下定向移动的自由电子和空穴， 统称载流子，如图 所示。
本章学习目标
1. 理解半导体的基本常识，掌握 PN 结的单向导电性。
2. 熟悉晶体二极管的外形、图形符号、文字符号。
3. 掌握晶体二极管的伏安特性和参数，会用万用表检 测二极管。
4. 理解整流的含义，清楚典型的整流电路类型，能分析其 工作原理，能进行相应的计算。
5. 理解滤波的概念，能清楚整流滤波器件和常用的滤波 方式，掌握滤波的电路形式，理解电容滤波及电感滤 波的工作原理，了解选择滤波电容的选择要求。
解 因为 VL = 0.9V2
所以
V2
VL 0.9
60 V 0.9
66.7 V
流过二极管的平均电流
IV
1 2
IL
1 2
4A 2A
二极管承受的反向峰值电压
VRM 2V2 1.41 66.7 94 V
查晶体管手册，可选用整流电流为 3 安培，额定反向工作 电压为 100 V 的整流二极管 2CZ12A(3 A/100 V)4 只。
项目1 晶体二极管及其应用
图1.22 变容二极管的符号
单相整流滤波电路
• • • • 凡是电子仪器，必须使用直流电才能工作。在生活中用到的许多家用电器，都是 采取把交流电变成直流电再供给电路工作的。利用二极管的单向导电性，就可以 把交流电变成直流电，供给电子仪器和许多家用电器使用。 把单相交流电变成直流电的电路叫做单相整流电路。单相整流电路又有半波整流、 全波整流、桥式整流和倍压整流电路四种方式。 电路连接 电路连接如图1.23所示。
图1.7 常见二极管的外形和通用符号
二极管的结构按PN结的制造工艺方式可分为点接触型、面接触型和平面型几种。 点接触型二极管PN结的接触面积小，不能通过很大的正向电流和承受较高的反向 电压，但它的高频性能好，适宜于在高频检波电路和小功率电路中使用；面接触 型二极管PN结的接触面积大，可以通过较大电流，能承受较高的反向电压，适宜 于在整流电路中使用。平面型二极管适宜用作大功率开关管，在数字电路中有广 泛的应用。二极管结构的示意图和外形如图1.8所示。
• •
•
•
③判别制作二极管的材料是硅还是锗 制作二极管的材料一般使用单晶硅或者是单晶锗，这两种材料制作的二极管在导 通时压降不同，硅材料二极管的正向导通压降大约是0.6V～0.7V，锗材料二极管 的正向导通压降大约是0.1 V～0.3V 。 可以用数字万用表直接测量出二极管的材料，将数字式万用表的挡位选在测量二 极管的挡位上，当表的屏幕上有数字显示但不是“1”时，此时表上显示的数值就 是二极管的正向导通压降，根据显示的数值大小，马上就能判断出该二极管的材 料。 也可以将二极管接在一个电源回路中，如图1.2所示。合上电源开关，二极管处于 导通状态，这时用万用表测出二极管两端的正向压降值,即可判断出该二极管的材 料。
图1-5 PN 结的形成
电子线路_精品文档
电子线路第一章晶体二极管和二极管整流电路一、填空1、晶体二极管加一定的（正向）电压时导通，加（反向）电压时（截止）这一导电特性称为二极管的（单相导电）特性。
2、不加杂质的纯净半导体称为（本征半导体）。
3、P型半导体它又称为（空穴）型半导体，其内部（空穴）数量多于（自由电子）数量。
4、加在二极管两端的（电压）和流过二极管的（电流）间的关系称为二极管的（伏安特性）。
5、把（交流）电转换成（直流）电的过程称为整流。
6。
直流电的电路称为二极管单相整流电路，常用的有（单相半波整流）、（单相桥式整流）和（倍压整流）电路。
7。
三极管工作在放大区时，通常在它的发射结加（正向）电压，集电结加（反向）电压。
8。
三极管在电路中的三种基本连接方式是（共发射极接法）、（共基极接法）、（共集电极接法）。
9。
晶体二极管的主要参数有（最大整流电流IFm）、（最高反向工作电压VRm）、（反向漏电流IR）。
10。
导电能力介于（导体）和（绝缘体）之间物体称为半导体。
11、在半导体内部，只有（空穴）和（自由电子）两种载流子。
12、一般来说，硅晶体二极管的死区电压应（大于）锗晶体二极管的死区电压。
13、当晶体二极管的PN结导通后，则参加导电的是（既有少数载流子，又有多数载流子）。
14、用万用表测晶体二极管的正向电阻时，插在万用表标有+号插孔中的测试表笔（通常是红色表笔）所连接的二极管的管脚是二极管的（负）极，另一电极是（正）极。
15、面接触性晶体二极管比较适用（大功率整流）16。
晶体二极管的阳极电位是-10V，阴极电位是-5V，则晶体二极管处于（反偏）17。
用万用表欧姆档测量小功率晶体二极管性能好坏时，应把欧姆档拨到（R1K档）18。
当硅晶体二极管加上0。
3V正向电压时，该晶体管相当于（阻值很大的电阻)19。
晶体二极管加（反向）电压过大而（击穿），并且出现（烧毁）的现象称为热击穿20。
晶体二极管在反向电压小于反向击穿电压时，反向电流（极小）；当反向电压大于反向击穿电压后，反向电流会急速（增大）21、二极管的正极又称（阳）极，负极又称（阴）极。
1.5 晶体二极管的应用
第 1 章 晶体二极管
1.5 晶体二极管的应用
晶体二极管的应用
单向导电性 反向击穿特性
构成 整流电路 稳压电路 限幅电路 钳位电路
整流与稳压电路
电源设备组成框图：
v i
v i
电源 变压器
v1
t
t
整流 电路
滤波 电路
稳压
v
电路
o
1． 电源变压器：改变电压值通常为降压
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
采用稳压管的 双向限幅电路
VOmin
限幅特性
限幅电路和钳位电路
双向限幅电路分析
（1） vi > V1 时，D1 导通、D2 截止，vo = V1
限幅电路和钳位电路
双向限幅电路分析
vi
vo
V1
V1
O
tO
t
-V2
-V2
（1） vi > V1 时，D1 导通、D2 截止，vo = V1 （2）-V2 vi V1 时，D1、D2 截止，vo = vi （3）vi < -V2 时，D2 导通、D1 截止，vo = V2 由此 ，电路实现双向限幅功能。
大信号等效电路分析法（直流、大信号） 小信号等效电路分析法（交流）
各分析法 分析步骤
应用: 整流（单向导电） 、稳压（反向击穿） 、限幅、钳位等
谢谢观看！
平均值：
注：
D
+
+
vi R vO
--Leabharlann viVimO
t
vO
Vim
VO
O
t
整流与稳压电路
二、稳压电路
反向击穿特性 十分陡峭
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第一章晶体二极管及其应用检测题
姓名：______________ 班级：______________
电子技术部分
一、填空题（每空1分，共15分）
1、半导体具有_______、_______、_______三大特性。
2、二极管具有_______特性，即加上_______偏时导通，加上_______偏压时截止。
3、将交流电变成__________的过程称为整流。
整流是利用二极管的_______来实现。
4、已知一整流桥堆上标有“QL1A/200”,其中1A表示_________________，200表示
____________________。
5、根据下列符号，写出二极管的名称
_________ __________ _________ __________ __________
二、判断题（每题2分，共10分）
1、常用的半导体材料只有硅材料（）
2、光敏二极管就是利用半导体的光敏特性制成的( )
3、二极管电压击穿后就已经损坏了（）
4、电感滤波电路输出波形比电容滤波电路输出波形更平滑，但输出电压却比电容滤波
要低得多（）
5、在测量二极好坏和判断引脚时，应将万用表打到R×10KΩ档（）
三、选择题（每题3分，共12分）
1、在测量二极管好坏时，测得二极管的正、反向电阻都比较大，表示二极管（）
A、断路
B、击穿
C、质量差
D、质量好
2、稳压管就是利用二极管的（）特性来稳压的
A、正向特性
B、单向导电性
C、反向击穿特性
D、都不是
3、电容滤波电路是利用电容的（）进行滤波的
A、充电原理
B、放电原理
C、充放电有的是
D、端电压不变
4、已知一桥式整流电路的输入次级电压的有效值U2=10V，则其输出电压U0=（）
A、4.5V
B、9V
C、12V
D、14V
三、作图题（5分）
要据以下电路图，连接实物图
三、计算题（8分）
在如图所示电路中，已知次级电压的有效值U2=10V，负载RL=1KΩ
求：(1)当开关S断开时，该电路为什么电路？输出电压U0和输出电流I0是多少？
(2)当开关S闭合时，该电路为什么电路？输出电压U0和输出电流I0是多少？
电子测量部分
一、填空（22分）
1.被测量的真实值与测量值的偏差叫_______________。
2.如果测得20KΩ电阻的测量值为19.5KΩ，测量的绝对误差为_______________,测量的相对误差位_______________。
3.测量时选择量程的原则是：使指针的偏转位置尽可能处于满度值的_______________以上区域。
4.电子测量按测量的方法分类
为、和
三种
5.在确定的测试条件下，采用某种测量方法和某种测量仪器所出现的固有误差称为_______________,在确定的测试条件下，采用某种测量方法和某种测量仪器所出现的固有误差称为都以不可预知的方式变化的误差称为_______________________。
6.在APS3003S稳压电源的面板上，标有C.C的指示灯亮，表示_______________,标有C.V 的指示灯亮，表示______________。
二、选择题（10分）
1.根据测量误差的性质和特点，可以将其分为( )三大类。
A、系统误差、随机误差、粗大误差
B、固有误差、工作误差、影响误差
C、绝对误差、相对误差、引用误差
D、稳定误差、基本误差、附加误差
2.下列测量中属于间接测量的是（）
A、用万用欧姆挡测量电阻
B、用电压表测量已知电阻上消耗的功率
C、用逻辑笔测量信号的逻辑状态
D、用电子计数器测量信号周期
3.要测量一个10V左右的电压，手头有两块电压表，其中一块量程为150V，1.5级，
另一块为15V，2.5级，问选用哪一块合适？（）
A、两块都一样
B、150V，1.5级
C、15V，2.5级
D、无法进行选择
4.下列测量中属于电子测量的是（）
A、用天平测量物体的质量
B、用水银温度计测量温度
C、用数字温度计测量温度
D、用游标卡尺测量圆柱体的直径
5.下列属于电子测量仪器最基本的功能是（）
A、电压的测量
B、电阻的测量
C、频率的测量
D、测量结果的显示
三、判断题（10分）
1.用数字万用表对某电阻的阻值进行测量是电子测量。
﹙﹚
2.20×102是4位有效数字。
﹙﹚
3.通过多次测量取平均值的方法可减少随机误差对测量结果的影响。
﹙﹚
4.在使用稳压电源时，要先接入负载，再按负载要求调整电压。
﹙﹚
5.指针万用表中黑表笔接内部电池的负极，红表笔接内部电池的正极（）
四、计算题(8分)
1. 用量程是10mA的电流表测量实际值为8mA的电流，若读数是8.15mA，试求测量的绝对误差、示值相对误差和引用相对误差。