半导体二极管修改.pptx

4/11/2024 7:18:36 AM本章基本要求o了解半导体的基本知识o原理、掌握二极管的特点、伏安特性、应用电路及其分析方法。4/11/2024 7:18:54 AM1、半导体及其特性半导体及其特性 一般金属电阻率为10-910-6cm，绝缘体的电阻率为10101020cm，半导体的电阻率为 10-3109cm。由于半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，故称为半导体。半导体具有以下特性：（1）热敏特性（2）光敏特性（3）杂敏特性一、一、半导体基础与半导体基础与PN结结4/11/2024 7:19:11 AM2、二极管的结构、类型及符号、二极管的结构、类型及符号 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。其电路中的表示符号如图2-11a所示。二极管的外形如图2-1b所示。4/11/2024 7:19:29 AM 二极管的伏安特性就是二极管流过的电流i和两端电压u之间的关系，如图2-13。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2-13(1)段。此时硅二极管的正向导通压降在0.60.8V，典型值取0.7V；锗二极管的正向导通压降在0.10.3V，典型值取0.2V。二、二、二极管的伏安特性4/11/2024 7:19:46 AMo二极管的反向特性对应图2-13曲线的（2）段，此时二极管加反向电压，阳极电位低于阴极电位。o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0.1A，锗管约为几个微安。2反向特性反向特性4/11/2024 7:20:04 AM3击穿特性击穿特性 当二极管反向电压过高超过反向击穿电压时，二极管的反向电流急剧增加，对应图2-13图中的（3）段。由于这一段电流大、电压高，所以PN结消耗的功率很大，容易使PN结过热烧坏，一般二极管的反向电压在几十伏以上。温度对二极管伏安特性的影响如图2-14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。4/11/2024 7:20:21 AM解：解：若要判断二极管是导通还是截止，则可先假设二极管移开，计算二极管的阳极和阴极之间的电位差。若该电位差大于零，则表明二极管可能导通；若该电位差小于或等于零，则二极管截止。4/11/2024 7:20:44 AM对于例2-1图a所示电路，移开二极管后的电路如图例2-1图b所示，两个二极管的阳极和阴极之间的电位差分别为 4/11/2024 7:21:03 AM故二极管D1导通，D2截止。由于二极管为理想二极管，所以D1做短路处理，D2做开路处理，其等效电路如例2-1图c所示。则输出电压为：4/11/2024 7:21:23 AM例例2-22-2 例2-2图所示电路中的二极管是硅管，若二极管为理想二极管，则流过二极管中的电流是多少？如果二极管正向导通压降为0.7V，则流过二极管中的电流又是多少？若U20V，且二极管正向导通压降为0.7V，则流过二极管中的电流又是多少？4/11/2024 7:21:40 AM解：由例2-2图a所示电路(2)如果二极管正向导通压降为0.7V先判断二极管是导通还是截止。假设将二极管移开，则R2两端的电压为 4/11/2024 7:21:56 AM4/11/2024 7:22:12 AM二极管的应用范围很广泛，主要是由于二极管具有单向导电性，所以利用二极管可以进行整流、限幅、保护、检波、钳位及开关电路等。4/11/2024 7:22:31 AMo在负载变化不大的场合，稳压管常用来做稳压电源，由于负载和稳压管并联，又称为并联稳压电源。稳压管在实际工作时要和电阻相配合使用，其电路如图2-18所示。三、稳压管稳压电路4/11/2024 7:22:49 AM可得电阻R的取值范围为 4/11/2024 7:23:06 AM4/11/2024 7:23:25 AM 4/11/2024 7:23:44 AM 4/11/2024 7:24:02 AM4/11/2024 7:24:19 AM1、发光二极管 发光二极管也叫LED，它是由砷化镓GaAs）、磷化镓（GaP）、磷砷化镓（GaAsP）等半导体制成的，因此不仅具有一般PN结的单向导电性，而且在一定条件下，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。故发光二极管工作时要加正向电压。四、四、半导体光电器件半导体光电器件4/11/2024 7:24:39 AM（a）外形图2-19 发光二极管的外形和符号（c）应用电路（b）电路符号4/11/2024 7:24:58 AM 2、光电二极管VD（也叫光敏二极管）是将光信号变成电信号的半导体器件，与光敏电阻器相比具有灵敏度高高频性能好，可靠性好、体积小、使用方便等优点。它的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了便于接受入射光照，在光电二极管的管壳上有一个能射入光线的窗口，窗口上镶着玻璃透镜，光线可通过透镜照射到管芯，而且PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，PN结的结深很浅，一般小于1微米，这主要是为了提高光的转换效率。其外形和符号分别如图2-20a,b所示。4/11/2024 7:25:19 AM4/11/2024 7:25:37 AM3、变容二极管VCD（Variable Capacitance Diode）是利用外加反向电压改变二极管结电容容量的特殊二极管，与普通二极管相比，其结电容变化范围较大。4/11/2024 7:25:56 AM五、半导体二极管的应用实例五、半导体二极管的应用实例4/11/2024 7:26:09 AM2开关电路4/11/2024 7:26:27 AM例2-4电路如例2-4图所示。设输入 V，设二极管是理想的，试画出输出电压 的波形。把输出电压的最高电平限制在某一数值或某一范围内，称为限幅电路。3限幅电路4/11/2024 7:26:44 AM4/11/2024 7:27:04 AMo小结：o1、掌握二极管的伏安特性；o2、掌握稳压二极管的特性；o3、学会分析二极管应用电路祝各位同学开心快乐！