常用电子元件及其应用

P区
空间电荷区变窄
N区
I
内电场
P区的空穴进入空间电荷区 外电场
和一部分负离子中和
E
N区电子进入空间电荷 区和一部分正 离子中和
外加反向电压外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子
移走
少子越过PN结形成 很小的反向电流
P区
空间电荷区变宽
N区
IR
内电场 外电场 E
由上述分析可知：
切记
PN结具有单向导电性
P型半导体
在硅或锗中
掺入三价元素， 如硼或铝、镓， 则形成P型半导 体。
原结理构图图
在P型Байду номын сангаас导体中，空穴是多子，电子是少子。
负离子
少子
多子BB-
填补空位
电子 电子 电子 电子 电子
空穴
空穴
硼 负原 离子
多数载流子取决于掺杂浓度，少数载流子取决于温度
第一节 晶体二极管及其应用 一、认识晶体二极管
小功率 二极管
I/mA 注 意:
15
死区电压：硅管约为： 0.5V10,锗管约为：0.1V。
5 死区
-50 导-2通5 时的电正压向压降：硅管 约为:0.6V～0.8V,锗管约 为:0.2VO～00..32 V。0.4 U/V
-20
常温下，反向饱和电流很 小.当PN结-4温0 度升高时， 反向电流I明/μA显增加。
锗管的伏安特性
二极管的主要参数
最大整流电流IFM ：指管子长
期运行时，允许通过的最大正向平均 电流。
最高反向电压URM ：二极管运
行时允许承受的最高反向电压
I/mA 60
正向
40
20 死区
最大反向电流IRM ：指管
子未击穿时的反向电流，其值越
-50 -25 电压 O 0.4 0.8 U/V
小，则管子的单向导电性越好。
空穴
本征 激发
自由电子
空穴 电子 电子 电子 电子
在常温下自由电子和空穴的形成 半导体的导电性能对温度很敏感
杂质半导体： N型半导体和P型半导体
N型半导体
少子
在硅或锗中掺
入少量的五价元
正离子
素，如磷或砷、
多余价电子 电 子
锑，则形成N型
PP+
多子
半导体。
结原构理图图
电子
正磷离原子子 自由电子
在N型半导体中，电子是多子，空穴是少子
即在PN结上加正向电压时， PN结
电阻很低，正向电流较大。（PN结处
于导通状态）
加反向电压时，PN结电阻很高，反
向电流很小。（PN结处于截止状态）
二极管的伏安特性
I/mA 60
正向
40
20
死区 电压
-50 -25
O 0.4 击穿电压
-20
U(BR) 反向
-40 I/μA
0.8 U/V
硅管的伏安特性
二、 特殊二极管---光电二极管
光电二极管也和普通二极管一样，管 芯由PN结构成，具有单向导电性。光电 二极管的管壳上有一个能射入光线的“ 窗口”，这个窗口用有机玻璃透镜进行 封闭，入射光通过透镜正好射在管芯上 。
三、直流稳压源电路
二极管的应用非常广泛范围很广,利用它 的单向导电性和正向导通、反向截止、反向 击穿(稳压管)等工作状态,可以组成各种应用 电路.下面介绍其在直流稳压源中的应用.
P区 少子漂移
空间电荷区
N区
多子扩散
内电场方向
P 少子漂移
空间电荷区
N
结论：
多子扩散
内电场方向
在PN结中同时存在多子的扩散运动和少子的漂移运动。
内电场阻挡多子的扩散运动，推动少子的漂移运动。
在一定条件下，多子扩散和少子漂移达到动态平衡，空间电荷区 的宽度基本上稳定。
PN结的单向导电性
外加正向电压 扩散运动增强，形成较大的正向电流。
本征半导体
完全纯净 的具有晶体 结构的半导 体称为本征 半导体 。它 具有共价键 结构。
价电子
硅原子
锗和硅的原子结构 单晶硅中的共价键结构
在半导 体中，同 时存在着 电子导电 和空穴导 电。空穴 和自由电 子都称为 载流子。 它们成对 出现，成 对消失。
复合
电子 空电 穴子 电 子 电 子 电 子
常用电子元件及其应用
路漫漫其悠远
少壮不努力，老大徒悲伤
摩尔定律
集成电路的发展遵从摩尔定律 摩尔定律：集成电路中的晶体管数目每两年增加一倍；
CPU性能每18个月增加一倍。
第五章 常用电子元件及其应用
物质按导电能力的不同可分为导体、半导体 和绝缘体3类。
日常生活中接触到的金、银、铜、铝等金属都是良好的导体 ，它们的电导率在105S·cm-1量级；
击穿电压
-20
最高工作频率fM ：允许
通过的最高频率取决于PN结的 结电容的大小
U(BR)
反向
-40 I/μA
二、 特殊二极管----稳压二极管
稳压管是一种特殊的面接触型半导体二极管，具有稳定 电压的作用
I/mA
＋I
符号:
阴极
U
DZ
-
阳极
UZ
特点:
0
U/V
IZ
(1)反向特性曲线比较陡
(2)工作在反向击穿区
直流稳压电源的组成
交流 电源
变压 器
整流 电路
滤波 电路
稳压
负
电路
载
功能
各部分电路输出波形 将电源的交流电变成直流电压或电流
发光二极管是一种能把电能直接转换成光能的固体发光 元件。发光二极管和普通二极管一样，管芯由PN结构成，具 有单向导电性。左图所示为发光二极管的实物图和图符号。
单个发光二极管实物 发光二极管图符号
发光二极管是一种功率控制器件，常用来作为数字电路的 数码及图形显示的七段式或阵列式器件；单个发光二极管常 作为电子设备通断指示灯或快速光源以及光电耦合器中的发 光元件等。
大功率 二极管
发光 二极管
阴极 D
表示符号
PN结的形成
用专门的制 造工艺在同一 块半导体单晶 上，形成P型半 导体区域和N型 半导体区域， 在这两个区域 的交界处就形
成一个PN结
。
P区的空穴向N区扩散并与电子复合
P区
空间电荷区
N区的电子内向电P区场扩方散向并与空穴复合
N区
在一定条件下，多子扩散和少子漂移达到动态平衡。
而像塑料、云母、陶瓷等几乎不导电的物质称为绝缘体，它 们的电导率在10-22~10-14S·cm-1量级；
导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体，它们的 电导率在10-9~102S·cm-1量级。自然界中属于半导体的物质有 很多种类，目前用来制造半导体器件的材料大多是提纯后的单 晶型半导体，主要有硅(Si)、锗(Ge)和砷化镓（GaAs)等。
击穿并不意味损坏，采取适当的限流措施，反相击穿是可逆的
稳压管的主要参数:
I/mA
UZ
0
U/V
IZ
稳定电压UZ
稳定电流IZ
动态电阻rZ
rz = △UZ / △IZ
电压温度系数αUZ α 一般情况:高于6V的 UZ α 为负,低于6V的 UZ为正。
最大允许耗散功率PZ M
二、特殊二极管---发光二极管