电子线路(清华大学出版社,董尚斌主编)第 1 章.1二极管基础知识
电子入门基础知识之二极管
电子入门基础知识之二极管本文章主要介绍二极管的特性及使用方法，属于电子行业的基础知识，希望能对初学者和电子爱好者起到一定的帮助作用，介绍的内容可能比较浅，还希望大神和前辈多提指导意见。
二极管是电子设计中经常用的电子元器件，二极管有哪些特性、该怎么使用？今天简单介绍一下。
1. 什么是二极管二极管属于半导体，是由N型半导体和P型半导体构成的，这两种半导体相交的界面上形成PN结。
一个PN结就是一个二极管，P区的引线称为阳极，N区的引线称为阴极。
2. 二极管的特性二极管具有单向导电特性，可以整理为：正向导通，反向截至。
正向导通：当PN结加上正向电压，即P区接电源正级，N区接电源负极时，PN结处于导通状态。
要注意的是二极管正向导通时存在压降。
二极管导通之后，如果用万用表测量二极管的两端，就会发现二极管的两端存在电压，电压的降取决于二极管采用的是锗管还是硅管：锗管的电压降是0.2V左右；而硅管的电压降是0.5V左右。
如果电路上的电压低于二极管正常导通的电压降，则二极管将不能导通。
反向截至：当PN结加上反向电压，即P区接电源负级，N区接电源正极时，PN结处于截至状态。
二极管接反向电压时，存在着一个耐压的问题：如果加在二极管的反向电压过高，二极管受不了，就会击穿，此时二极管不再处于截止状态，而是处于导通状态。
二极管的伏安特性曲线如下：有如下几个参数需要介绍：死区电压：当二极管加正向电压时，电压低于死区电压时，二极管相当于还处于截止状态；电压降：当二极管加正向电压时，且电压高于死区电压时，二极管导通，此时二极管上的电压大小；反向漏电流：当二极管加反向电压时，二极管截止，但是也有部分漏电流通过二极管，称为反向漏气流，这个电流希望越小越好；击穿电压：当二极管加反向电压达到一定时，二二极管由反向截止状态而被击穿导通，此时的反向电压称为击穿电压。
电子元器件的方向及极性辨识请点这里。
电子线路(1) (董尚斌 著) 清华大学出版社 课后答案(1-3章)
h 1-4 在 PN 结两端加反向偏压时，为什么反向电流几乎与反向电压无关？ k 解：PN 结加反偏电压，外加电场与内电场方向相同,PN 结变宽，外加电压
全部降落在 PN 结上，而不能作用于 P 区和 N 区将少数载流子吸引过来。漂移大
. 于扩散，由于在 P 区及 N 区中少子的浓度一定，因而反向电流与反偏电压无关。 w1-5 将一个二极管看作一个电阻，它和一般由导体构成的电阻有何区别？
2
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ni＝2.4×1013cm－3，Na＝3×1014cm－3， Nd＝2×1014cm－3 代入上式得[ ] p=1 2⎢⎣⎡−
(2
−
3) ×1014
+
(2 − 3) ×1014
2
+ 4(2.4 ×1013 )2
⎤ ⎥⎦
= 1.055 ×1014 cm−3
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第1章
低频电子线路习题
课 后 答 案 网
1-1 本征半导体与杂质半导体有什么区别？ 解 ：本征半导体是纯净的，没有掺杂的半导体，本征半导体的导电性能较差 ， 在温度为 0K 时，半导体中没有载流子，它相当于绝缘体。在室温的情况下，由 本征激 发 产 生 自 由 电 子 — 空穴对 ， 并达 到某 一 热平衡 值 ，本 征载流 子浓度
⇒
16V＜VI＜39.3V
5
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1-29 题图 1-29 中给出实测双极型三极管各个电极的对地电位，试判 定
这些三极管是否处于正常工作状态？如果不正常，是短路还是断路？如果正常，
解 ：万用表测量电阻时，实际上是将流过电表的电流换算为电阻值刻在表盘 上，当流过电表的电流大时，指示的电阻小，测量时，流过电表的电流由万用表 的内阻和二极管的等效直流电阻之和联合决定。
(整理)电子线路教案第一章
教学内容 1.1 晶体二极管教学目的1．熟识二极管的外形和符号2．掌握二极管的单向导电性3．理解二极管的伏安特性、理解二极管的主要参数4．会检测二极管教学重点二极管的单向导电性教学难点二极管的反向特性教学课时2课时教学方法讲授法教学过程课程导入主要内容引入1．观察二极管的外形2．得出共性特征：具有两个电极，将其拉入电路中会出现何种特性呢？3．演示实验（1）实验电路（2）现象灯亮或不亮，说明电路导通或不通。
结论：有一类器件能单方向导电，这类器件是晶体二极管。
1.1.1晶体二极管的单向导电性1．结构：一个是正极，一个是负极2．符号：3．文字：V4．结论：a．外加电压为正极高电位，负极低电位时二极管导通，正偏。
b．外加电压为负极高电位，正极低电位时，二极管截止，反偏。
单向导电性：晶体二极管加一定正向电压时导通，加反向电压时截止。
随堂练习判断二极管是否导通1.1.2PN结1．本征半导体：不加杂质的纯净半导体，如硅、锗。
2．载流子：半导体中存在的两种导电的带电物体。
（1）自由电子：带负电。
（2）空穴：带正电。
特性：在外电场的作用下具有定向移动的效应，能形成电流。
3．P型半导体：在本征半导体中掺三价元素。
空穴数大于自由电子数。
即：多数载流子为空穴，少数载流子为电子。
4．N型半导体：在本征半导体中掺入五价元素。
即：多数载流子为电子，少数载流子为空穴。
注意：无论是P型、N型半导体，其正、负电荷总是相等的，整个半导体保持电中性。
5．PN结采用掺杂工艺，使硅或锗的一边形成P型半导体，另一边形成N型半导体区域，在P区和N区的交界面形成一个具有特殊电性能的薄层，称为PN结。
将PN结加封装成二极管，从P区引出为正极，N区引出为负极。
结论：（1）PN结正向偏置时，电阻很小，导通。
（2）PN结反向偏置时，电阻很大，截止。
教学小结半导体材料：硅、锗→P型、N型→PN结→单向导电性→二极管教学练习1．画一个可使灯发光的二极管电路。
模电第一章半导体基础及二极管电路
vS
if (vS 0) vS
if (vS 0) vS
D1
vS
RL vO
D2
D1
vO
RL vO
D2
D1
RL vO
vS
D2
t
t
D1
RL vO
D2
38
二极管整流电路：全波整流
D4
D1
AC
Line
vS
vO
vS
Voltage
R
t
D2
D3
3
本征半导体及其特性
导 体 (Conductor)
电导率 ＞105 铝、金、钨、铜等金属，镍铬等合金。
半导体 (Semiconductor)
电导率 10-9~ 102 硅、锗、砷化镓、磷化铟、碳化镓、重掺杂多晶硅
绝缘体 (Insulator)
电导率10-22 ~10-14
二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅等
RL VO
当 RL不变时：
Vs
Vo
Vz
I Vo z
IR
VR
Vo 当 Vs 不变时：
# 不加R可以吗？
RL Io IR Vo Iz IR VR
Vo
41
二极管模拟电路：限幅电路（一）
限幅：按照规定的范围，将输入信号波形的一部分传 送到输出端、而将其余部分消去。一般利用器件的开 关特性实现
I evD /VT S
当vD 100mV 时，i IS ，反向电流基本不变
《电子线路》电子教案 第一章_半导体器件
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第一节 晶体二极管
一、半导体的基本知识
1.什么是半导体 半导体，简言之，就是电阻率介于金属和绝缘体之间并有负
的电阻温度系数的物质。用半导体材料做成的器件称为半导 体管，通常也叫做晶体管。
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第一节 晶体二极管
2.半导体的分类 按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类: 硅和锗是最常用的元素半导体 化合物半导体包括Ⅲ-Ⅴ族化合物（砷化镓、磷化镓 等）、
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第一节 晶体二极管
4.二极管的伏安特性曲线 加在二极管两端的电压VD和流过二极管的电流ID的关系曲线
称为伏安特性曲线 (1)二极管的正向特性 曲线如图1-4中第一象限所示，主要特
点是： 正向电压较小时，二极管处于截止状态，OA段，称这一段为
死区 当正向电压超过Vth后，电流随电压迅速增长。正向电流开始
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第一节 晶体二极管
二、PN结合晶体二极管的结构和特性
1.PN结 如果在硅或锗本征半导体中采用掺杂工艺，使半导体的一边
形成P型半导体，另一边形成N型半导体，则在这两种导电性 能相反的半导体交界面上，将形成一个特殊的接触面，称为 PN结。如图1-2 ( a)所示。 将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上，在无外电场 和其他激发作用下，参与扩散运动的多子数目等于参与漂移 运动的少子数目，从而达到动态平衡
急剧增大时管子两端压降变化不大，称为饱和压降
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第一节 晶体二极管
(2)二极管的反向特性 曲线如图1-4中第三象限所示，主要特 点是：
二极管加反向电压时，PN结反偏，形成很小的反向电流IR （3）反向击穿特性 当反向电压增大到超过某一直时，反向电流突然急剧增大，
《电子线路》第一章
《电子线路》第一章晶体二极管及整流电路练习二晶体二极管整流电路班级：姓名：学号：成绩：一、填空题：1、将变成的过程叫做整流。
在单相整流电路中常用的整流形式有、和倍压整流等几种。
2、在整流电路中，文字符号U L表示；U2表示；U RM表示；I L表示；I F表示。
3、选用整流二极管主要考虑的两个参数是和。
4、单相半波整流电路中，若变压器次级电压U2=100伏，则负载两端电压为伏；二极管承受的最大反向电压为伏。
5、市电经半波整流输出的脉动直流电每秒脉动次，经全波或桥式整流输出的脉动直流电每秒脉动次，脉动次数越，就越平稳。
6、如图电路中，R L1两端的电压为伏，R L2两端的电压为伏。
*7、在变压器次级相电压有效值相等的情况下，三相半波整流输出电压是三相桥式整流输出电压的%。
*8、倍压整流电路利用了的充放电作用，只要输入较低的就能输出高于的直流电压，这种整流电路适用于的场合。
*9、在输出电压平均值相等的情况下，三相半波整流电路中二极管承受的最高反向电压是三相桥式整流电路的倍。
*10、接入平衡电抗器L P使双反星形整流电路中的两组三相半波整流电路能，在任一瞬间，两组中各有一个二极管，因此总输出电流平均值相当于单独一组整流电流平均值的倍。
*11、三相桥式整流电路中，在某工作时间内，只有正极电位和负极电位的二极管才导通，每个二极管在一个周期内的导通角均为。
*12、整流二极管的冷却方式有、、三种。
*13、检查硅整流堆正反向电阻时，对于小电流硅堆，可用，对于高压硅堆，应用。
二、判断题：（）*1、倍压整流电路不仅适用于正弦波，对于对称矩形波也同样适用。
（）2、选择整流二极管主要考虑两个参数：反向击穿电压和正向平均电流。
（）3、单相桥式整流电路在输入交流电压的每个半周内都有两只二极管导通。
（）4、单相全波整流电路流过每只二极管的平均电流只有负载电流的一半。
（）5、直流负载电压相同时，单相全波整流电路中二极管所承受的反向电压比单相半波整流和桥式整流高一倍。
《电子线路(I)董尚斌编课后习题答案完整版
V 1.5 IRS V 1.5 IRS 1.5 10 IRS
这两个方程式在 V-I 坐标系中均为直线，如图（b）所示；从二极管本身的特性看，管子的 电压和电流应满足特性曲线所表示的规律。 因此， 同时受这两种关系约束的电压和电流必定 在特性曲线与直流负载线的交点上。用 R×10 档测量时，交于图中 A 点，万用表读数为 V1 ／I1；用 R×100 档测时，交于图中 B 点，万用表读数为 V2／I2。显然前者的阻值较小，而 后者的阻值大。 1-18 在 300K 下，一个锗晶体中的施主原子数等于 2×1014cm 3，受主原子数等于 3 － ×1014cm 3。 （1）试求这块晶体中的自由电子与空穴浓度。由此判断它是 N 型还是 P 型锗？它的电 功能主要是由电子还是由空穴来体现？ ［提示］ 若 Na＝受主原子（负离子）浓度， Nd＝施主原子（正离子）浓度， 则根据电中性原理，可得
2 2 2
p
1 2 ( N d N a ) ( N d N a ) 2 4ni 2
由于 p＞0，故上式根号前应取“＋”号，已知
2
ni＝2.4×1013cm 3，Na＝3×1014cm 3， 代入上式得
－
－
Nd＝2×1014cm
－3
p
1 (2 3) 1014 2
（2）若电源电压改为 5V，电压 Vo＝5V（不稳压） 。 （3） 10 10 3 ＜
1-29 题图 1-29 中给出实测双极型三极管各个电极的对地电位，试判定这些三极管是否 处于正常工作状态？如果不正常，是短路还是断路？如果正常，是工作于放大状态，截止状 态还是饱和状态？ 解：三极管的三种工作状态的偏置特点为： 放大状态——发射结正偏、集电结反偏；饱和状态——发射结正偏、集电结正偏；截
《电子线路》教案第一章半导体器件
《电子线路》教案第一章半导体器件一、教学内容本节课的教学内容来自《电子线路》教材的第一章半导体器件。
本章主要介绍了二极管、三极管、晶闸管等半导体器件的基本原理、结构、特性和应用。
具体内容包括：1. 二极管的基本原理、结构、伏安特性、参数及应用。
2. 三极管的基本原理、结构、伏安特性、参数及应用。
3. 晶闸管的基本原理、结构、伏安特性、参数及应用。
二、教学目标1. 学生能够理解半导体器件的基本原理和结构，掌握其伏安特性和参数。
2. 学生能够分析半导体器件在不同电路中的应用，并能够设计简单的电路。
3. 学生能够通过实践操作，掌握半导体器件的检测方法和技巧。
三、教学难点与重点重点：二极管、三极管、晶闸管的基本原理、结构、伏安特性、参数及应用。
难点：半导体器件的检测方法和技巧。
四、教具与学具准备教具：电脑、投影仪、黑板、粉笔、半导体器件实验板、万用表。
学具：教材、笔记纸、笔。
五、教学过程1. 引入：通过展示实际应用中的半导体器件，引起学生对半导体器件的兴趣。
2. 讲解：讲解二极管、三极管、晶闸管的基本原理、结构、伏安特性、参数及应用。
3. 演示：利用实验板进行半导体器件的检测，展示检测方法和技巧。
4. 练习：学生分组进行实践操作，巩固所学知识。
六、板书设计半导体器件二极管基本原理结构伏安特性参数应用三极管基本原理结构伏安特性参数应用晶闸管基本原理结构伏安特性参数应用七、作业设计1. 请简述二极管、三极管、晶闸管的基本原理。
答案：2. 请画出二极管、三极管、晶闸管的伏安特性曲线。
答案：电路图答案：八、课后反思及拓展延伸本节课通过讲解和实践，使学生掌握了半导体器件的基本原理、结构、伏安特性、参数及应用。
但在教学过程中，发现部分学生对半导体器件的检测方法和技巧掌握不够扎实，需要在今后的教学中加强练习。
拓展延伸：邀请企业工程师进行讲座，介绍半导体器件在实际工程中的应用，增强学生的实践能力。
重点和难点解析一、教学内容本节课的教学内容来自《电子线路》教材的第一章半导体器件。
高等学校电子类辅导教材《电子线路...
第1章 半导体器件的特性1.1知识点归纳1.杂质半导体与PN 结在本征半导体中掺入不同杂质就形成N 型和P 型半导体。
半导体中有两种载流子，自由电子和空穴，载流子因浓度而产生的运动成为扩散运动，因电位差而产生的运动成为漂移运动。
在同一种本征半导体基片上制作两种杂质半导体，在它们的交界面上，上述两种运动达到动态平衡，就形成了PN 结。
其基本特性是单向导电性。
2.半导体二极管一个PN 结引出电极后就构成了二极管，加上正向偏压时形成扩散电流，电流与电压呈指数关系，加反向电压时，产生漂移电流，其数值很小。
体现出单向导电性。
3晶体管晶体管具有电流放大作用，对发射极正向偏置集电极反向偏置时，从射区流到基区的非平衡少子中仅有很少部分与基区的多子复合，形成基极电流B I ，而大部分在集电结外电场作用下形成漂移电流C I ，体现出B I 对C I 的控制，可将C I 视为B I 控制的电流源。
晶体管有放大、饱和、截止三个工作区域。
4.场效应管场效应管是电压控制器件，它通过栅-源电压的电场效应去控制漏极电流，因输入回路的PN 结处于反向偏置或输入端处于绝缘状态因此输入电阻远大于晶体管。
场效应管局又夹断区（即截止区）、横流区（即线性区）和可比阿安电阻区三个工作区域。
学完本章后应掌握：1.熟悉下列定义、概念和原理：自由电子与空穴，扩散与漂移，复合，空间电荷区，PN 结，耗尽层，导电沟道，二极管单向导电性，晶体管和场效应管的放大作用及三个工作区域。
2.掌握二极管、稳压管、晶体管，场效应管的外特性，主要参数的物理意义。
1.2习题与思考题详解1-1试简述PN 结的形成过程。
空间电荷压，阻挡层，耗尽层和势垒压等名称是根据什么特性提出来的。
答：PN 结的形成过程：当两块半导体结合在一起时，P 区的空穴浓度高于N 区，于是空穴将越过交界面由P 区向N 区扩散；同理，N 区的电子浓度高于P 区，电子越过交界面由N 区向P 区扩散。
多子由一区扩散到另一区时，形成另一区的少子并与该区的多子复合，因此，在交界面的一侧留下带负电荷的受主离子，另一侧留下带正电荷的施主离子。
电子电路知识从零开始：二极管
电子电路知识从零开始：二极管二极管二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode)，另外，还有早期的真空电子二极管；它是一种具有单向传导电流的电子器件。
在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的转导性。
一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。
在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。
当外加电压等于零时，由于p-n 结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。
几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管。
二极管基本介绍二极管，电子元件当中，一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过。
许多的使用是应用其整流的功能。
而变容二极管（Varicap Diode）则用来当作电子式的可调电容器。
二极管大部分二极管所具备的电流方向性我们通常称之为“整流（Rectifying）”功能。
二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过（称为顺向偏压），反向时阻断（称为逆向偏压）。
因此，二极管可以想成电子版的逆止阀。
然而实际上二极管并不会表现出如此完美的开与关的方向性，而是较为复杂的非线性电子特征——这是由特定类型的二极管技术决定的。
二极管使用上除了用做开关的方式之外还有很多其他的功能。
早期的二极管包含“猫须晶体（'Cat's Whisker'Crystals）”以及真空管(英国称为“热游离阀（Thermionic Valves）”)。
现今最普遍的二极管大多是使用半导体材料如硅或锗。
主要特性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。