晶体二极管及其应用
第二讲 半导体二极管及应用
导通:u 导通 D=Uon+ID×rD 截止: 截止 iD=0
2、交流小信
Q
UD
ID
id
+
id
+ -
uD =UD +ud
uD
-
rd
ud
交流小信号模型
当在二极管的工作点上叠加有低频交流小信号电压ud时， 只要工作点选择合适， 足够小，可将Q点附近的伏安特性 只要工作点选择合适，且ud足够小，可将 点附近的伏安特性 线性化)， 曲线看成直线(线性化 曲线看成直线 线性化 ，则交流电压与电流之间的关系可用一 来近似。 个线性电阻rd来近似。 rd ——工作点处的交流电阻。 rd = UT / ID 工作点处的交流电阻。 ★注意：小信号模型只能反映交流电压和电流之间的关系， 注意：小信号模型只能反映交流电压和电流之间的关系， 不能反映总的电压与电流的关系。 不能反映总的电压与电流的关系。
3、二极管的伏安特性曲线与材料和温度的关系： 二极管的伏安特性曲线与材料和温度的关系： iD 锗 硅 iD 80 20
0
uD
0
uD
材 料 硅 锗
导通 反向饱 开启 电压 压降 和电流 0.5V 0.6~0.8V <1A 0.1V 0.2~0.3V 几十 几十A
温度升高， 增大(1倍 ° 温度升高， IS增大 倍/10°C) 下降， 温度升高， 温度升高，Uon下降， 正向曲线左移2~2.5mV/ °C。 正向曲线左移 。
IZ
电击穿有两种： 电击穿有两种： 雪崩击穿 齐纳击穿
击穿 低掺杂的 高掺杂的 结 结 原因 PN结， PN结，价 价电子被 电子被场 碰撞电离 致激发 如果反向击穿时，电流过大， 如果反向击穿时，电流过大，使 >6V <4V 击穿 管子消耗的平均功率超过二极管 电压 容许值，会使管子过热而烧毁， 容许值，会使管子过热而烧毁， >0 <0 温度 为不可逆击穿。 称为热击穿，为不可逆击穿。 电击穿可利用，热击穿需避免。 *电击穿可利用，热击穿需避免。 系数
晶体二极管的作用
晶体二极管的作用晶体二极管（Diode）是一种半导体器件，它有着极其特殊的电学性质，被广泛应用于各种电子电路中。
它由一个P型半导体区和一个N型半导体区组成，形成一个PN结。
正向偏置时，它能够导电，反向偏置时则不能导电。
晶体二极管可以起到限流、整流、削波、稳压等重要作用。
1.整流作用最常见的就是晶体二极管的整流作用。
在交流电源的电路中，只需将一个晶体二极管接在负载电路的正向，就可以将交流信号变成单向的直流信号，这种装置就是晶体二极管整流电路。
整流电路适用于安装需要单向电流供应的场合，如通信和发射功率调整，无源放大器、送放控制设备中，它常常与电容、电感等器件组成滤波电路，使输出直流电压更加平稳。
2.削波作用当同时加以交流电压和正向直流电压时，晶体二极管呈现出的电流形象是一个波形。
因波形只能转化为单向的直流流动，因而波形的负半周期无法通过二极管。
这时，只是将波形最高处的峰值电压所对应的电路电压传递下来。
这是晶体二极管起到的削波作用。
削波可以使用单个二极管或者多个二极管连接使用。
二极管削波电路能够使输入变成干净的脉冲或方波，被广泛应用于瞬态脉冲信号的接收和处理，如雷达灌频、电视机图像扫描等。
在电路中，当需要限制电流时，就可以使用晶体二极管起到限流作用。
晶体二极管的正向电压方向流电流，反向电压方向不流电流，因此可以通过二极管来控制流经负载的电流。
在使用限流电路时，需要对二极管的最大电压和功率进行规定，这样可以使二极管正常工作，同时不会损坏二极管。
4.稳压作用晶体二极管具有一定的稳压特性，可以使用稳压二极管在电路中实现电压稳定的目的。
稳压二极管具有在一定范围内几乎恒定的反向电压导通能力。
当电路的输入电压变化时，稳压二极管能够自动调节输出电压以保持输出电压恒定。
稳压二极管被广泛应用于像色相信号放大器、音频信号放大器、直流电源电路等电子电路中。
总之，晶体二极管在电子电路中有着非常广泛的应用，可以起到限流、整流、削波、稳压等重要作用。
晶体二极管及应用练习题
第一题晶体二极管及应用练习题一、填空题。
1、物质按其导电性能分为、、。
2、半导体具有、、。
3、本征半导体是指的半导体。
其内部自由电子数空穴数。
4、自由电子带一个单位的电荷，空穴带一个单位的电荷，它们电性，电量。
5、运载电荷，形成电流的微粒称为。
6、半导体中的载流子有和两种。
7、N型半导体是在中掺入微量的价元素形成一种型半导体。
其内部自由电子数空穴数。
8、P型半导体是在中掺入微量的价元素形成一种型半导体。
其内部自由电子数空穴数。
9、在一块本征半导体基片上，采用特殊方式，使一边形成P型半导体区域，另一边形成N型区域，在P区和N区交界面附近形成一个特殊薄层。
这个薄层就是。
10、PN结的内电场方向是。
11、如果给PN结加上电压称为给PN结以。
12、若PN结的P区接电源的极，N区接电源极，称为正向偏置，简称；若PN结的P区接电源的极，N 区接电源极，称为反向偏置，简称。
13、PN结的特性是。
即。
14、二极管的内部结构，究其本质而言，它就是一个。
15、二极管的伏安特性是指：。
16、在直角坐标系中，用横轴表示，纵轴表示。
将流过二极管的电流随偏置电压变化而变化的关系特性，以曲线的形式描述出来，这个曲线称为。
17、二极管的正向特性是指：在偏置电压作用下，流过二极管的电流随电压变化而变化的关系特性。
其正向特性是：在正偏压较低（即：低于）时，正向电流，近似为，这个区域称为。
在此区域内，正向电流正偏压变化而变化，其等效电阻；当正偏压大于后，流过二极管的正向电流随正偏电压变化而变化，此区域为，其等效电阻。
在此区域，二极管两端的正偏电压变化不大，近似为一个固定值，硅管约为，鍺管约为。
18、二极管的反向特性是指：在偏置电压的作用下，流过二极管的随电压的变化而变化的关系特性。
其反向特性是指：在反偏压较低（即低于）时，流过二极管的反向电流，近似为，这个区域称为。
在此区域内流过二极管的反向电流反偏压变化，其等效电阻。
当反偏压大于后，流过二极管的反向电流，此区域称为。
二极管,三极管,晶体管概念和用途
二极管、三极管、晶体管概念和用途一、二极管的概念和用途二极管是一种具有两个电极的半导体器件，它具有单向导电特性。
当施加正向电压时，二极管正向导通，电流通过；当施加反向电压时，二极管反向截止，电流基本不通过。
二极管主要用于整流、稳压、开关和检波等电路中。
1、整流在交流电路中，二极管可以将交流信号转换为直流信号。
通过二极管整流，可以将交流电源转换为直流电源，以满足电子设备对直流电源的需求。
2、稳压二极管还可以作为稳压器使用。
在稳压电路中，通过合理连接二极管和电阻，可以实现对电压的稳定。
3、开关由于二极管具有导通和截止的特性，可以将其应用到开关电路中。
在开关电路中，二极管可以控制电流的通断，实现对电路的控制。
4、检波二极管还可以用作检波器。
在无线电接收机中，二极管可以将射频信号转换为音频信号，实现信息的接收和解调。
二、三极管的概念和用途三极管是一种具有三个电极的半导体器件，分为发射极、基极和集电极。
三极管具有放大、开关等功能，是现代电子设备中不可或缺的器件。
1、放大在放大电路中，三极管可以对输入信号进行放大处理。
通过合理设置电路参数，可以实现对电压、电流和功率等信号的放大。
2、开关与二极管类似，三极管也可以用作开关。
通过控制基极电流，可以实现对集电极与发射极之间的电流通断控制。
3、振荡在振荡电路中，三极管可以实现信号的自激振荡。
通过反馈电路的设计，可以使三极管产生稳定的振荡信号。
4、调制在通信系统中，三极管可以用于信号的调制。
通过三极管的放大和调制功能，可以实现对射频信号等信息的传输。
三、晶体管的概念和用途晶体管是一种半导体器件，是二极管的发展和改进，是现代电子技术的重要组成部分，被广泛应用于放大、开关、振荡和数字逻辑电路等领域。
1、放大晶体管可以作为放大器使用，实现对信号的放大处理。
晶体管的放大能力较强，可以应用于音频放大、射频放大等领域。
2、开关晶体管也可以用作开关。
与三极管类似，晶体管可以实现对电路的控制，用于开关电源、数码电路等领域。
晶体管的特性与应用
特性
适用范围
超快速二极管
反向恢复时间较短，正向压降 主要应用在开关电源中作高 较低，反向击穿电压（耐压值） 频整流、续流元件，高频电 较高 路中的限幅、嵌位等
萧特基二极管 耐压比较低，反向漏电流比 主要应用在高频低压电路
较大，反向恢复时间较短， 开关损耗小 中
整流二极管
允许通过的电流比较大，反 广泛应用于处理频率不高 向击穿电压比较高，但PN结 的电路中 电容比较大
限幅元件
正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为 0.3V）。利用这一特性，在电路中作为限幅元 件，可以把信号幅度限制在一定范围内。用于 电压波动较大的地方。
UPS中电压波动较大的地 方有市电侦测，电池电压 侦测，温度侦测等，所以 在送入单片机检测端时须 限幅，厂内一般使用 IN4148( 0.15A 75V) 、作为 限幅元件。
1 2 3
三极管的特性与应用
晶体三极管又称双极器件（Bipolar Junction Transistor,用BJT表示），它的基本组成部分是 两个靠得很近且背对背排列的PN结。根据排列 的方式不同，晶体三极管分为NPN和PNP两种 类型。晶体三极管和晶体二极管一样都是非线 性器件，但它们的主要特性却截然不同。晶体 二极管的主要特性是单向导电性，而晶体三极 管的主要特性则与其工作模式有关。
肖特基二极管其主要特点是正向导通压降小 （约0.45V），反向恢复时间短和开关损耗小， 存在的问题是耐压比较低，反向漏电流比较大。 目前应用在功率变换电路中的肖特基二极管的 大体水平是耐压在150V以下，平均电流在 100A以下，反向恢复时间在10～40ns。肖特基 二极管应用在高频低压电路中，是比较理想的。
晶体管开关损耗 △P ＝ ic * uc
二极管原理范文范文
二极管原理范文范文二极管是一种半导体器件，也称为晶体二极管，其原理是基于半导体的PN结特性。
理解二极管的工作原理是电子学基础知识的重要组成部分，因此在学习电子学和电路设计方面起着关键作用。
下面将详细介绍二极管的原理及其应用。
首先，我们需要了解二极管的结构。
二极管由两种不同类型的半导体材料组成，其中P型材料带正电荷，N型材料带负电荷。
当P型和N型材料相互结合时，形成PN结。
PN结的结构是二极管工作的关键部分，可以将这种结构看作一个电子场效应晶体管。
在PN结中，电子从N区域流向P区域，空穴则从P区域流向N区域，这种电子和空穴的运动形成了一个电场，使得二极管产生导电效果。
二极管的原理是基于PN结的特性而来。
当二极管处于正向偏置时，即P端连接正极，N端连接负极，电流可以流经二极管，二极管呈导通状态。
而当二极管处于反向偏置时，即P端连接负极，N端连接正极，电流无法流经二极管，二极管处于截止状态。
这是因为在正向偏置时，电流可以克服PN结的势垒，而在反向偏置时，势垒阻止电流通过。
二极管的工作原理可以用电子能级图来解释。
在二极管的PN结中，形成一个势垒，即禁带宽度，当二极管处于正向偏置时，电子由势垒的高能级移动到低能级，形成电流。
而当二极管处于反向偏置时，电子无法通过势垒，因此电流无法流通。
二极管有许多应用，其中最常见的是整流器。
二极管可以将交流电信号转换为直流电信号，因为在正半周时，二极管导通，电流可以流过；而在负半周时，二极管截止，电流无法流通。
另外，二极管还可用作电压调节器，稳压电源等。
总之，二极管是一种重要的电子器件，其工作原理基于PN结的特性。
通过正向偏置和反向偏置，二极管可以实现电流的导通和截止。
二极管在电子学和电路设计领域有着广泛的应用，是电子技术的基础。
理解二极管的工作原理对于深入学习电子学和电路设计非常重要。
希望本文可以帮助读者更好地理解二极管的原理及应用。
二极管的用途和种类
二极管的用途和种类二极管是一种只可以让电流在一个方向上流通的电子器件，被广泛应用于各种电子设备和电路中。
它是由N型半导体和P型半导体组成的晶体管，具有单向导电特性，可以在电子学中光偶合、整流、变频、检波、限幅、稳压、电压调节、放大等方面进行应用。
下面我们将详细介绍二极管的种类和应用。
1.普通二极管普通二极管是最基本的二极管器件，它的主要特点是正向电压小，反向电压大。
常用于整流、限流、稳压等电路中。
2.肖特基二极管肖特基二极管也被称为热电子二极管，由于它的构造与普通二极管不同，特点是正向导通电压低，截止电压高，反向漏电流小。
常用于高频电路和微波电路。
3.恢复二极管5.隧道二极管隧道二极管又被称为双基势垒二极管，它的主要特点是负电阻特性，可以在信号放大、振荡、开关电源等方面进行应用。
6.光电二极管光电二极管也被称为光敏二极管，它的主要特点是将光能转化为电能。
它经过改良可以用于太阳能电池、红外线探测器和光电传感器等方面。
肖特基光伏二极管又被称为太阳电池，它是一种将光能转化为电能的半导体器件，在太阳能领域得到了广泛的应用。
8.集成二极管集成二极管是一种被集成在芯片上的电子器件，可用于微处理器、存储器、数字信号处理器等领域。
1.整流普通二极管经常被应用于整流电路中，可以将交流电转变为直流电。
2.稳压肖特基二极管、肖特基势垒二极管、恢复二极管、稳压管等可以被用于稳压电路中，协助电路实现稳定的电压输出。
3.放大隧道二极管由于具备负电阻特性，因此可以被应用于放大电路中。
4.开关二极管在电路中还可以被用于开关电路中，可以进行快速的打开和关闭操作。
总结：二极管是一种经典的电子器件和半导体材料科学中的基础研究领域，其种类繁多，应用广泛，再加上它具有单向导电特性，因此在电子学中得到了广泛的应用。
这使得二极管成为电子学中不可或缺的元件之一。
二极管及其应用PPT课件
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2 半导体二极管的模型
半导体二极管是一种非线性器件 理想二极管模型
(a)伏安特性曲线 (b)代表符号(c)正向偏置
时的电路模型 (d)反向偏置时的电路模型
图13 理想模型
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例1 电路如图14所示。
三只性能相同的
二极管 D1、D2、D3和三只
220V，40W 的灯泡 L1、L2、
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2、二极管的主要参数
（1）最大整流电流 IF 在规定散热条件下，二极管长期使用时，
允许通过二极管的最大正向平均电流。由 PN 结的面积和散热条件决定，如果电流超 过这个值，很可能烧坏二极管。
（2）最高反向工作电压 URM 二极管工作时允许加的最大反向电压。
为确保管子安全运行，通常规定URM约为击 穿电压UBR的一半。
++ + +
多数载流子——自由电子
少数载流子—— 空穴
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施主离子
10
（2） P型半导体（空穴型半导体）
在本征半导体中掺入三价的元素（硼）
空穴
空穴
+4
+4
+4
ห้องสมุดไป่ตู้
+4
+4
+43
+43
+4
+4
+4
+4
+4
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返11 回
2. P型半导体
在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。
硅原子
+4
空穴
+4
硼原子
+4
当反向电压增加到反向击穿电压UBR时，反向电流急剧增大，这种 现象称为“反向击穿”。反向击穿破坏了二极管的单向导电性，如果 没有限流措施，二极管可能因电流过大而损坏。
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）。
二极管的种类和用途图
二极管的种类和用途图二极管是一种电子器件，又称晶体二极管或电子二极管。
它由半导体材料制成，具有两个电极：一个是P型半导体和一个是N型半导体。
二极管是电子电路中最简单和最重要的器件之一，它具有许多不同的种类和用途。
在接下来的1200字里，我将详细介绍几种常见的二极管种类及其用途。
1. 通用二极管（General Purpose Diode）通用二极管是最常见的二极管类型之一，也称为整流二极管或信号二极管。
它的主要功能是将交流信号转换为直流信号，在电子设备中广泛应用于整流、开关、保护和调整电源电压等方面。
通用二极管一般采用硅材料制成，具有较高的导电性和耐压能力。
2. 效应二极管（Tunnel Diode）效应二极管是一种具有负差电阻特性的特殊二极管。
由于量子力学效应产生的特殊电子输运机制，效应二极管在特定电压范围内体现出反常的导电行为。
它主要用于高频振荡器、微波发射器、高速计数器和超低噪声放大器等应用领域。
3. 快恢复二极管（Fast Recovery Diode）快恢复二极管是一种具有较短恢复时间的二极管。
在高频、大功率开关电路中，由于一个二极管关闭时需要一定的恢复时间来驱散载流子，这个时间间隔会导致电压波形的畸变。
而快恢复二极管能够更快地恢复至开态，减小电压波形的畸变，提高电路的开关速度和效率。
因此，快恢复二极管广泛应用于开关电源、逆变器、电机驱动和电源传输等领域。
4. 功率二极管（Power Diode）功率二极管是一种可以承受较大电流和电压的二极管。
它通常用于电流大、电压高的电路中，如整流器、逆变器、电源开关、电机驱动和高频电源传输等应用场合。
功率二极管一般采用硅材料制成，有较低的导通电阻，能够耐受较大的功率损耗。
5. 发光二极管（Light Emitting Diode，LED）发光二极管是一种能够将电能转换为可见光能量的二极管。
LED具有耐用、高亮度、低功耗、寿命长等优点，因此被广泛应用于照明、显示、指示和通信等领域。
电子技术教考分离试题库.
<< 电子技术>>教考分离试题库第一部分：选择题部分第一章晶体二极管及其应用1．为使PN结正向偏置，就使P区接电源（），N区接电源（）A．正极、负极 B。
负极、正极C．正极、正极 D。
负极、负极2．在下图所示电路中，稳压管Dw1和Dw2的稳压值分别为6V和7V，且工作在稳压状态，由此可知输出电压UO为（）。
A．6V B。
7V C。
0V D。
1V第二章晶体三极管及放大电路3．若分别测得放大电路中的NPN型硅管各极电位如下图所示，则管脚①②③分别为电极（）A．c、b、e B.e、c、b C.b、c、e D.b、e、c4．如下图所示各电路中，处于放大状态的三极管是（）5．为了消除基本共射放大电路的饱和失真，应（）A．减小基极偏置电阻 B。
增大基极偏置电阻C．减小集电极偏置电阻 D。
增大集电极偏置电阻6．温度升高时，三极管的部分参数的变化规律是（）A．β↑、ICEO ↑、UBE↑ B。
β↑、ICEO↑、UBE↓C．β↓、ICEO ↑、UBE↑ D。
β↑、ICEO↓、UBE↓18. 以下哪些不属于引入负反馈后对电路的影响（）A．使放大电路的放大倍数减小B．使放大电路通频带展宽C．改变放大电路的输入输出电阻D．使放大电路放大倍数增大19. 由NP管组成的基本共射放大电路，输入信号为正弦波，输出电压出现顶部被削平的失真这种失真是（）A．饱和失真 B。
频率失真 C。
截止失真 D。
以上均不定第三章场效应管放大电路7．表征场效应管放大能力的重要参数是（）A．夹断电压Up B。
低频互导（跨导）gmC．饱和漏极电流IDSS D。
最大栅源电压BUGS8．源极输出器类似于（）A．共发射极放大电路 B。
共基极放大电路 C．共集电极放大电路 D。
共漏极放大电路9．N沟道结型场效应管处于放大状态要求（）A．UGS >0 B。
UGS=0 C。
UGS<0 D。
UDS=0第四章正弦波振荡电路10．LC正弦波振荡电路起振的振幅条件是（）A．︱AF︱=0 B.︱AF︱=1 C.︱AF︱<1 D. ︱AF︱>111．采用石英晶体振荡电路的主要目的是（）A．提高输出信号幅度 B。
什么是晶体管及其作用
什么是晶体管及其作用晶体管，也被称为晶体三极管或晶体二极管，是一种半导体器件，广泛应用于电子电路中。
它是现代电子技术的基石，具有重要的作用。
一、晶体管的结构和工作原理晶体管由三个掺杂不同材料的半导体层构成：发射区（Emitter）、基极区（Base）和集电区（Collector）。
发射区和集电区之间被一个非导体的薄层隔离，称为基座（Substrate）。
晶体管有两种基本的工作模式：放大模式和开关模式。
在放大模式下，晶体管可以放大输入信号的电流或电压，并将其输出。
在开关模式下，晶体管可以控制电流流过或不流过，从而实现电路的开关功能。
当外加电压作用于基极-发射结时，发射区的电子被注入基极区，形成电子云。
这些电子继续通过基极区，进入集电区。
这时，基极区的电流即为输出电流。
通过控制基极电流或基极电压，可以调节晶体管的输出电流，从而达到放大或开关的效果。
二、晶体管的作用1. 放大作用晶体管可以放大电流和电压信号。
它可以将微弱的输入信号经过放大后，输出一个较大的信号。
这使得晶体管在无线通信、音频放大、视频显示等领域具有广泛应用。
2. 开关作用晶体管可以作为开关使用，控制电流的通断。
当基极电流或电压达到一定阈值时，晶体管进入饱和或截止区域，电流不再流动或流动。
这使得晶体管在数字电路中实现逻辑运算、计时、存储等功能。
3. 控制作用晶体管可以通过控制其基极电流或基极电压，实现对电路的精确控制。
晶体管的特性使得它在电子设备中起到了重要的调节和控制作用，如电压稳压、电流限制等。
4. 集成作用晶体管的微小尺寸和低功耗特性，使得它可以集成到芯片中。
通过大规模的晶体管集成电路（IC），我们可以实现复杂电子系统的功能，如计算机、手机、数字电视等。
总结：晶体管是一种重要的半导体器件，具有放大、开关、控制和集成等多种功能。
它在现代电子技术中扮演着重要的角色，推动了电子设备的发展和进步。
通过学习晶体管的结构和工作原理，我们可以更好地理解和应用电子电路中的晶体管。
二极管与晶体管的原理与应用
二极管与晶体管的原理与应用随着现代科技的飞速发展，电子器件在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
而二极管和晶体管作为电子器件中常见的元件，具有重要的原理和应用。
本文将介绍二极管和晶体管的原理以及它们的应用。
一、二极管的原理与应用二极管是一种最基本的电子元件，由半导体材料制成。
它由两个区域（P型和N型）组成，其中P型具有多余的电子空位，而N型具有额外的电子。
这两个区域相互结合形成PN结。
当二极管处于正向偏置时，电流可以顺畅通过，而反向偏置时，则会形成电流截止区域。
二极管的应用非常广泛。
在常见的电子设备中，二极管常用于整流电路。
在交流电流到直流电流的转换过程中，它们能有效地过滤掉反向电压，使电流只能沿一个方向流动。
此外，二极管还可以用于开关电路，比如瞬态电压抑制器，用来保护设备不受过高的电压冲击。
二、晶体管的原理与应用晶体管是二极管的升级版，也是一种半导体元件。
它由两个PN结组成，分别是基极、发射极和集电极。
晶体管最核心的原理是基极电流对集电极的控制能力。
当基极电流较小时，晶体管处于截止状态，电流无法通过。
而当基极电流较大时，晶体管处于饱和状态，电流顺畅通过。
晶体管在现代电子技术中扮演着十分重要的角色。
首先，它广泛应用于放大器电路中。
晶体管可以将输入信号进行放大，使得输出信号具备更高的功率，以满足不同的需求。
其次，晶体管还被广泛用于开关电路中。
通过控制基极电流的大小，可实现对开关的控制，使电路在不同的状态之间进行转换。
三、二极管与晶体管的应用案例除了上述常见应用外，二极管和晶体管还有其他一些令人惊叹的应用案例。
例如，二极管与晶体管可以用于光电子设备中。
二极管可以将光信号转换为电信号，而晶体管可以将电信号转换为光信号。
这在光通信和光传感领域非常重要。
此外，二极管和晶体管还可以用于太阳能电池板中。
太阳能电池板会利用太阳光的能量转换为电能。
二极管可用于防止电池板内部的反向电流问题，而晶体管则可用于控制电池板输出的电压和电流。
简述二极管的作用及应用
简述二极管的作用及应用二极管是半导体器件的一种，也被称为晶体二极管或电子二极管。
它具有两个电极，即正极(也称为阳极或P极)和负极(也称为阴极或N极)，并且具有呈现一个方向导电的特性。
二极管的主要作用是控制电流的流动方向。
当二极管的正极连接到正电压(相对于负极)，即正向极化时，电流可以自由地流过二极管。
当负极连接到正电压(相对于正极)，即反向极化时，二极管将截止电流，几乎不允许电流通过。
二极管的应用非常广泛，以下是一些常见的二极管应用：1. 整流器: 二极管的最主要应用之一是将交流电(AC)转换为直流电(DC)。
在直流电源中，二极管被用作整流器，将交流电转换为单向流动的直流电，这种情况我们称之为半波整流。
2. 保护电路: 二极管还可以用作电路中的保护装置。
当电路中的电压超过二极管的额定电压(正向击穿电压)时，二极管反向导通并将多余的电压释放到地。
这种应用通常见于电子设备中，用于保护其他元件免受过电压损坏。
3. 鼻祖限幅器: 二极管还有一种特殊的应用，即限制信号的振幅。
通过结合二极管的正向导通和反向截止特性，我们可以将信号限制在一定范围内，使其不受大幅度的波动。
这种应用在通信系统中非常常见。
4. 光检测器: 由于二极管对光敏感，可以将光信号转换为电信号。
这种类型的二极管称为光电二极管。
光电二极管广泛应用于光学通信、摄像机、激光仪器以及光电控制等领域。
5. 信号调节器: 通过将二极管正向偏置连接到电路中，可以使用二极管作为信号调节器。
当输入信号的振幅在某一范围内时，二极管将使得信号独立地传播，但当信号超出这一范围时，二极管将削减(截止)信号的振幅。
6. 温度测量装置: 热敏二极管是一种具有温度依赖性的二极管。
电流流过热敏二极管时，其阻值将随温度变化而变化。
因此，通过测量该二极管的阻值变化，我们可以估计温度。
7. 逻辑门: 二极管还可以用于构建逻辑门，如与门、或门和非门。
这些逻辑门通过组合二极管的导通状态来处理输入信号，并产生输出信号。
二极管在电路中的作用
2.晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示，如： D5表示编号为5的二极管。
1、作用：二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。
正因为二极管具有上述特性，无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。
电话机里使用的晶体二极管按作用可分为：整流二极管（如1N4004）、隔离二极管（如1N4148）、肖特基二极管（如BAT85）、发光二极管、稳压二极管等。
2、识别方法：二极管的识别很简单，小功率二极管的N极（负极），在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极（正极）或N极（负极），也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。
发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负。
3、测试注意事项：用数字式万用表去测二极管时，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值，这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。
4、常用的1N4000系列二极管耐压比较如下：型号 1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007耐压（V） 50 100 200 400 600 800 1000电流（A）均为13.稳压二极管在电路中的作用及工作原理稳压二极管工作原理一种用于稳定电压的单结二极管。
它的伏安特性，稳压二极管符号如图1所示。
结构同整流二极管。
加在稳压二极管的反向电压增加到一定数值时，将可能有大量载流子隧穿伪结的位垒，形成大的反向电流，此时电压基本不变，称为隧道击穿。
当反向电压比较高时，在位垒区内将可能产生大量载流子，受强电场作用形成大的反向电流，而电压亦基本不变，为雪崩击穿。
因此，反向电压临近击穿电压时，反向电流迅速增加，而反向电压几乎不变。
这个近似不变的电压称为齐纳电压（隧道击穿）或雪崩电压（雪崩击穿）。
二极管及其应用教案
项目一二极管及其应用任务一二极管的特性与分类课时：2课时教学目标：（1）认识不同种类二极管的种类、符号及结构（2）理解二极管的伏安曲线和单向导电性（3）掌握二极管的特征参数（4）能检测二极管的好坏教学重点：掌握二极管的特征参数教学难点：二极管好、坏检测教学方法：讲授法教学过程：活动一认识二极管一、认识二极管用于电视机、收音机、电源装置等电子产品中的各种不同外形的二极管如下图所示。
二极管通常用塑料、玻璃或金属材料作为封装外壳，外壳上一般印有标记以便区别正负电极。
活动二二极管的特性及参数一、晶体二极管的结构二极管的结构如下图所示，在P型与N型半导体的交界面会形成一个具有特殊电性能的薄层，称为PN结。
从P区引出的电极作为正极，从N区引出的电极作为负极。
二极管基本结构二极管图形符号二、二极管的分类二极管是电子电路中常用的电子元器件之一，它主要起开关、限幅、箝位、检波、整流及稳压的作用。
1 .按材料分：有硅二极管、锗二极管（锗管正向压降比硅管小）和砷化镓二极管。
2. 按用途分：可分为普通二极管和特殊二极管。
普通二极管包括检波二极管、整流二极管、开关二极管、稳压二极管；特殊二极管包括变容二极管、光电二极管、发光二极管等。
常用二极管的种类三、晶体二极管的伏安特性曲线二极管的电流i D 与加在二极管两端的电压v D 的关系曲线，称为二极管伏安特性曲线。
（1）正向特性℘死区 当二极管外加正向电压较小时，正向电流几乎为零。
℘正向导通区 当二极管正向电压大于死区电压V th 时，电流随电压增加，二极管处于导通状态。
℘导通电压 硅二极管约为0.7V ，锗二极管约为0.3V 。
（2）反向特性℘反向截止区 当二极管承受的反向电压未达到击穿电压V（BR ）时，二极管呈现很大电阻。
℘反向击穿区 当二极管承受的反向电压已达到击穿电压V（BR ）时，反向电流急剧增加，该现象称为 二极管反向击穿。
四、二极管的单向导电性实验：二极管的单向导电特性， 按下图连接电路。
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2.二极管的交流小信号模型
iD Q点附近的一定范围内伏 安特性曲线可近似看成 直线， 交流电压ud和电流id之间的 关系可用一个线性电阻来 近似，这就是二极管的小 信号模型。 二极管小信号模型就是 工作点处的交流电阻rd， id rd
1．3．4 二极管应用电路举例
1．二极管限幅电路 假设输入信号ui (t)是振幅为3V的正弦电压 + R ui(t) + 3V D1 D2 uo(t) ui(t) Si二极管D1和D2可以用恒压源 近似(UON ≈0．7V)
t
3V 当| ui (t)| < UON时，D1和D2均未导通，视为开路，故限 0.7V 流电阻R上电流为零，此时uo(t)=ui(t) 当ui (t)> UON时，D1导通(D2仍截止)，使uo(t)保持0．7V不变 当ui(t)< -UON时，D2导通(D1截止)，uo(t)保持在-0．7V不变 这是一种双向限幅电路
2．二极管钳位电路
钳位电路是一种能改变信号的直流电压成分的电路 ui(t)是幅度为±2．5V的方波 uc=2．5V ui - + 2.5V C ui(t) t RR uo(t) D -2.5V 充电
放 电
uo
5V 但只要RR>>RD，这种失 当ui(t)为负半周时，二极管导通 真并不大 t 当ui(t)为正半周时，二极管截止， 钳位电路有时也叫直流 由于二极管导通电阻RD很小，使 电容无法放电， 恢复电路 电容C被迅速充电到ui(t)的峰值电 u当ui(t)下一个负半周到来时， 5V o uo(t) = ui(t)+ 2．5V= 5V 因电容上电压已是2．5V， 压2．5V (应满足条件：T／2比 采用钳位电路就能将行 使二极管上电压为 RDC大数倍，T为输入方波的周期)。 同步脉冲的顶部 “钳 ” t 实际电路在二极管反偏截止时会有一个等效的反偏电阻RR，这使得在ui (t)的正半 uo(t) = ui(t)+ 2．5V=0 V，二 在同一电平上 周二极管截止时电容会经RR放电，当ui(t)负半周到来时电容又被充电到峰值，即 极管仍然不会导通
U Im ax U Z R
R
U Im in iD /mA UZ
S i I Z min 20 R R L min 15 U10 in U Z Im R R 5 I Z min U Z L min R L min
U Im in U Z 1.0 uR / V IIZmin U D L min R L min Z min Z
IIZmax Zmax
2 稳压管电路
整流滤波电路 D C R
UoRL是用电负载+IL)R =UZ=UI - (IZ IR
IZ UZ DZ IL RL Uo + R称为限流电阻i S 输入电压UI必须大于 击穿电压
uD / V iD
稳压管稳压电路 当RL一定
设UI
UZ
IZ
(IZ+IL)R
Uo变化很小
uD
1
rd
di D du D
Q
i D I S (e
UT
1)
代人式 iD
rd
UT ID
ΔI Q（UD，ID）
对线性电阻而言，直流电阻 与交流电阻其值相同。二极 管的交流电阻rd与直流电阻 RD是两个不相同的概念
uD ΔU
3．二极管的其他参数 最大平均整流电流IF 最大反向工作电压UR ：二极管反偏电压过大可能发生反向击穿
1μ A 1.0
0.7V
uD /V
0.3V 当uD<0．5V时，正向电流实际很小，不能认为PN结 而当uD>0．6V以后，正向电流急剧增大，PN结呈现 硅PN结导通电压为0．7V 锗PN结导通电压为0．3V 真正导通 较陡的伏安特性
（2)反偏PN结伏安特性方程
反偏时（即uD<0）， 且当uD＜＜-4UT时， ①二极管反偏时，Ge U e 1 管的反向饱和电流至 少比Si管大三个数量 二极管的反偏伏安特性方程 i D I S 级以上 反向电流不随反向偏压而变化， ②温度增加时，二极 反偏时PN结仅有很小的反向饱 管的反向饱和电流明 和电流，相当于截至、可看成 显增大 一个高阻抗的元件
RD U
D Q
iD
ID2
ID1 Q1
Q2
ID
即RDl =UD1/ID1 ，RD2 = UD2/ID2 。 显然，RD2<RDl ID|Q RD
UD1 UD2
uD
二极管反偏时因电流极小，故反偏时直 流电阻很大
2．交流电阻rd 在二极管将工作点处电压的微变增量与相应的电流微变增量 的比值称为二极管在该点处的交流电阻rd 二极管在工作点（Q）处的交流（动态）电阻rd被表示为 rd ≈Δ U／Δ I 将
T
uD
iD I S (e
iD /mA T2 20 Ge
UT
1)
uD
iD /mA
T1
Si
15 10 5
1μ A 1.0 uD /V
T2 >T1
温度升高时，正向伏 PN结的伏安特性曲线 安特性曲线左移 每温升10℃，反向饱
T1
Is=0.1 pA
1pA
1.0
T2 和电流增大约一倍 当温度增加时，正向 硅（Si）PN结的反向饱和电流IS在10－9～10－15A量级， 电流也会增大 锗（Ge） PN结IS在uA量级
1．3 晶体二极管及其应用
封 装
二极管的结构 点接触型和面接触型
正 极
P
N
负 极
二极管的电路符号 二极管符号中的箭头 方向就是二极管正向 电流的方向
1．3 ．1 晶体二极管的伏安特性
1 ．二极管的理想伏安特性方程
电流与端电压之间的关系
uD
PN结伏安特性方程
iD I S (e
UT
1)
uD是加在二极管上的端电压，UT为热电压当量，UT＝kT/q, （当T＝300K时UT ＝26mV）。IS即为PN结反向饱和电流，与 少数载流子浓度有关 正偏时取uD>0，反偏时uD代入负值
使输入电压增量的绝大部分都降落在电阻R上 当UI一定 设RL IL (IZ+IL)R UZ IZ Uo变化很小
选择稳压管时应注意
IZ不能过大，应使IZ≤IZmax
IZ也不能太小，应使IZ≥IZmin ， 否则不能稳定输出电压 限流电阻值R必 U Im ax U Z 须满足下列关系 R L max I Z max U Z (1)当UI=UImax和IL=ILmin （即RL=RLmax）时 IZ= IRmax-ILmin< IZmax
IIZmin Zmin
⑤电压温度系数α U 击穿电流大于该值 稳压管就是一种专门工作 /U T 后稳压性能才好 在反向击穿状态的二极管
Z Z
UZ>7V的稳压管一般为雪崩击穿型， 击穿电流不允许超 α为正，Uz<4V的稳压管一般为齐 过该值，否则稳压 稳压管工作时负极要接高 纳击穿型，α为负在(IZmin ～IZmax)范 管会因管耗过大而 DZ rz越小的管子稳压性 围内，稳压管交流 电位，并使其击穿 P ＝ 烧坏(此时管耗 Z UZ 在4V～7V之间的稳压管一般为 能越好 电阻的典型值 + UZ IZmax) 混合击穿型 稳压管电路符号 双稳压管电路符号
（1）正偏PN结伏安特性方程
正偏时（即uD>0）， 且当uD＞4UT时
uD
uD
iD I S (e
iD /mA
UT
1)
e
UT
1
二极管的正偏伏安特性方程
uD
Ge
iD I S e
UT
Si
PN结的伏安特性曲线
正偏PN结存在着一个导 通电压UON ，称为二极 管的正向开启（死区或 门限）电压
UZ
R L max R
IZmax
UZ R L max
I Z max
R L max
整流滤波电路
U Im ax U Z R L max I Z max U Z
D
R IR
(2) 当UI=UI min和IL=ILmax (即RL=RLmin)时 IZ=IRmin-ILmax> IZmin
UR在数值上应小于反向击穿电压U（BR）
反向电流IR ：IR就是反向饱和电流IS
最高工作频率fM
1．3．3 二极管模型 1.二极管伏安特性的分段线性近似模型 Didel (1)理想开关模型 适用于UD>>UON -uD+ uD 正偏时正向电压为零 反偏时反向电流为零 iD
单向
iD
(2)恒压源模型 适用直流电压 伏安特性曲线
-0.7V
ui(t)
t
+ + ui(t) -
R
D1 D2 uo(t) -
限幅电路在脉冲电路中常用 作波形变换，如将正弦电压 变为方波。在模拟电子设备 中，限幅电路可作保护电路。 例如接收机输入端在遇到强 电压干扰时，可能造成电路 不能正常工作甚至损坏设备。 若在输入端加入限幅器，则 可避免这种情况。对正常接 收的信号，由于输入信号幅 度很小，限幅器并不起作用。
雪崩击穿电压较高，一般高于6V。温度升高时，击穿电压增大 齐纳击穿电压较低，一般小于4V。温度升高时，击穿电压减小 空间电荷区 空间电荷区
1．3．2 二极管的直流电阻和交流电阻
1．直流电阻RD
一般把加在二极管上的直流偏置电 压UD和直流偏置电流ID称为二极管 的工作点（Q）
二极管的直流电阻RD定义为：该工作 点处的直流电压和直流电流的比值
(3) 折线近似模型