二极管及其基本电路PPT课件
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二极管及其基本电路ppt课件
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2
§3.1半导体基本知识
半导体器件特点： 体积小、重量轻、使用寿命长、输入功率小、 功率转换效率高。
3.1.1 半导体材料：（Semiconductor materials)
10-3
导体
如金属等
半导体
10+9
绝缘体
ρ(Ω-cm )
如橡皮、塑料等
典型半导体：硅Si、精选锗PPGT课e件、砷化镓GaAs等
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9
自由电子和空穴都称为载流子。
自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合 在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡， 半导体中载流子便维持一定的数目。
注意：
1. 本征半导体中载流子数目极少，其导电性能很差； 2. 温度愈高， 载流子的数目愈多，半导体的导电性能 也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。
11
3.1.4 杂质半导体 1. N型半导体
硅原子
多余电子
硅(锗) +磷 N型半导体
五价杂质原子只有四个 价电子能与周围四个半导体 原子中的价电子形成共价键
多余的一个价电子因 无共价键束缚而很容易形
Si Si
P
Si
成自由电子。 在N型半导体中自由电子是多数载流子，它主要由杂质原
子提供；空穴是少数载流子, 由热激发形成。 提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子，
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10
§3.1 半导体基本知识 3.1.4 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质， 可使半导体的导电性发生显著变化。
掺入的杂质主要是三价或五价元素。 掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。 N型半导体——掺入五价杂质元素（如磷） P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）
《二极管工作原理》课件
检波电路
检波电路
利用二极管的导通和截止特性，从调频信号 中提取出调制信号。
检波过程
利用二极管将调频信号的负半周通过负载， 正半周被截止，从而得到调制信号。
调频信号
通过改变载波的频率来传递信息。
调制信号
包含信息的信号，可以是音频、视频或数据 信号。
开关电路
开关电路
利用二极管的单向导电 性，实现电路的通断控
STEP 03
反向结构中，PN结的电 阻较大，因此电流较小。
当反向电压施加在二极管 上时，电流无法通过PN 结，因此二极管处于截止 状态。
PN结
PN结是二极管的核心部分，由P型半导体和N型半导 体相接触形成。
在PN结中，存在一个由N型半导体指向P型半导体的 电场，该电场可以阻止多数载流子的运动。
当正向电压施加在PN结上时，多数载流子会克服电场 阻力而流动，形成电流。当反向电压施加时，多数载
流子被阻止流动，电流无法形成。
Part
03
二极管的工作原理
正向导通
正向导通是指当二极管两端加上正向电压时，二极管正向导通，电流可以通过二极 管。
正向导通的原因是二极管内部的PN结在正向电压作用下变薄，使得电子和空穴能够 更容易地通过，形成电流。
正向导通时，二极管的电阻很小，因此电流较大。
反向截止
反向电流限制
应控制二极管的反向电流在规定范围 内，以防止过热或性能退化。
工作温度
二极管的工作温度应保持在规定范围 内，避免过高或过低的温度影响其性 能和可靠性。
焊接与安装
在焊接和安装二极管时，应遵循正确 的工艺要求，避免过热或机械应力造 成损坏。
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二极管及应用PPT课件
NO.3 光电（光敏）二极管
1、符号
NO.3 光电（光敏）二极管
2、特性：将光信号转变成电信号 3、工作条件：加反向电压。工作在反向偏置状态（反向 截止区）。
NO.3 光电（光敏）二极管
4、主要参数： （1）最高工作电压 VRM：光电二极管在无光照条件下，反 向电流不超过 0.1 A 时所能承受的最高反向电压。VRM 越 大，管子性能越稳定。
6、两个稳压二极管串联 （1）U导通=0.7V，UZ1=6V，UZ2=8V。 ③两反
NO.2 稳压二极管
6、两个稳压二极管串联 （1）U导通=0.7V，UZ1=6V，UZ2=8V。 ④两正
NO.2 稳压二极管
7、两个稳压二极管并联 假设两个硅稳压二极管，VZ1的稳压值是6V，VZ2的稳压值是
8V，他们的导通压降均为0.7V。现将他们两并联，可以得到几种输 出电压值？
NO.2 稳压二极管
7、两个稳压二极管并联 （1）U导通=0.7V，UZ1=6V，UZ2=8V。 ①一正一反
NO.2 稳压二极管
7、两个稳压二极管并联 （1）U导通=0.7V，UZ1=6V，UZ2=8V。 ②一反一正
NO.2 稳压二极管
7、两个稳压二极管并联 （1）U导通=0.7V，UZ1=6V，UZ2=8V。 ③两反
8V，他们的导通压降均为0.7V。现将他们两串联，可以得到几种输 出电压值？
NO.2 稳压二极管
6、两个稳压二极管串联 （1）U导通=0.7V，UZ1=6V，UZ2=8V。 ①一正一反
NO.2 稳压二极管
6、两个稳压二极管串联 （1）U导通=0.7V，UZ1=6V，UZ2=8V。 ②一反一正
NO.2 稳压二极管
NO.4 变容二极管
二极管及其基本电路
vD
nV T
指数 关系
D
当加反向电压时： v
vD<0，当|vD|>>|V T |时 e 则 iD IS
常数
nV T
1
4、PN结的反向击穿
二极管处于反向偏置时，在一定的电压范围内，流过 PN结的电流很小，但电压超过某一数值(反向击穿电压)时， 反向电流急剧增加，这种现象就称为PN结的反向击穿。
+4 +4 +4
+4
+3
+4
+4
+4
+4
自 由 电 子 空 穴 对
P型半导体的示意方法
空穴 受 主 离 子
－ － －
－ － －
－ － －
－ －
－
2.N型半导体
在硅（或锗）的晶体中掺入少量的五价元素杂质。(磷、锑)
硅原子
多余电子
+4
+4
+4
磷原子多余的电子易受 热激发而成为自由电子， 使磷原子成为不能移动的 正离子。 磷→施主杂质、N型杂质
正偏时，结电容较大，CJ≈CD 反偏时，结电容较小，CJ≈CB
§1.2 二极管
1.2.1 二极管的结构
PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。
（Anode）
1、二极管的电路符号：
2、分类
（Kathode）
按结构分：点接触型，面接触型，平面型。
按用途分：整流二极管，检波二极管，稳压二极管，„„。 按材料分：硅二极管，锗二极管。
（3）PN结的V--I 特性及表达式
i D I S (e
vD
nV T
1)
vD ：PN结两端的外加电压
2二极管及其基本电路
• 1.雪崩击穿
• 随着反向电压的增大，阻挡层内部的电场增强，阻挡层中 载流子的漂移速度相应加快，致使动能加大。当反向电压 增大到一定数值时，载流子获得的动能足以把束缚在共价 键中的价电子碰撞出来，产生自由电子—空穴对。新产生 的载流子在强电场作用下，再去碰撞其它中性原子，又产 生新的自由电子－空穴对。如此连锁反应使得阻挡层中载 流子的数量急剧增多，因而流过PN结的反向电流也就急 剧增大。因增长速度极快，象雪崩一样，所以将这种碰撞 电离称为雪崩击穿(Avalanche Multiplication )
门坎电压Vth（在正向电压的起始部分，由于正向电压较小， 外电场还不足以克服PN结的内电场，因而这时的正向电 压几乎为零，二极管呈现出一个大电阻，好像有一个门坎） 硅管的Vth 约为0.5V，锗管的Vth 约为0.1V 当正向电压大于Vth时，内电场大为削弱，电流因而迅速增 长，二极管正向导通。硅管的正向导通压降约为0.7V，锗 管约为0.2V
（1）杂质半导体就整体来说还是呈电中性的。
（2）杂质半导体中的少数载流子虽然浓度不高，但对温度、 光照十分敏感。
（3）杂质半导体中的少数载流子浓度比相同温度下的本征 半导体中载流子浓度小得多。
§3.2 PN结的形成及特性
漂移电流与扩散电流
1、漂移电流 载流子在电场作用下有规则的运动-------漂移运动 形成的电流-------漂移电流
+4
+4
空穴运动的实质是共有电 子依次填补空位的运动。
+4
+4
二、本征半导体
2、本征半导体的导电机理 （3）结论
①电子和空穴总是成对出现的------本征激发。 电子和空穴也可以复合而消失。
②本征半导体在外电场的作用下，形成两种电流------空穴电 流和电子电流，外电路的总电流等于两种电流的代数和。 ③电子--空穴对的数目对温度、光照十分敏感。 ④本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
• 随着反向电压的增大，阻挡层内部的电场增强，阻挡层中 载流子的漂移速度相应加快，致使动能加大。当反向电压 增大到一定数值时，载流子获得的动能足以把束缚在共价 键中的价电子碰撞出来，产生自由电子—空穴对。新产生 的载流子在强电场作用下，再去碰撞其它中性原子，又产 生新的自由电子－空穴对。如此连锁反应使得阻挡层中载 流子的数量急剧增多，因而流过PN结的反向电流也就急 剧增大。因增长速度极快，象雪崩一样，所以将这种碰撞 电离称为雪崩击穿(Avalanche Multiplication )
门坎电压Vth（在正向电压的起始部分，由于正向电压较小， 外电场还不足以克服PN结的内电场，因而这时的正向电 压几乎为零，二极管呈现出一个大电阻，好像有一个门坎） 硅管的Vth 约为0.5V，锗管的Vth 约为0.1V 当正向电压大于Vth时，内电场大为削弱，电流因而迅速增 长，二极管正向导通。硅管的正向导通压降约为0.7V，锗 管约为0.2V
（1）杂质半导体就整体来说还是呈电中性的。
（2）杂质半导体中的少数载流子虽然浓度不高，但对温度、 光照十分敏感。
（3）杂质半导体中的少数载流子浓度比相同温度下的本征 半导体中载流子浓度小得多。
§3.2 PN结的形成及特性
漂移电流与扩散电流
1、漂移电流 载流子在电场作用下有规则的运动-------漂移运动 形成的电流-------漂移电流
+4
+4
空穴运动的实质是共有电 子依次填补空位的运动。
+4
+4
二、本征半导体
2、本征半导体的导电机理 （3）结论
①电子和空穴总是成对出现的------本征激发。 电子和空穴也可以复合而消失。
②本征半导体在外电场的作用下，形成两种电流------空穴电 流和电子电流，外电路的总电流等于两种电流的代数和。 ③电子--空穴对的数目对温度、光照十分敏感。 ④本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
模拟电子电路电子课件第一章二极管及其应用
18
第一章 二极管及其应用
（2）扩散电容 当PN结外加正向电压时，在空间电荷区两侧的扩散区内，少数载流子 的分布会随外加电压的变化而发生改变，形成电容效应，称为扩散电容。 PN结的势垒电容和扩散电容都是非线性电容。PN结的结电容为势垒电 容和扩散电容之和。由于结电容的存在，当工作频率很高时，结电容的影 响就不可忽略，如果工作频率过高，高频电流将主要从结电容通过，这将 会破坏PN结的单向导电性。
38
第一章 二极管及其应用
将交流电转换为直流电称为整流。具有单向导电性的二极管是最常用的 整流元件。
电动自行车充电器
39
第一章 二极管及其应用
一、单相半波整流电路
观察半波整流电路波形，实验电路如图所示。
单相半波整流电路 a)原理电路 b)实测半波整流波形
40
第一章 二极管及其应用
二、单相桥式整流电路
PN结外加正向电压
16
第一章 二极管及其应用
（2）PN结外加反向电压 PN结P区接低电位、N区接高电位时，称PN结外加反向电压，又称PN结 反向偏置，简称反偏，如图所示。这时，外电场与PN结内电场方向相同， 内电场被增强，PN结空间电荷区变宽。这使得多数载流子的扩散运动受阻， 但对少数载流子的漂移运动有利，从而形成极小的反向电流，反向电流的 方向由N区指向P区。
26
第一章 二极管及其应用
二极管内部结构示意图 a)点接触型 b)面接触型 c)平面型
27
第一章 二极管及其应用
二、二极管的型号命名
国产二极管的型号命名方法见表。
国产二极管的型号命名方法
28
第一章 二极管及其应用
三、二极管的主要参数
不同型号的二极管都有一些技术数据（即参数）作为它合理、安全使用 的依据。二极管的主要参数如下：
第一章 二极管及其应用
（2）扩散电容 当PN结外加正向电压时，在空间电荷区两侧的扩散区内，少数载流子 的分布会随外加电压的变化而发生改变，形成电容效应，称为扩散电容。 PN结的势垒电容和扩散电容都是非线性电容。PN结的结电容为势垒电 容和扩散电容之和。由于结电容的存在，当工作频率很高时，结电容的影 响就不可忽略，如果工作频率过高，高频电流将主要从结电容通过，这将 会破坏PN结的单向导电性。
38
第一章 二极管及其应用
将交流电转换为直流电称为整流。具有单向导电性的二极管是最常用的 整流元件。
电动自行车充电器
39
第一章 二极管及其应用
一、单相半波整流电路
观察半波整流电路波形，实验电路如图所示。
单相半波整流电路 a)原理电路 b)实测半波整流波形
40
第一章 二极管及其应用
二、单相桥式整流电路
PN结外加正向电压
16
第一章 二极管及其应用
（2）PN结外加反向电压 PN结P区接低电位、N区接高电位时，称PN结外加反向电压，又称PN结 反向偏置，简称反偏，如图所示。这时，外电场与PN结内电场方向相同， 内电场被增强，PN结空间电荷区变宽。这使得多数载流子的扩散运动受阻， 但对少数载流子的漂移运动有利，从而形成极小的反向电流，反向电流的 方向由N区指向P区。
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第一章 二极管及其应用
二极管内部结构示意图 a)点接触型 b)面接触型 c)平面型
27
第一章 二极管及其应用
二、二极管的型号命名
国产二极管的型号命名方法见表。
国产二极管的型号命名方法
28
第一章 二极管及其应用
三、二极管的主要参数
不同型号的二极管都有一些技术数据（即参数）作为它合理、安全使用 的依据。二极管的主要参数如下：
二极管PPT课件
二极管的单向导电性
综上所述，二极管加正向电压大 于死区电压时才会导通，加反向电压 时管子处于截止状态，这一特性称为 二极管的单向导电性。
第13页/共21页
[例1.1] 图1-3所示电路中，当开关S闭合后，H1、H2两个指 示解 ：灯 ，由哪电 路一图个可可知能，发开光关 S？闭 合 后 ， 只 有 二 极 管 V 1 正 极 电 位 高 于 负 极 电 位 ，
(b)面接触型
结面积大、正向电流大、结 电容大，用于大电流整流电路。
金属触丝 N型锗片
阳极引线
阴极引线
( a ) 点接触型 外壳
铝合金小球 阳极引线
N型硅
PN结 金锑合金
底座
阴极引线 ( b ) 面接触型
第8页/共21页
(c) 平面型
用于集成电路制作工艺中。 PN结结面积可大可小，用于高频整 流和开关电路中。
1、半导体的特点：
（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 。
半导体中两种携带电荷粒子： （1）空穴（带正电荷） （2）自由电子（带负电荷）
载流子
第1页/共21页
2、Ｐ型半导体和Ｎ型半导体
即处于正向导通状态，所以H1指示灯发光。
图1-3 [例1.1]电路图
第14页/共21页
4. 晶体二极管的主要参数
（1）最大整流电流IFM
指管子长期运行时，允许通过的最大直流电流。
（2）反向击穿电压UBR
指管子反向击穿时的电压值。
（3）最高反向工作电压URM
二极管正常工作时允许承受的最高反向电压 （约为UBR的一半）。
《二极管工作原理》课件
二极管的发展历程
二极管的历史可以追溯到20世纪初。随着半导体技术和微电子学的进步，二极管的性能不断提高，应用 领域也不断扩大。
总结和重点讲解
本课件通过介绍二极管的定义、结构、正反向特性、工作原理、应用场景和 发展历程等内容，希望使大家能够深入理解二极管的工作原理，并在实际应 用中发挥出更大的作用。
二极管的应用场景
发光二极管（LED）
将电能转化为光能，广泛应用于照明、显示和 指示等领域。
整流二极管
将交流电转换为直流电，用于电源和电路的转 换和稳定。
稳压二极管（Zener）
具有稳定的逆向击穿电压，用于电路稳定和调 节电压。
光电二极管
将光能转化为电能，应用于光电传感、光通信 和太阳能电池等领域。二极管的工作原理1
内部电场
2
P区和N区形成内部电场，在没有外加
电压时阻止电子和空穴的扩散。
3
截止状态
4
反向偏置时，内部电场增强，阻止电 子和空穴的扩散，使二极管处于截止
状态。
电子结构
二极管由PN结构组成，其中P型半导 体富含正空穴，而N型半导体富含自 由电子。
导通状态
正向偏置时，内部电场减弱，允许电 子和空穴相遇并导电。
《二极管工作原理》PPT 课件
二极管是一种电子器件，具有独特的结构和工作原理。本课件将全面介绍二 极管的定义、正向特性、反向特性以及应用场景等内容，并回顾其发展历程。
什么是二极管？
二极管是一种具有两个电极的电子器件，由P型半导体和N型半导体材料组成。 其结构简单紧凑，具有卓越的电子特性和广泛的应用领域。
二极管的正向特性
在正向偏置下，二极管呈现出特定的电流与电压关系。当正向电压达到一定值时，二极管将导通，带来 电流的流动。正向特性是二极管常见应用的基础。
南邮模电课件-第1章--晶体二极管及其基本电路
28
第1章 半导体二极管及其基本电路
耗尽 区
耗尽 区
P＋
N
P
N＋
(a)
(b)
图1―8不对称PN结
29
第1章 半导体二极管及其基本电路
1―2―2 PN 一、PN结加正向电压— forward bias
IF P 区
外电场
N区 内电场
限流电阻
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。
及外加电场的强度等因素决定。
21
第1章 半导体二极管及其基本电路
二、扩散电流（扩散运动） 1．定义：因某种原因使半导体中的载流子的浓度分 布不均匀时，载流子从浓度大的地方向浓度小的地方 作扩散运动，形成的电流。 2．扩散电流主要取决于载流子的浓度差（即浓度 梯度）。浓度差越大，扩散电流越大，而与浓度值无 关。
18
第1章 半导体二极管及其基本电路
nn pn ni2
pn
ni2 nn
ni2 ND
对P型半导体，多子pp与少子np有
pp np ni2
np
ni2 pp
ni2 NA
(1―2a)
(1―2b) N型半导体，施
主浓度
(1―3a)
(1―3b) P型半导体，受
主浓度
19
第1章 半导体二极管及其基本电路
本征半导体受外界能量（热、电、光等能量）激发，同 时产生电子、空穴对的过程称为本征激发。
二、本征载流子浓度 1．复合：在本征半导体中，由于本征激发，不断产生
电子、空穴对，使载流子密度增加。与此同时，又会有 相反的过程发生。由于正负电荷相吸引，电子会填入空 穴成为价电子，同时释放出相应的能量，从而消失一对 电子、空穴，这一过程称为复合。
第1章 半导体二极管及其基本电路
耗尽 区
耗尽 区
P＋
N
P
N＋
(a)
(b)
图1―8不对称PN结
29
第1章 半导体二极管及其基本电路
1―2―2 PN 一、PN结加正向电压— forward bias
IF P 区
外电场
N区 内电场
限流电阻
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。
及外加电场的强度等因素决定。
21
第1章 半导体二极管及其基本电路
二、扩散电流（扩散运动） 1．定义：因某种原因使半导体中的载流子的浓度分 布不均匀时，载流子从浓度大的地方向浓度小的地方 作扩散运动，形成的电流。 2．扩散电流主要取决于载流子的浓度差（即浓度 梯度）。浓度差越大，扩散电流越大，而与浓度值无 关。
18
第1章 半导体二极管及其基本电路
nn pn ni2
pn
ni2 nn
ni2 ND
对P型半导体，多子pp与少子np有
pp np ni2
np
ni2 pp
ni2 NA
(1―2a)
(1―2b) N型半导体，施
主浓度
(1―3a)
(1―3b) P型半导体，受
主浓度
19
第1章 半导体二极管及其基本电路
本征半导体受外界能量（热、电、光等能量）激发，同 时产生电子、空穴对的过程称为本征激发。
二、本征载流子浓度 1．复合：在本征半导体中，由于本征激发，不断产生
电子、空穴对，使载流子密度增加。与此同时，又会有 相反的过程发生。由于正负电荷相吸引，电子会填入空 穴成为价电子，同时释放出相应的能量，从而消失一对 电子、空穴，这一过程称为复合。
chapter3二极管2
ui 18V 8V
t
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3. 限幅电路 它是用来让信号在预置的电平范围内，有选择地传输一部 分，常用来对各种信号进行处理。 例：R=1kΩ，VREF=3V。 （1）vi=0V、4V、6V时相 应的输出电压vo；
（2）vi=6sinωt V时，绘出 相应的输出电压vo的波形。
解：由于输入电压不高，选用折线模型来分析电路，其等效电 路如下图，其中Vth=0.5V，rD=200Ω。
rD 0 .7 V 0 .5 V 1 mA 200
+
vD Vth
折线模型
-
rD
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4. 小信号模型
vs
0
R VDD + vS
-
当Vs=0时，电路中只有直流 分量，二极管两端电压和流 过二极管的电流就是图中的 Q点的值。电路处于直流工 作状态，也称静态，Q点也 称为静态工作点。
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例： 已知： u i 18 sin t V 二极管是理想的，试画出 uo 波形。 解：把二极管断开，则
R + ui D 8V + uo
–
–
参考点
二极管阳极电位为ui，阴极电位为 8 V ui > 8V，二极管导通 uo = 8V ui < 8V，二极管截止 uo = ui
恒压降模型
+
0 . 931 mA
vD Vth rD
折线模型
V D V th I D r D 0 . 69 V
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同理：（2）V=1V a. 理想模型
VD 0 V
ID I V R 0 . 1 mA
二极管PPT课件完整版
二极管导通和截止工作状态判断方法
分析二极管工作状态时，应判断二极管是导通还是截止。
下表是二极管工作状态识别方法，表中，“＋”表示正极性电
压，“－”表示负极性电压。
电压极性及状态
工作状态
+ 正向偏置电压足够大 二极管正向导通，两引脚间电阻很小.
-
正向偏置电压不够大
二极管不足以正向导通，两引脚间内阻 还比较大.
几百KΩ
正向电阻很大，说明二极管已经开路。
几十KΩ
二极管正向电阻较大，正向特性不好。
测量时表针不稳定
测量时表针不能稳定在某一阻值上，二极 管稳定性能差。
火 灾 袭 来 时 要迅速 疏散逃 生，不 可蜂拥 而出或 留恋财 物，要 当机立 断，披 上浸湿 的衣服 或裹上 湿毛毯 、湿被 褥勇敢 地冲出 去
2.二极管故障处理方法
二极管故障种类和特征
故障名称
故障特征
开路
二极管正、负极之间已经断开，正向和反向电阻均 为无穷大。二极管开路后，它的负极没有电压输出。
击穿
二极管正负极间已经通路，正反向电阻一样大。二 极管击穿后，不一定表现为正负极间电阻为零，会 有一些电阻值。负极没有正常信号电压输出，会出 现电路过流故障。
解说
新电路符号
电路符号中表示出两根引脚，通过三角 形表示正极、负极引脚.
旧电路符号
比较新旧两种符号的不同之处是，三角 形老符号要涂黑，新符号不涂黑.
发光二极管 在普通二极管符号的基础上，用箭头形
符号
象的表示了这种二极管能够发光。
稳压二极管 它的电路符号与普通二极管电路符号不
符号
同之处在于负极表示方式不同。
火 灾 袭 来 时 要迅速 疏散逃 生，不 可蜂拥 而出或 留恋财 物，要 当机立 断，披 上浸湿 的衣服 或裹上 湿毛毯 、湿被 褥勇敢 地冲出 去
分析二极管工作状态时，应判断二极管是导通还是截止。
下表是二极管工作状态识别方法，表中，“＋”表示正极性电
压，“－”表示负极性电压。
电压极性及状态
工作状态
+ 正向偏置电压足够大 二极管正向导通，两引脚间电阻很小.
-
正向偏置电压不够大
二极管不足以正向导通，两引脚间内阻 还比较大.
几百KΩ
正向电阻很大，说明二极管已经开路。
几十KΩ
二极管正向电阻较大，正向特性不好。
测量时表针不稳定
测量时表针不能稳定在某一阻值上，二极 管稳定性能差。
火 灾 袭 来 时 要迅速 疏散逃 生，不 可蜂拥 而出或 留恋财 物，要 当机立 断，披 上浸湿 的衣服 或裹上 湿毛毯 、湿被 褥勇敢 地冲出 去
2.二极管故障处理方法
二极管故障种类和特征
故障名称
故障特征
开路
二极管正、负极之间已经断开，正向和反向电阻均 为无穷大。二极管开路后，它的负极没有电压输出。
击穿
二极管正负极间已经通路，正反向电阻一样大。二 极管击穿后，不一定表现为正负极间电阻为零，会 有一些电阻值。负极没有正常信号电压输出，会出 现电路过流故障。
解说
新电路符号
电路符号中表示出两根引脚，通过三角 形表示正极、负极引脚.
旧电路符号
比较新旧两种符号的不同之处是，三角 形老符号要涂黑，新符号不涂黑.
发光二极管 在普通二极管符号的基础上，用箭头形
符号
象的表示了这种二极管能够发光。
稳压二极管 它的电路符号与普通二极管电路符号不
符号
同之处在于负极表示方式不同。
火 灾 袭 来 时 要迅速 疏散逃 生，不 可蜂拥 而出或 留恋财 物，要 当机立 断，披 上浸湿 的衣服 或裹上 湿毛毯 、湿被 褥勇敢 地冲出 去
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单向导电性愈好 。
• 最高工作频率fM ：当频率大到一定程度时，二极管的单向导
电性将明显地变差。
2021/3/8
二极管应用问题
• 种类、型号选择－－查器件手册。 • 正负极判断（P72 3.3.2）
2021/3/8
3.4 二极管基本电路及其分析方法
3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法
2021/3/8
3.2.1 载流子的漂移与扩散
漂移运动： 在电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动。
扩散运动： 由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散运
动。
2021/3/8
3.2.2 PN结的形成
（1）两边的浓度差引起载流子的扩散运动 （2）复合形成内电场：阻挡扩散，促使漂移
（3）扩散和漂移动态平衡：PN结（空间电荷区、耗尽层、势垒区）
• 半导体的正负电荷数是相等的,他们的作用互相 抵消,因此保持电中性。
• 掺杂产生的是多子，本征激发产生的是少子。
2021/3/8
3.2 PN结的形成及特性
3.2.1 载流子的漂移与扩散 3.2.2 PN结的形成 3.2.3 PN结的单向导电性 3.2.4 PN结的反向击穿 3.2.5 PN结的电容效应*
3.1 半导体的基本知识 3.2 PN结的形成及特性 3.3 半导体二极管 3.4 二极管基本电路及其分析方法 3.5 特殊二极管
2021/3/8
3.1 半导体的基本知识
半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间，当受
外界光和热刺激或加入微量掺杂,导电能力显著增加。
典型的半导体材料
元素 化合物 掺杂元素
（b）电路模型
特别注意： ▪ 小信号模型中的微变电阻rd与静态工作点Q有关。
本节中的有关概念
• 半导体材料－本征半导体结构－半导体掺杂 • 半导体的导电机制－自由电子、空穴 • 掺杂半导体－N型半导体、P型半导体 • 多数载流子（多子）、少数载流子（少子）
2021/3/8
小结
• P型半导体中含有受主杂质，在室温下，受主 杂质电离为带正电的空穴和带负电的受主离子。
• N型半导体中含有施主杂质，在室温下，施主 杂质电离为带负电的电子和带正电的施主离子。
硅（Si）、锗（Ge）
砷化镓（GaAs） 硼（B）、磷（P）
2021/3/8
本征半导体
本征半导体——化学成分纯净（99.99999％）的
半导体单晶体。须在单晶炉中提炼得到。它在物 理结构上呈单晶体形态, 绝对零度时，价电子无 法挣脱本身原子核束缚，此时本征半导体呈现绝
缘体特性。
本征半导体的导电机制： 本征激发＋外电场使自由电子导电
2021/3/8
3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法
二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用 非线性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图解
分析法则较简单，但前提条件是已知二极管的V -I 特
性曲线。
2021/3/8
例3.4.1 电路如图所示，已知二极管的V-I特性曲线、电源VDD 和电阻R，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD 。
3.3.3 二极管的主要参数
• 最大整流电流（平均值）IF：是指管子长期运行时允许通过
的最大正向平均电流，电流太大会烧坏。如2AP1最大整流电流为 16mA。
• 反向击穿电压 VBR和最大反向工作电压VRM :VRM约为击穿
电压的一半 。
• 反向电流IR：指管子未击穿时的反向电流,其值愈小,则管子的
（1）理想模型
在实际电路中,当电源电压远比二极管 的管压降大时,利用此法是可行的。
（a）V-I特性 （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
2021/3/8
3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法
1.二极管V-I 特性的建模
（2）恒压降模型
（3）折线模型
典型值是0.7V （只a）有V当-I特二性极（管b）的电电路模流型iD 近似等于或大于1mA时 2021才/3/8是正确的。
• PN结反ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ时，仅有很小的反向漂移电流， 呈现高电阻。 PN结截止
∴ PN结具有单向导电性。
2021/3/8
3.3 半导体二极管
3.3.1 半导体二极管的结构 3.3.2 二极管的伏安特性 3.3.3 二极管的主要参数
2021/3/8
半导体二极管图片
2021/3/8
二极管的代表符号
阳极 a
k 阴极
2021/3/8
杂质半导体
杂质半导体：为了提高半导体的导电能力，人为掺入某
些微量的有用元素作为杂质，称为杂质半导体。在提炼单 晶的过程中一起完成。掺杂是为了显著改变半导体中的自 由电子浓度或空穴浓度，以明显提高半导体的导电性能。
三价元素掺杂——P 型半导体 五价元素掺杂——N 型半导体
2021/3/8
解：即由i电D路的R 1KvVDL方R 1程V，DD 可是得一i条D 斜V率DD为R-v1D/R的直线，称为负载线 2Q021的/3/8坐标值（VD，ID）即为所求。Q点称为电路的工作点
3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法
1.二极管V-I 特性的建模
将指数模型 iDIS(e分vD段VT线性1)化，得到二极管特性的 等效模型。
2021/3/8
二极管的伏安特性及电流方程
i f (u)
v
击穿
iIS(eV T1) (常温 V T下 2m 6 V电) 压
温度的 电压当量
材料 硅Si 锗Ge
开启电压 0.5V 0.1V
导通电压 0.5~0.8V 0.1~0.3V
反向饱 开启 和电流 电压
反向饱和电流 1µA以下 几十µA
2021/3/8
2021/3/8
3.2.3 PN结的单向导电性
• 外加电压才显示出来 • 外加正向电压： P 区接电源正极，或使 P 区的
电位高于N 区。P(＋) N(－)
• 外加反向电压 ： N 区接电源正极，或使得 N 区
的电位高于 P 区。P(－) N(＋)
2021/3/8
PN结的单向导电性
• PN结正偏时，具有较大的正向扩散电流， 呈现低电阻； PN结导通
Vth约为0.5V；
（arD ） V-0I特.71性m 0（A .5b）电2路0模 0型
3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法
1.二极管V-I 特性的建模
（4）小信号模型
过Q点的切线可以等效成
一个微变电阻
即
rd
vD iD
常温下（T=300K）rd
VT ID
26(mV) ID(mA)
（a）V-I特性
• 最高工作频率fM ：当频率大到一定程度时，二极管的单向导
电性将明显地变差。
2021/3/8
二极管应用问题
• 种类、型号选择－－查器件手册。 • 正负极判断（P72 3.3.2）
2021/3/8
3.4 二极管基本电路及其分析方法
3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法
2021/3/8
3.2.1 载流子的漂移与扩散
漂移运动： 在电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动。
扩散运动： 由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散运
动。
2021/3/8
3.2.2 PN结的形成
（1）两边的浓度差引起载流子的扩散运动 （2）复合形成内电场：阻挡扩散，促使漂移
（3）扩散和漂移动态平衡：PN结（空间电荷区、耗尽层、势垒区）
• 半导体的正负电荷数是相等的,他们的作用互相 抵消,因此保持电中性。
• 掺杂产生的是多子，本征激发产生的是少子。
2021/3/8
3.2 PN结的形成及特性
3.2.1 载流子的漂移与扩散 3.2.2 PN结的形成 3.2.3 PN结的单向导电性 3.2.4 PN结的反向击穿 3.2.5 PN结的电容效应*
3.1 半导体的基本知识 3.2 PN结的形成及特性 3.3 半导体二极管 3.4 二极管基本电路及其分析方法 3.5 特殊二极管
2021/3/8
3.1 半导体的基本知识
半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间，当受
外界光和热刺激或加入微量掺杂,导电能力显著增加。
典型的半导体材料
元素 化合物 掺杂元素
（b）电路模型
特别注意： ▪ 小信号模型中的微变电阻rd与静态工作点Q有关。
本节中的有关概念
• 半导体材料－本征半导体结构－半导体掺杂 • 半导体的导电机制－自由电子、空穴 • 掺杂半导体－N型半导体、P型半导体 • 多数载流子（多子）、少数载流子（少子）
2021/3/8
小结
• P型半导体中含有受主杂质，在室温下，受主 杂质电离为带正电的空穴和带负电的受主离子。
• N型半导体中含有施主杂质，在室温下，施主 杂质电离为带负电的电子和带正电的施主离子。
硅（Si）、锗（Ge）
砷化镓（GaAs） 硼（B）、磷（P）
2021/3/8
本征半导体
本征半导体——化学成分纯净（99.99999％）的
半导体单晶体。须在单晶炉中提炼得到。它在物 理结构上呈单晶体形态, 绝对零度时，价电子无 法挣脱本身原子核束缚，此时本征半导体呈现绝
缘体特性。
本征半导体的导电机制： 本征激发＋外电场使自由电子导电
2021/3/8
3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法
二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用 非线性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图解
分析法则较简单，但前提条件是已知二极管的V -I 特
性曲线。
2021/3/8
例3.4.1 电路如图所示，已知二极管的V-I特性曲线、电源VDD 和电阻R，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD 。
3.3.3 二极管的主要参数
• 最大整流电流（平均值）IF：是指管子长期运行时允许通过
的最大正向平均电流，电流太大会烧坏。如2AP1最大整流电流为 16mA。
• 反向击穿电压 VBR和最大反向工作电压VRM :VRM约为击穿
电压的一半 。
• 反向电流IR：指管子未击穿时的反向电流,其值愈小,则管子的
（1）理想模型
在实际电路中,当电源电压远比二极管 的管压降大时,利用此法是可行的。
（a）V-I特性 （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
2021/3/8
3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法
1.二极管V-I 特性的建模
（2）恒压降模型
（3）折线模型
典型值是0.7V （只a）有V当-I特二性极（管b）的电电路模流型iD 近似等于或大于1mA时 2021才/3/8是正确的。
• PN结反ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ时，仅有很小的反向漂移电流， 呈现高电阻。 PN结截止
∴ PN结具有单向导电性。
2021/3/8
3.3 半导体二极管
3.3.1 半导体二极管的结构 3.3.2 二极管的伏安特性 3.3.3 二极管的主要参数
2021/3/8
半导体二极管图片
2021/3/8
二极管的代表符号
阳极 a
k 阴极
2021/3/8
杂质半导体
杂质半导体：为了提高半导体的导电能力，人为掺入某
些微量的有用元素作为杂质，称为杂质半导体。在提炼单 晶的过程中一起完成。掺杂是为了显著改变半导体中的自 由电子浓度或空穴浓度，以明显提高半导体的导电性能。
三价元素掺杂——P 型半导体 五价元素掺杂——N 型半导体
2021/3/8
解：即由i电D路的R 1KvVDL方R 1程V，DD 可是得一i条D 斜V率DD为R-v1D/R的直线，称为负载线 2Q021的/3/8坐标值（VD，ID）即为所求。Q点称为电路的工作点
3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法
1.二极管V-I 特性的建模
将指数模型 iDIS(e分vD段VT线性1)化，得到二极管特性的 等效模型。
2021/3/8
二极管的伏安特性及电流方程
i f (u)
v
击穿
iIS(eV T1) (常温 V T下 2m 6 V电) 压
温度的 电压当量
材料 硅Si 锗Ge
开启电压 0.5V 0.1V
导通电压 0.5~0.8V 0.1~0.3V
反向饱 开启 和电流 电压
反向饱和电流 1µA以下 几十µA
2021/3/8
2021/3/8
3.2.3 PN结的单向导电性
• 外加电压才显示出来 • 外加正向电压： P 区接电源正极，或使 P 区的
电位高于N 区。P(＋) N(－)
• 外加反向电压 ： N 区接电源正极，或使得 N 区
的电位高于 P 区。P(－) N(＋)
2021/3/8
PN结的单向导电性
• PN结正偏时，具有较大的正向扩散电流， 呈现低电阻； PN结导通
Vth约为0.5V；
（arD ） V-0I特.71性m 0（A .5b）电2路0模 0型
3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法
1.二极管V-I 特性的建模
（4）小信号模型
过Q点的切线可以等效成
一个微变电阻
即
rd
vD iD
常温下（T=300K）rd
VT ID
26(mV) ID(mA)
（a）V-I特性