半导体二极管及其应用电路(8)
电工电子技术课程总结
9. 叠加定理只适用于
电路。
10. 稳压二极管正常工作时应在伏安特性曲线的 区，使用时必须 串接 。 11. 在晶体三极管放大电路中，当三极管的 U CE ≈U CC 时，该三极管处于 状态，而当三极管的 U CE ≈0 时，则该三极管处于 状态。 12. 当放大电路 时，电路的工作状态称为静态。 13. PN结具有正偏导通反偏截止的特性，即PN结的 。 14. 设共发射极基本放大电路原来没有发生削波失真，现增大RB，则静 态工作点向 方向移动，较容易引起 失真。 15. 在较短时间内危及生命的电流称为致命电流，一般认为是 以上。 16. 戴维宁定理又称为 定理。 17. 在正弦交流电路中，电感元件两端电压的相位 电流90°，电 容元件两端的电压的相位 电流90°。 18. 生产厂家为使电器产品能在给定的工作条件下正常、安全运行，规 定了一个正常允许值，即 。 9. 线性；10. 反向击穿、电阻；11. 截止、饱和； 12. 没有输入信号； 13. 单向导电性；14. 下、截止；15. 50mA；16. 亥姆霍兹- 戴维南 ； 17. 超前、落后；18. 额定值。
I 90 10 10 [10 // 5 (10 // 10)] 10 (5 10 // 10) 90 10 15 20 1 6 2 3A
I
30 10 10 [10 //(5 10 // 10)] 10 (5 10 // 10) 30 10 15 20 1A
于是
I I I 1 3 2A
例6：
电路如下所示，已知R=16，C=200F, f=50HZ。 试求：1. 电流I； 2. 平均功率P及视在功率S。
1. I=2A；
2. P=200W，
第1章__半导体二极管及其应用习题解答
第1章半导体二极管及其基本电路自测题判断下列说法是否正确，用“√”和“?”表示判断结果填入空内1. 半导体中的空穴是带正电的离子。
（?）2. 温度升高后，本征半导体内自由电子和空穴数目都增多，且增量相等。
（√）3. 因为P型半导体的多子是空穴，所以它带正电。
（?）4. 在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。
（√）5. PN结的单向导电性只有在外加电压时才能体现出来。
（√）选择填空1. N型半导体中多数载流子是 A ；P型半导体中多数载流子是B。
A．自由电子 B．空穴2. N型半导体C；P型半导体C。
A．带正电 B．带负电 C．呈电中性3. 在掺杂半导体中，多子的浓度主要取决于B，而少子的浓度则受 A 的影响很大。
A．温度 B．掺杂浓度 C．掺杂工艺 D．晶体缺陷4. PN结中扩散电流方向是A；漂移电流方向是B。
A．从P区到N区 B．从N区到P区5. 当PN结未加外部电压时，扩散电流C飘移电流。
A．大于 B．小于 C．等于6. 当PN结外加正向电压时，扩散电流A漂移电流，耗尽层E；当PN结外加反向电压时，扩散电流B漂移电流，耗尽层D。
A．大于 B．小于 C．等于D．变宽 E．变窄 F．不变7. 二极管的正向电阻B，反向电阻A。
A．大 B．小8. 当温度升高时，二极管的正向电压B，反向电流A。
A．增大 B．减小 C．基本不变9. 稳压管的稳压区是其工作在C状态。
A．正向导通 B．反向截止 C．反向击穿有A、B、C三个二极管，测得它们的反向电流分别是2?A、0.5?A、5?A；在外加相同的正向电压时，电流分别为10mA、 30mA、15mA。
比较而言，哪个管子的性能最好【解】：二极管在外加相同的正向电压下电流越大，其正向电阻越小；反向电流越小，其单向导电性越好。
所以B管的性能最好。
题习题1试求图所示各电路的输出电压值U O，设二极管的性能理想。
5VVD+-3k ΩU OVD7V5V +-3k ΩU O5V1VVD +-3k ΩU O（a ） （b ） （c ）10V5VVD3k Ω+._O U 2k Ω6V9VVD VD +-123k ΩU OVD VD 5V7V+-123k ΩU O（d ） （e ） （f ）图【解】：二极管电路，通过比较二极管两个电极的电位高低判断二极管工作在导通还是截止状态。
常用半导体器件及应用
1.1操作系统的概念
输入设备(input device)是人或外部与计 算机进行交互的一种装置，用于把原始数 据和处理这些数据的程序输入计算机中。 现在的计算机能够接收各种各样的数据， 既可以是数值型的数据，也可以是各种非 数值型的数据，如图形、图像、声音等都 可以通过不同类型的输入设备输入计算机 中，进行存储、处理和输出。
第8章 常用半导体器件及应用
8.1 半导体二极管 8.2 稳压二极管 8.3 发光二极管 8.4 二极管的应用举例(半波整流) 8.5 晶体三极管 8.6 三极管的应用举例
8.1 半导体二极管
8. 1. 1半导体基础知识
1.本征半导体 自然界的物质按其导电性能分为导体、绝缘体和半导体。半
1.1操作系统的概念
1.1.1 计算机系统
计算机系统就是按照人的要求接收和存储 信息，自动进行数据处理和计算，并输出 结果信息的机器系统。它是一个相当复杂 的系统，即使是目前非常普及的个人计算 机也是如此。计算机系统拥有丰富的硬件、 软件资源，操作系统要对这些资源进行管 理。一个计算机系统由硬件（子）系统和 软件（子）系统组成。其中，硬件系统是 借助电、磁、光、机械等原理构成的各种 物理部件的有机结合，它构成了系统下本一页身返回
1.1操作系统的概念
1．计算机硬件简介
操作系统管理和控制计算机系统中的所有 软硬件资源。由计算机系统的层次结构可 以看出，操作系统是一个运行在硬件之上 的系统软件，因此有必要对运行操作系统 的硬件环境有所了解。
计算机硬件是指计算机系统中由电子、机 械和光电元件等组成的各种物理装置的总 称。这些物理装置按系统结构的要求构成 一个有机整体，为计算机软件运行提供物 质基础。简而言之，计算机硬上件一的页 功下能一页是返回
半导体发光二极管工作原理特性及应用
半导体发光二极管工作原理特性及应用半导体发光器件包含半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。
事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。
一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用（一）LED发光原理发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP （磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。
因此它具有通常P-N结的I-N 特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。
此外，在一定条件下，它还具有发光特性。
在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。
进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。
假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。
除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间邻近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。
发光的复合量相关于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。
由于复合是在少子扩散区内发光的，因此光仅在靠近PN结面数μm以内产生。
理论与实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即λ≈1240/Eg（mm）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。
若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。
比红光波长长的光为红外光。
现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。
（二）LED的特性1．极限参数的意义（1）同意功耗Pm:同意加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。
超过此值，LED发热、损坏。
（2）最大正向直流电流IFm：同意加的最大的正向直流电流。
超过此值可损坏二极管。
（3）最大反向电压VRm：所同意加的最大反向电压。
(完整版)第6章半导体二极管及其应用电路习题答案
6.1选择正确答案填入空内。
（1）在本征半导体中加入 A 元素可形成N 型半导体，加入 C 元素可形成P 型半导体。
A. 五价 B. 四价 C. 三价 （2）PN 结加正向电压时，空间电荷区将 A 。
A. 变窄 B. 基本不变 C. 变宽（3）设二极管的端电压为v D ，则二极管的电流方程是 c 。
A. D vI e S B. TD V v I eS C. )1e (S －T D V v I（4）当温度升高时，二极管的反向饱和电流将 a 。
A. 增大 B. 不变 C. 减小 （5）稳压管的稳压区是其工作在 c 。
A. 正向导通B.反向截止C.反向击穿（6）稳压二极管稳压时，其工作在(c )，发光二极管发光时，其工作在( a )。
A ．正向导通区 B ．反向截止区 C ．反向击穿区 6.2将正确答案填入空内。
（1）图P 6.2（a ）所示电路中二极管为理想器件，则D 1工作在 状态，D 2工作在 状态，V A 为 V 。
解：截止，导通，-2.7 V 。
（2）在图P6.2(b)所示电路中稳压管2CW5的参数为：稳定电压V z = 12 V ，最大稳定电流I Zmax = 20 mA 。
图中电压表中流过的电流忽略不计。
当开关S 闭合时，电压表V 和电流表A 1、A 2的读数分别为 、 、 ；当开关S 断开时，其读数分别为 、 、 。
解：12 V ，12 mA ，6 mA ，12 V ，12 mA ，0 mA 。
6.3 电路如图P 6.3所示，已知v i ＝56sin ωt (v)，试画出v i 与v O 的波形。
设二极管正向导通电压可忽略不计。
6.4 电路如图P6.4所示，已知v i ＝5sin ωt (V)，二极管导通电压V D ＝0.7V 。
试画出电路的传输特性及v i 与v O 的波形，并标出幅值。
图P6.3 图P6.4_o+ 图P6.2 (a) 图P6.2 (b)D 1V i6.5 电路如图P6.5（a ）所示，其输入电压v i1和v i2的波形如图（b ）所示，二极管导通电压V D ＝0.7V 。
半导体二极管及其应用课件
*
P型半导体
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N型半导体
+
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+
+
+
+
+
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+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
扩散运动
内电场E
漂移运动
扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。
内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。
RL
ui
uo
ui
uo
t
t
二极管的应用举例 二极管半波整流
§2.4 稳压二极管
U
I
IZ
IZmax
UZ
IZ
稳压误差
曲线越陡，电压越稳定。
+
-
UZ
动态电阻：
rz越小，稳压性能越好
*
（4）稳定电流IZ、最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。
（5）最大允许功耗
稳压二极管的参数:
（1）稳定电压 UZ
*
扩散电容示意图
当外加正向电压 不同时，扩散电流即 外电路电流的大小也 就不同。所以PN结两 侧堆积的多子的浓度 梯度分布也不同，这 就相当电容的充放电 过程。
二极管及其应用PPT课件
.
37
.
38
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
.
39
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、
.
31
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
.
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
.
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。
第二章 半导体二极管及其应用电路
2.光敏特性 许多半导体受到光照辐射，电阻率下降。利
用这种特性可制成各种光电元件。
3.掺杂特性 在纯净的半导体中掺入微量的某种杂质后，
它的导电能力就可增加几十万甚至几百万倍。利用这种特性就 可制成各种不同用途的半导体器件，如半导体二极管、三极管 晶闸管、场效应管等。
直流工作电流 I D
ID
US1 U F RS(6 Nhomakorabea0.7)V 1k
5.3mA
二极管的动态电阻
26mV 26mV
rd
ID
4.9
5.3mA
再令 US1 0 ，利用二极管的微变模型，求出流过二极管的交
流电流 id
id
us2 RD rd
0.2sin 3140 tV (1 4.9 10 3 )kΩ
2. P型半导体
在四价晶体中掺入微量的三价元素，这种杂质半导体中， 空穴浓度远大于自由电子浓度，空穴为多子，自由电子为少子。 这种半导体的导电主要依靠空穴，称其为P型半导体（P-type semiconductor）或空穴型半导体。
2021/3/2
7
需要指出的是：
不论是N型还是P型半导体，整个晶体仍然呈中性。
描述稳压管特性的主要参数为稳定电压值 U Z 和
最大稳定电流 2021/3/2
I Zmax。
26
参数简介：
是指稳压管正常工作时的额定电压值。由
稳定电压U Z ： 于半导体生产的离散性，手册中的往往给出的
是一个电压范围值。
最大稳定电
是稳压管的最大允许工作电流。在使用时，
流 I Zmax：
实际工作电流不得超过该值，超过此值时，稳压 管将出现热击穿而损坏。
半导体二极管及其应用电路
1.1.2 PN结
(1)雪崩击穿
当反向电压足够高时（一般U>6V） PN结中内电场较强，使参加漂移的载 流子加速，与中性原子相碰，使之价电 子受激发产生新的电子空穴对，又被加 速，而形成连锁反应，使载流子剧增， 反向电流骤增。这种形式的击穿称为雪 崩击穿.
半导体二极管及其应用电路
1.1.2 PN结
反偏时由于PN结变厚, 不能导电的区 域增大,因此,PN结呈现出的反向电阻很 大,流过的反向电流很小,基本为0.
因此, PN结反偏截止.
※PN结的单向导电性: 正偏导通,反偏截止
半导体二极管及其应用电路
1.1.2 PN结
三.PN结的反向击穿特性
反向击穿:当PN结的反偏电压增加到某一 数值时，反向电流急剧增大的现象。 PN结的击穿现象有下列两类： (1) 热击穿:不可逆,应避免 (2) 电击穿:可逆,又分为雪崩击穿和齐纳 击穿.
各用一个价电子组成，称为束缚电子。
价电子
＋4
＋
＋
＋
4
4
4
共价键的
两
个价电子
＋
＋
＋
4
4
4
＋
＋
＋
4
4
4
半导体二极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
（2）本征激发现象
当温度升高或受光照射时，共价键中的价电子获
得足够能量，从共价键中挣脱出来，变成自由电 子；同时在原共价键的相应位置上留下一个空位， 这个空位称为空穴,电子-空穴对就形成了.
半导体二极管及其应用电路
1.1.1 半导体的导电特性
三、杂质半导体
在本征半导体中加入微量杂质，可使其导电性 能显著改变。根据掺入杂质的性质不同，杂质半 导体分为两类：电子型（N型）半导体和空穴型 （P型）半导体。
二极管的七种应用电路及详解及开关电源详解
二极管是用半导体材料 (硅、硒、锗等)制成的一种电子器件。
它具有单向导电性能，即给二极管阳极和阴极加上正向电压时，二极管导通。
当给阳极和阴极加上反向电压时，二极管截止。
因此，二极管的导通和截止，则相当于开关的接通与断开。
二极管是最早诞生的半导体器件之一，其应用非常广泛。
特别是在各种电子电路中，利用二极管和电阻、电感、电容等元器件进行合理的连接，构成不同功能的电路，可以实现对交流电整流、对调制信号检波、限幅和嵌位以及对电源电压的稳压等多种功能。
无论是在常见的收音机电路还是在其他的家用电器产品或工业控制电路中，都可以找到二极管的踪迹。
结构组成二极管就是由一个PN结加上相应的电极引线及管壳封装而成的。
采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结。
由P区引出的电极称为阳极，N区引出的电极称为阴极。
因为PN结的单向导电性，二极管导通时电流方向是由阳极通过管子内部流向阴极。
二极管的电路符号如图所示。
二极管有两个电极，由P区引出的电极是正极，又叫阳极；由N区引出的电极是负极，又叫阴极。
三角箭头方向表示正向电流的方向，二极管的文字符号用VD表示。
许多初学者对二极管很“熟悉”，提起二极管的特性可以脱口而出它的单向导电特性，说到它在电路中的应用第一反应是整流，对二极管的其他特性和应用了解不多，认识上也认为掌握了二极管的单向导电特性，就能分析二极管参与的各种电路，实际上这样的想法是错误的，而且在某种程度上是害了自己，因为这种定向思维影响了对各种二极管电路工作原理的分析，许多二极管电路无法用单向导电特性来解释其工作原理。
二极管除单向导电特性外，还有许多特性，很多的电路中并不是利用单向导电特性就能分析二极管所构成电路的工作原理，而需要掌握二极管更多的特性才能正确分析这些电路，例如二极管构成的简易直流稳压电路，二极管构成的温度补偿电路等。
电工电子技术第八章 半导体二极管及整流电路
4.分析、应用举例
二极管的应用范围很广,它可用与整流、检波、限幅、 元件保护以及在数字电路中作为开关元件。
二极管为非线性元件在分析计算时和以往线性元 件不同下面我们以例子说明。
例1. 试求下列电路中的电流。（二极管为硅管）
C
D2
u2
S RL u0
t
u0
充电结束
整流电路为电
容充电
t
2.电容滤波电路的特点
（1）近似估算:半波Uo=U2，全波Uo=1.2U2。 (2) 输出电压U0与时间常数RLC有关，希望C足够大。
RLC愈大电容器放电愈慢U0(平均值)愈大， 一般取τ d RLC (3 5) T (T:电源电压的周期)
+4
+4
+4
+4
+4
+4
价电子填补空穴 空穴移动方向
电子移动方向
+4
+4
+4
外电场方向
结论
1.本征半导体中存在数量相等的两种载流 子，即自由电子和空穴。
2.本征半导体的导电能力取决于载流子 的浓度。
3.温度越高，载流子的浓度越高。因此本
征半导体的导电能力越强，温度是影响半导 体性能的一个重要的外部因素，这是半导体 的一大特点。
A VDA
VY=3–0.3=2.7V
B
VDA导通后, VDB因反偏而截止,
VDB
Y
R
起隔离作用, VDA起钳位作用,
–12V
将Y端的电位钳制在+2.7V。
二极管导通后，管子上的管压降基本恒定。
半导体二极管及其应用电路
1.4.2半导体二极管 1. 二极管的分类
二极管其主要特性是单向导电性。二极管的种类繁 多，按用途分为整流、检波、稳压、阻尼、开关、发光和 光敏二极管等；按采用的材料的不同可分为锗二极管、硅 二极管和砷化镓二极管等；按结构的不同又可分为点接触 和面接触二极管；按工作原理分有隧道二极管、变容二极 管、雪崩二极管、双基极二极管等。
反之若测出来的电阻约几十千欧至几百千欧， 则黑表笔所接触的电极为二极管的负极，红表笔 所接触的电极为二极管的正极。
如果，正反向电阻值均较小，正向电阻低于 一千欧，而反向电阻只有几十千欧，其材料为锗 材料。如果，正反向电阻值均较大，正向电阻大 于一千欧，反向电阻大于几百千欧甚至为无穷大， 其材料为硅材料。
第三部分
符号
意义
符号
意义
A
N型，锗材料
B
P型，锗材料
C
N型，硅材料
D
P型，硅材料
A
PNP型，锗材料
B
NPN型，锗材料
C
PNP型，硅材料
D
NPN型，硅材料
E
化合物材料
P
普通管
V
微波管
W 稳压管
C
参量管
Z
整流器
L
整流堆
S
隧道管
N
阻尼管
U
光电器件
K
开关管
X
低频小功率管（fα< 3MHz, Pc<1W）
G
高频小功率管（fα≥3MHz,Pc<1W）
1.4 半导体器件
1.4.1 半导体器件的命名方法 1.国产半导体器件的命名方法
半导体器件型号由五个部分组成，前三个部分 的符号意义见表1.10所示。第四部分是数字表示 器件的序号，第五部分是用汉语拼音字母表示规 格号。
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。
半导体二极管及其应用电路
面接触型
硅平面型
阳极
阴极
金属支架
正极引线
负极引线
金锑合金
P型硅
铝合金小球
N型硅片
阳极引线
阴极引线
N型锗片
金属触丝
管壳
二氧化硅保护层
负极引线
阳极引线
N型硅
P型硅
二极管外形示意图
阳极
阴极
面接触型二极管特点：结面积大、结电容大，允许通过较大的电流，适用于低频整流。
硅平面型二极管特点：结面积大的可用于大功率整流；结面积小的，结电容大，适用于脉冲数字电路，作为开关管使用。
u
u<0时
整流电路
uo(io）
0
π
2π
3π
ωt
0
π
2π
3π
ωt
u
uo
io
D4
D1
D2
D3
u
+ -
uo
+
-
RL
io
0
π
2π
3π
ωt
iD
iD1 ,iD3
iD2 ,iD4
整流电路
uo(io）
0
П
2П
3П
ωt
uo
io
桥式全波整流输出电压uO的平均值UO为:
U为交流电源u的有效值
负载电阻RL中流过的电流iO的平均值IO为:
其中IDZ=(5~25)mA IL=UZ/RL=6/600=10mA
本节知识要点
1. 伏安特性方程：
A
D
C
B
iD
uD
o
UBR
一、二极管的伏安特性
2. 伏安特性曲线
半导体二极管及其应用典型例题
第一章半导体二极管及其应用典型例题(总14页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第一章半导体二极管及其应用二极管伏安特性例1-1例1-2例1-3二极管电路分析例1-4例1-5 例1-6例1-7例1-8稳压管电路及其分析例1-9例1-10例1-11【例1-1】分析图所示电路的工作情况，图中I为电流源，I=2mA。
设20℃时二极管的正向电压降U D=660mV，求在50℃时二极管的正向电压降。
该电路有何用途电路中为什么要使用电流源【相关知识】二极管的伏安特性、温度特性，恒流源。
【解题思路】推导二极管的正向电压降，说明影响正压降的因素及该电路的用途。
【解题过程】该电路利用二极管的负温度系数，可以用于温度的测量。
其温度系数–2mV/℃。
20℃时二极管的正向电压降U D=660mV50℃时二极管的正向电压降U D=660 –（2´30）=600 mV因为二极管的正向电压降U D是温度和正向电流的函数，所以应使用电流源以稳定电流，使二极管的正向电压降U D仅仅是温度一个变量的函数。
【例1-2】电路如图(a)所示，已知，二极管导通电压。
试画出u I与u O的波形，并标出幅值。
图(a)【相关知识】二极管的伏安特性及其工作状态的判定。
【解题思路】首先根据电路中直流电源与交流信号的幅值关系判断二极管工作状态；当二极管的截止时，u O=u I；当二极管的导通时，。
【解题过程】由已知条件可知二极管的伏安特性如图所示，即开启电压U on和导通电压均为。
由于二极管D1的阴极电位为＋3V，而输入动态电压u I作用于D1的阳极，故只有当u I高于＋时D1才导通，且一旦D1导通，其阳极电位为，输出电压u O=＋。
由于D2的阳极电位为－3V，而u I作用于二极管D2的阴极，故只有当u I低于－时D2才导通，且一旦D2导通，其阴极电位即为－，输出电压u O=－。
当u I在－到＋之间时，两只管子均截止，故u O=u I。
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可以构成各种限幅电路。如图2-10所示。 3)元件保护 在电子线路中，常用二极管来保护其他元器件免受过高电压
的损害，如图2-11所示电路，L和R是线圈的电感和电阻。
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2.3 特殊二极管
2.3.1稳压管
稳压二极管又称齐纳二极管，简称稳压管。它是一种特殊的 面接触型硅二极管，其符号和伏安特性曲线如图2 -12所示， 它的正向特性曲线与普通二极管相似，而反向击穿特性曲线 很陡。
稳压二极管的主要参数如下: (1)稳定电压UZ (2)稳定电流IZ (3)最大耗散功率PM (4)动态电阻rZ
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2
2.1 半导体的基础知识
2.1.2本征半导体
本征半导体是一种纯净的半导体晶体。常用的半导体材料是 单晶硅(Si)和单晶锗(Ge)，其原子结构如图2-1(a) 、(b)所示。
在硅和锗等半导体材料中，内部原子排列是有规律的，即为 晶体结构。每个原子受邻近四个原子的束缚，组成四个共价 键。共价键像纽带一样将排列整齐的原子连接起来，如图2-2 所示。
1)PN结正向偏置——导通
将PN结按图2-4(b)所示方式连接，此时称PN结为反向偏置(简 称反偏)。
PN结具有单向导电性，加正向电压时，PN结电阻很小，电流
较大，是多数载流子的扩散运动形成的；加反向电压时，PN
结电阻很大，电流很小，是少数载流子
运动形
成的。
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5
2.2 PN结与晶体二极管
略地鉴别其质量好坏。如图2-8所示。 (2)当需要获知二极管的伏安特性时，可利用晶体管特性测试
仪测得，也可利用测试电路测得。
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8
2.2 PN结与晶体二极管
2.2.1 PN结的基本原理
7.半导体二极管的应用 二极管是电子电路中最常用的器件。 1)钳位 利用二极管正向导通时压降很小的特性，可组成钳位电路，
图2-14光电二极管电路符号
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图2-15变容二极管符号及特性
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图2-7 二极管伏安特性曲线
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图2-8 万用表简易测试二极管示意图
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图2-9 二极管钳位电路
返回 24
图2-10 二极管上限幅电路及波形
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图2-11 二极管保护电路
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图2-12 稳压管的伏安特性及符号
返回 27
图2-13发光二极管电路符号
返回 28
3.晶体二极管的伏安特性
半导体二极管的核心是PN结，它的特性就是PN结的特性—单 向导电性。利用伏安特性曲线可形象地描述二极管的单向导 电性。
二极管的伏安特性曲线，如图2-7所示。
4.二极管的主要参数
1)最大整流电流IFM 2)最高反向工作电压URM 3)最大反向电流IRM 4)最高工作频率fM
杂质半导体是指在本征半导体中掺入了微量其他元素(称为杂 质)的半导体。
1. N型半导体 在纯净的半导体硅(或锗)中掺入微量五价元素(如磷)后，就可
成为N型半导体，如图2-3(a)所示。 2. P型半导体 P型半导体是在本征半导体硅(或锗)中掺入微量的三价元素(如
硼、锢等)而形成的，如图2-3(b)所示。
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12
2.3 特殊二极管
2.3.4变容二极管
变容二极管是利用PN结电容可变原理制成的半导体器件，它 仍工作在反向偏置状态。
它的压控特性曲线和电路符号如图2 -15所示。 因其容量很小，为皮法数量级，所以主要用于高频场合下，
例如，电调谐、调频信号的产生等。
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2.2 PN结与晶体二极管
2.2.1 PN结的基本原理
5.二极管的选择与使用注意事项 (1)要求导通电压低时选锗管;要求反向电流小时选硅管。 (2)要求导通电流大时选平面形;要求工作频率高时选点接触型。 (3)要求反向击穿电压高时选硅管。 (4)要求耐高温时选硅管。 6.二极管的检测 (1)一般情况下，可利用万用表判断普通二极管的极性，并粗
由热激发产生的自由电子，也会释放能量返回到附近的空穴， 这种现象称为复合。
热激发和光激发统称为本征激发。
在本征半导体中，随着温度的升高或光照的增强，电子一空 穴对的数量将大大增加，导电能力将大大提高，这就是半导 体具有热敏性和光敏性的基本原理。
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3
2.1 半导体的基础知识
2.1.3杂质半导体
11
2.3 特殊二极管
2.3.3光电二极管
光电二极管又称光敏二极管，是一种将光信号转为电信号的 半导体器件，其电路符号如图2-14所示。光电二极管的结构 与普通二极管的结构基本相同，只是在它的PN结处，通过管 壳上的一个玻璃窗口能接收外部的光照。
光电二极管的PN结在反向偏置状态下运行，其反向电流随光 照强度的增加而上升。
2.2.2晶体二极管
1.半导体二极管的结构、符号及类型
1)类型
(1)按材料分:有硅二极管、锗二极管和砷化稼二极管等。
(2)按结构分:根据PN结面积大小，有点接触型、面接触型二 极管。
(3)按用途分:有整流、稳压、开关、发光、光电、变容、阻尼 等二极管。
(4)按封装形式分:有塑封及金属封装等二极管。
物半导体，如砷化稼(GaAs}等；以及掺杂或制成其他化合物 半导体材料，如硼(B)、磷(P)、锢(In)和锑(Sb )等。其中，硅 是最常用的一种半导体材料。 (1)半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间。 (2)半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变 化。 (3)在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增 强。
10
2.3 特殊二极管
2.3.2发光二极管
发光二极管(LED)与普通二极管一样，也是由PN结构成的， 同样具有单向导电性，但在正向导通时，由于空穴和电子的 复合而发出能量，发出一定波长的可见光。
光的波长不同，颜色也不同，常见的LE D有红、绿、黄等颜 色。
电路符号如图2-13所示。
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是常用的特殊二极管，各自用在不同的电路中。
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么么么么方面
Sds绝对是假的
图2-1 原子结构示意图
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图2-2 硅和锗的共价键结构
返回 17
图2-3 掺杂质后的半导体
返回 18
图2-4 PN结的单向导电性
返回 19
图2-5 二极管的结构与符号
返回 20
图2-6 半导体器件的型号组成
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2.2 PN结与晶体二极管
2.2.1 PN结的基本原理
1.PN结的形成
载流子扩散形成内建电场，内建电场形成PN结。
因为在空间电荷区内多数载流子已扩散到对方并复合掉了， 或者说消耗尽了，因此空间电荷区又称为耗尽层。
2. PN结的单向导电特性
在PN结两端外加电压，称为给PN结以偏置电压。
第2章 半导体二极管及其应用电路
2.1 半导体的基础知识 2.2 PN结与晶体二极管 2.3 特殊二极管 小结
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2.1 半导体的基础知识
2.1.1半导体
导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，我们称之为半导体。 半导体有以下特点: 常用的半导体材料有:元素半导体，如硅(Bi}、锗(Ge}等;化合
(5)按功率分:有大功率、中功率及小功率等二极管。
2)结构及符号
半导体二极管又称晶体二极管，简称二极管。二极管的结构
与符号如图2 -5所示。
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2.2 PN结与晶体二极管
2.2.1 PN结的基本原理
2.半导体二极管的命名方法
半导体器件的型号由五个部分组成，如图2 -6所示。
(1)PN结是半导体器件的基础,PN结正偏导通、反偏截止，具 有单向导电性、反向击穿性和非线性的特点。
(2)二极管本质上是一个PN结，其主要特点是单向导电性。其 全面的性质可用伏安特性来描述。
(3)二极管可用于整流、限幅、保护、开关等电路中。 (4)稳压二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管等都