电工与电子技术论文

本科课程论文

电工与电子技术学习心得

刘一非

学号：********

专业：生物技术

班级：08级生物技术二班论文提交日期 2010年1月10日

电工与电子技术学习心得

经过一个学期的学习，电工与电子技术这门课程顺利结课了。作为一个学习生命科学的学生，也正像开课时老师告诉我们的那样，仅仅一个学期的课程并不能让我们精通电工与电子技术，也不能让我们把损坏的仪器修好。但是我想这门课却足以让我们每个同学开始对电工与电子技术感兴趣，也足以启蒙我们走向电工与电子技术更深入更辉煌的殿堂。

仅仅三十几个课时的课程里我们学习了很多知识，下面我对模拟电路中的半导体二极管这一部分做一个简单的总结。

处理模拟信号的电子电路称之为模拟电路。模拟信号就是时间和幅度都连续的信号（连续的含义是在某以取值范围那可以取无穷多个数值）。二极管又称晶体二极管,简称二极管;它只往一个方向传送电流的电子零件。它是一种具有1个零件号接合的2个端子的器件，具有按照外加电压的方向，使电流流动或不流动的性质。晶体二极管为一个由p 型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也非常广泛。

在总结二极管之前先来总结一下PN结。

1.PN结（PN Junction）的形成

P区和N区交界面处形成的区域称为PN结。形成原因主要有以下三个：(1)载流子的浓度差引起多子的扩散；(2)复合使交界面形成空间电荷区；(3)扩散和漂移达到动态平衡2.PN结的单向导电性

加在PN结上的电压称为偏置电压。若P区接高电位，N区接低电位，称PN结外接正向电压或PN结正向偏置，简称正偏；反之，称PN结外接反向电压或PN结反向偏置，简称反偏。

PN结正偏:外电场使多子向PN结移动，中和部分离子使空间电荷区变窄。扩散运动加强形成正向电流IF。IF=I多子-I少子≈I多子

PN结反偏：外电场使少子背离PN结移动，空间电荷区变宽。漂移运动加强形成反向电流IR。IR=I少子≈0

3.PN结的击穿特性

当加于PN结两端的反向电压增大到一定值时，二极管的反向电流将随反向电压的增加而急剧增大，这种现象称为反向击穿。反向击穿后，只要反向电流和反向电压的乘积不超过PN结容许的耗散功率，PN结一般不会损坏。若反向电压下降到击穿电压以下后，其性能可恢复到原有情况，即这种击穿是可逆的，称为电击穿；若反向击穿电流过大，则会导致PN结结温过高而烧坏，这种击穿是不可逆的，称为热击穿。

PN结的反向击穿有雪崩击穿和齐纳击穿两种机理。当反向电压足够大时，PN结的内电场加强，使少子漂移速度加快，动能增大，通过空间电荷区与原子相撞，产生很多的新电子-空穴对，这些新产生的电子又会去撞击更多的原子，这种作用如同雪崩一样，使电流急剧增加，这种击穿称为雪崩击穿。雪崩击穿发生在掺杂浓度较低的PN结中，因为这种PN 结的阻挡层宽，因碰撞而电离的机会就多。由高浓度掺杂材料制成的PN结中耗尽区宽度很窄，即使反向电压不高也容易在很窄的耗尽区中形成很强的电场，将价电子直接从共价键中拉出来产生电子-空穴对，致使反向电流急剧增加，这种击穿称为齐纳击穿。

下面来总结二极管

一．二极管的特性及主要参数

(一)半导体二极管的结构和类型

1.构成：PN 结+ 引线+ 管壳= 二极管(Diode)

2.符号：阳极（正极）阴极（负极）

3.分类：a根据材料分：硅二极管、锗二极管b根据结构分：点接触型、面接触型、平面型

（a）结构示意图（b）电路符号（c）点接触型（d）面接触型（e）平面型

二极管常见外型图

(二)二极管的伏安特性

二极管由一个PN结构成，具有单向导电性。当外加正向电压小于Uth时，外电场不足以克服PN结的内电场对多子扩散运动造成的阻力，正向电流几乎为零，二极管呈现为一个大电阻，好像有一个门坎，因此将电压Uth称为门槛电压(又称死区电压)。在室温下硅管Uth≈0.5V，锗管Uth≈0.1V。当外加正向电压大于Uth后，PN结的内电场大为削弱，二极管的电流随外加电压增加而显著增大，电流与外加电压呈指数关系，实际电路中二极管导通时的正向压降硅管约为0.6～0.8V，锗管约为0.1～0.3V，因此工程上定义这一电压为导通电压，用UD(ｏn)表示，认为uD＞ＵD(ｏn)时，二极管导通，iD有明显的数值，而uD＜UD(ｏn)时，iD很小，二极管截止，工程上，一般取硅管UD(ｏn)=0.7V，锗管UD(ｏn)=0.2V。

二极管电流iD随外加于二极管两端的电压uD的作用而变化的规律，称为二极管的伏安特性曲线。

二极管两端加上反向电压时，反向饱和电流IS很小（室温下，小功率硅管的反向饱和电流IS小于0.1μA，锗管为几十微安。）.当加于二极管两端的反向电压增大到U(BR) 时，二极管的PN结被击穿，此时反向电流随反向电压的增大而急剧增大，U(BR) 称为反向击穿电压。

反向击穿类型：

（1）电击穿— PN 结未损坏，断电即恢复。

（2）热击穿— PN 结烧毁。

反向击穿原因：

齐纳击穿(Zener)：向电场太强，将电子强行拉出共价键。(击穿电压< 6 V，负温度系数)；

雪崩击穿：反向电场使电子加速，动能增大，撞击使自由电子数突增。(击穿电压> 6 V，正温度系数)击穿电压在6 V 左右时，温度系数趋近零。

(三)二极管的主要参数

IF —最大整流电流(最大正向平均电流) ；URM —最高反向工作电压，为U(BR) / 2；

IR —反向电流(越小单向导电性越好)；fM —最高工作频率(超过时单向导电性变差) ；

影响工作频率的原因—PN 结的电容效应

二．二极管电路的分析方法