二极管的结构与功能 (2)

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本征半导体内部没有能够 自由移动的带电粒子，即 载流子，此时本征半导体 呈绝缘特性。
常见本征半导体晶体结构平面示意图
2.在有外部激发能量（如温度升高，光照）时：
共价键内的电子 称为束缚电子
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挣脱原子核束缚的电子称为 自由电子，在本征激发下形 成带负电荷的载流子。
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(3) 应用 限流电阻
直 流 电 压 源
并联式稳压电路
2.变容二极管
二极管的结电容的大小除了与本身结构尺寸和工艺有 关外，还与外加电压有关。
结电容随反向电压的增加而减小，这种效应显著的二极 管称为变容二极管。其特性如图所示。
不同类型的管子，其电 容大小也不同，一般在 5—300pF。
（a) 符号
以上所讨论的PN结处于平衡状态，称为平衡PN结。如在PN结两 端外加不同方向电压，就会破坏原平衡，呈现出单向导电性。
(1) 在PN结外加上正向电压时：
PN结正偏（P(+), N(-)）时，具有较 大的正向扩散电流，呈现低电阻， PN结导通。
(2) 在PN结外加上反向电压时：
PN结反偏（P(-), N (+)）时，仅有 很小的反向漂移电流，呈现高电阻， PN结截止。
半导体 — 一般为四价元素，如：硅（Si）锗（Ge） 等。导电性能介于导体和绝缘体之间。且导电能力 随条件变化。
半导体物质特性：
掺杂特性
掺入杂质则导电率显著增加 半导体器件
温度特性
温度增加使导电率大为增加 热敏器件
光照特性 光照不仅大为增加导电率还可产生电动势 光敏器件、光电器件
1.1.2本征半导体
稳压电路
➢ 齐纳二极管又称稳压管，是用特殊工艺制 造的面结型硅半导体二极管。
(1) 工作原理
❖ 稳压管在反向击 穿时，电流在较 大范围变动而电 压变化不大，故 有稳压特性。
❖ 稳压管的正向V－ I特性和普通二极 管相似。
❖ 稳压管用于稳压 时，需外加反向 电压；作为普通 二极管用时，外 加正向电压。
检波电路
❖ 检波二极管的作用是把调制信号中的音频信 号或是图像信号取出来。工作频率高，多采 用点接触型结构，玻璃封装。
限幅电路
R
+
D1
vi
-
V1+-
D2 +
+--V2
vO
-
vi
V1
0 -V2
t
V2<vi<V1时，D1、D2截止,vo=vi
vO
Vi V1时，D1导通、D2截止,vo=V1 V1
0
t
结论：
PN结加正向电压，即正偏时，有较大的正向扩散电 流，此时PN结电阻小，处于导通状态，此时的正向 电流随着PN结两端的电压增大而增大； PN结加反向电压，即反偏时，只有很小的，不随PN 结两端电压变化的反向饱和电流，此时PN结电阻大， 处于截止状态。 即PN结具有单向导电性能。
二极管
晶体二极管结构及电路符号：
Vi V2时，D2导通、D1截止,vo=V2 -V2
由此 ，电路实现双向限幅功能。
其中：V1为上门限电压， V2为下门限电压。
二极管温度补偿电路
利用二极管的管压降温度特性可以 正确解释VD1在电路中的作用。假 设温度升高，根据三极管特性可知， VT1的基极电流会增大一些。当温 度升高时，二极管VD1的管压降会 下降一些，VD1管压降的下降导致 VT1基极电压下降一些，结果使 VT1基极电流下降。由上述分析可 知，加入二极管VD1后，原来温度 升高使VT1基极电流增大的，现在 通过VD1电路可以使VT1基极电流 减小一些，这样起到稳定三极管 VT1基极电流的作用，所以VD1可 以起温度补偿的作用。
应用：目前在各种家用电器中的电源指 示、电平指示多数都采用发光二极管。
4、光敏二极管
光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器
件。反向电流随光照强度的增加而上升。 I
光敏二极管是在反向电压作
数字式万用表检测 红表笔是(表内电源)正极，黑表笔是(表内电源)负极。
在
挡进行测量，当 PN 结完
好且正偏时，显示值为PN 结两端
的正向压降 (V)。
反偏时，显示 。
四 ：二极管在电路中的应用
钳位电路
钳位电路的作用是将周期性变化的波形的顶 部或底部保持在某一确定的直流电平上。
利用二极管正向导通压降相对稳定，且数 值较小(有时可近似为零)的特点，来限制电 路中某点的电位。
正极
PN
负极
晶体二极管的主要特性：单方向导电特性
PN结正偏（P接+、N接-），D导通。 即
PN结反偏（N接+、P接-） ，D截止。
主要用途：用于整流、开关、检波电路中。
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
1. 极性判别
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
触丝
半导体片
2. 二极管的检测
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+4
+4
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留下的空位称为空穴，成为 带正电荷的载流子。
本征半导体的载流子在 外加电场的作用下可定 向移动形成漂移电流。
1.1.3杂质半导体
掺入杂质越多，导电性能越强
杂质半导体
N（电子）型半导体
(掺入的五价元素如P、Se等)
P（空穴）型半导体
(掺入的三价元素如B、Al、In等)
2. PN结的单向导电性
课题一 半导体器件
1.1 半导体器件的基础知识 1.2 半导体二极管 1.3 半导体三极管 1.4 场效应管
1.1 半导体器件的基础知识
1.1.1半导体材料
物质按导电性能可划分为：
导体 — 一般为低价元素，如铜、铁、铝等金属元 素。导电率为105量纲级。导电能力强。
绝缘体 — 一般为高价元素，如：橡胶、云母、 塑料等。导电率为10-22~10-14 量纲级。导电能力弱。
(b)特性曲线
可通过控制直流电压， 来改变电容的大小，改变 谐振回路的谐振频率。
用作调谐回路、振荡电路、锁相环路， 常用于电视机高频头的频道转换和调谐 电路
3、发光二极管
把电信号转换为光信号的二 极管，以电磁波辐射形式向 外发光。由于电磁波的波长 不同，其可见度也不同，能 发出红、绿、橙等单色或多 色光。
本征半导体：
完全纯净、结构完整的半导体晶体被称为本征半导体。 •本征半导体在物理结构上呈单晶体形态。（见左下图）
常用的本征半导体：硅（Si），锗（Ge）
Ge +32 2 8 18 4
本征半导体的晶体结构
+4
Si +14 2 8 4
常见本征半导体的原子结构简化模型
本征半导体的导电特性:
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+4
1.在T=0K，且无外 部激发能量时：