二极管简介

半 空穴，统称载流子，如图 所示。 导 体 材 料
半导体的两种载流子 动画 两种载流子
4．本征半导体：不加杂质的纯净半导体晶体。如本 征硅或本征锗。
半
本征半导体电导率低，为提高导电性能，需掺杂，
形成杂质半导体。
导 5．杂质半导体：为了提高半导体的导电性能，在本征
半导体(4 价)中掺入硼或磷等杂质所形成的半导体。
iD IS (eu /UT 1) （1－1）
2．反向特性
二 极
• 二极管的反向特性对应 图1.4-1曲线的（2）段，
管
此时二极管加反向电压，
的
阳极电位低于阴极电位。
伏
安
特 性
• 在二极管两端加反向电压时，其外加电场和内电场 的方向一致，当反向电压小于反向击穿电压时，由
图中可以看出，反向电流基本恒定，而且电流几乎
PN 结 动画 PN 结的形成
1.3 二极管的结构、符号及分類
• 1. 二极管的结构、 将一个PN结封装起来， 引出两个电极，就构成 半导体二极管，也称晶 体二极管。二极管的外 形如图1.3-1 b所示。
• 2.符號：电路中的表示 符号如图1.3-1 a所示。
1.3 二极管的结构、符号及分類
3．二極管的分类
4. 最高工作频率 fM
1.5二極管的主要参数
数值上fM主要决定于PN结电容的大小。因为结电容限制了fM 。 5.结电容Cj——不仅与本身结构和工艺有关，还与外加电压有关。 高频时必须考虑。
半
类似绝缘体
半导体
类似导体
导
2.半导体的特点：导电能力随外界条件的改变有较大变
化。
体
冷却
加热
（热敏特性）
遮光
光照
材
提纯
掺杂
（光敏特性） （掺杂特性）
料
半导体中，能够运载电荷的的粒子有两种：
自由电子：带负电 空穴：带与自由电子等量的正电
均可运载电荷——载流子
3.载流子：在电场的作用下定向移动的自由电子和
二极管簡介
目錄
第1章
晶体二极管基礎知識
1.1 半導體基礎知識介紹 1.2 PN結 1.3 二极管的機構、符號及分類
1.4 二极管的伏安特性 1.5 二极管的主要參數
第2章
晶体二极管簡單應用
2.1 晶体二极管开关 2.2 晶体二极管整流 2.3 晶体二极管限幅
第3章
特殊半导体二极管 简介
第一章、 晶體二极管基礎知識
高频二极管
开关管
阻尼二极管
二极管的封装及常见的外观
1.3-3 发光二极管外观图
1.4 二极管的伏安特性
1．定义：二极管两端的电 压和流过的电流之间的关系 曲线叫作二极管的伏安特性。
2．测试电路：如图所示。
测试二极管伏安特性电路
1.4二极管的伏安特性
1．正向特性
当正向电压足够大，超过开启电压 后，内电场的作用被大大削弱，电流很 快增加，二极管正向导通，如图1.4-1 (1)段。此时硅二极管的正向导通压降 在0.6~0.8V，典型值取0.7V；锗二极管 的正向导通压降在0.1~0.3V，典型值取 0.2V。
(1)按材料分：硅管、锗 管
(2)按 PN 结面积：点接触 型(电流小，高频应用)、面接 触型(电流大，用于整流)
(3)按用途：如图所示。
1.3-2 二极管图形符号
① 整流二极管：利用单向导电性把交流电变成直流电的二 极管。
② 稳压二极管：利用反向击穿特性进行稳压的二极管。
③ 发光二极管：利用磷化镓把电能转变成光能的二极管。
管
PN结过热烧坏，一般二极管的反向电压在几十伏以上。
的
伏安特性的影响如图1.4-2所示。温度 升高时，正向特性左移，UBE下降；反向特性下移， 反向饱和电流增大。
1.5 二極管的主要参数
1. 最大整流电流 IF 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。
2. 最大反向工作(峰值)电压UR与反向击穿电压UBR UR是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压。击穿时反向电流
剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的 最高反向工作峰值电压UWRM一般是UBR的一半。 3. 反向电流 IR
指二极管加反向工作峰值电压时的反向电流值。反向电流大，说 明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的 影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电 流要比硅管大几十到几百倍。
将 P 型半导体和 N 型半导体使用特殊工艺连在一起，形成 PN 结。
即 PN 结：为N 型和 P 型半导体之间的特殊薄层。PN 结 是各种半导体器件的核心。如图所示。
PN 结具有单向导电特性。即：
P 区接电源正极，N 区接电源负极， PN 结导通；反之，PN 结截止。
晶体二极管之所以具有单向导电
性，其原因是内部具有一个PN 结。其 正、负极对应于 PN 结的 P 型和 N 型 半导体。
体
根据掺杂的物质不同，可分两种：
材
(1)P 型半导体：本征硅(或锗)中掺入少量硼元素
(3 价)所形成的半导体，如P型硅。多数载流子为空
料
穴，少数载流子为电子。
(2)N 型半导体：在本征硅(或锗)中掺入少量磷元素 (5 价)所形成的半导体，如 N 型硅。其中，多数载流子 为电子，少数载流子为空穴。
1.2 PN結
1.3 二极管的结构、符号及分類
④ 光电二极管：将光信号转变为电信号的二极管。 ⑤ 变容二极管：利用反向偏压改变 PN 结电容量的二极管 4.二极管的封装及常见的外观
常见的几种二极管中有玻璃封装的、塑料封装的和金属 封装的等等。大功率二极管多采用金属封装，并且有个螺帽
二极管的封装及常见的外观
整流管
为零，这是由少数载流子漂移运动所形成的反向饱
和电流。硅管的反向电流要比锗管小得多，小功率
硅管的反向饱和电流一般小于0.1μA，锗管约为几
个微安。
3．击穿特性
当二极管反向电压过高超过反向击穿电压时，二极管
二 的反向电流急剧增加，对应图1.4-1图中的（3）段。由于这
极 一段电流大、电压高，所以PN结消耗的功率很大，容易使
1.1 半導體基礎知識介紹
物质按导电能力分：导体，半导体，绝缘体。
B
导电能力的衡量：电阻率ρ
按定义
RAB
l S
A
l
S
式中，l 是材料的长度，S 是截面积。 图1-1 导电材料
导体： 104 cm
半导体： 104 ~ 109 cm 绝缘体： 109 cm
1．半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间的一种物 质。如典型的硅(Si)或锗(Ge)半导体，它们都是4价元素。