《电工电子技术》课件-二极管

《电工电子技术》二极管1导入

导体与绝缘体：

绝缘体导电性能：导体导电性能：

导体：半导体：绝缘体：

？半导体特性:具有单向导电性。学习与讨论自然界哪些物质是半导体？在什么条件下，半导体导电？电流方向？授新——PN结1、半导体：

原子结构为四价元素的一类材料，如硅、锗等，它们的最外层电子（价电子）都是四个。Si硅原子Ge锗原子2、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。

Si

Si

Si

Si价电子空穴自由电子

本征半导体中的价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。这一现象称为本征激发。

温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。硅单晶中的共价健结构共价健

Si

Si

Si

Si价电子

在外电场的作用下，自由电子定向移动，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。在电场的作用下定向移动的自由电子和空穴，统称载流子。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。半导体的两种载流子3、杂质半导体

在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。载流子：电子，空穴P型半导体（主要载流子为空穴[+]，空穴半导体）

Si

Si

Si

SiB–硼原子接受一个电子变为负离子空穴

N型半导体（主要载流子为电子[-]，电子半导体）

Si

Si

Si

Sip+多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子4、PN结

在一块完整的硅片上，用不同的掺杂工艺使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半导体，我们称两种半导体的交界面附近的区域为PN结。多子的扩散运动内电场少子的漂移运动浓度差P型半导体N型半导体

内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。

扩散的结果使空间电荷区变宽。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－形成空间电荷区

1）PN结的形成

扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，空间电荷区的厚度固定不变。PN加正向电压时的导电情况

IF内电场外电场内电场PN结加正向电压RE2）PN结特性外加正向电压：电源正极接P，负极接N（P区电位比N区高）。内电场减弱，扩散运动加强，PN结变窄，正向电流大。PN结加反向电压时的导电情况内电场内电场PN结加反向电压RE外电场IS外加反向电压：电源正极接N，负极接P（N区电位高于P区）内电场增强，使扩散运动停止，PN结变宽，有少量漂移，反向电流很小。授新—二、二极管的基本结构和符号结构

二极管=PN结+管壳+引线

正极引线触丝支架外壳负极引线PN结P型锗(硅)N型锗（硅）NP电路符号阳极+阴极-内部结构1、二极管结构2、二极管按结构分为三大类1.1点接触型二极管

PN结的面积小，结电容小，不能承受高的反向电压和大电流，因而适用于制作高频检波和脉冲数字电路里的开关元件，以及作为小电流的整流管。1.2面接触型二极管

PN结面积大，用于工频大电流整流电路。3.平面型二极管

用于集成电路制造工艺中。PN

结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。3、半导体二极管实物图片知识点：1、概念：本征半导体、N型半导体、P型半导体、空穴、PN结2、PN结特性：单向导电性，外加正向电压处于导通状态，外加反向电压截至状态。3、二极管结构

《电工电子技术》2二极管2复习：1、概念：本征半导体、N型半导体、P型半导体、空穴、PN结2、PN结特性：单向导电性，外加正向电压处于导通状态，外加反向电压截至状态。

PN结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。PN结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PN结处于截止状态。3、二极管结构授新——1、二极管的伏安特性硅管0.5V锗管0.1V反向击穿电压U(BR)导通压降

外加电压大于死区电压二极管才能导通。

外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。正向特性反向特性特点：非线性硅0.6~0.8V锗0.2~0.3VUI死区电压PN+–PN–+

反向电流在一定电压范围内保持常数。实验：二极管伏安特性播放视频：1、二极管的伏安特性

2、2、普通二极管主要参数1.

最大整流电流

IOM

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.

反向工作峰值电压URWM

是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。3.

反向峰值电流IRM

指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，IRM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，锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。3、小结—二极管的单向导电性1.二极管加正向电压且值超过死区电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。二极管外加正向电压但值小于死去电压，二极管处于截止状态。2.二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。

3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。

二极管电路分析举例定性分析：判断二极管的工作状态导通截止否则，正向管压降硅0.6~0.7V锗0.2~0.3V

分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压UD的正负。若V阳

>V阴或UD为正(正向偏置)，二极管导通若V阳

<V阴或UD为负(反向偏置)，二极管截止

若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，反向截止时二极管相当于断开。电路如图，求：UABV阳

=－6VV阴=－12VV阳>V阴二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB=－6V否则，UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V例1：

取B点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。

在这里，二极管起钳位作用。D6V12V3k

BAUAB+–两个二极管的阴极接在一起取B点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。V1阳

=－6V，V2阳=0V，V1阴

=V2阴=－12VUD1=6V，UD2=12V

∵

UD2>UD1

∴D2优先导通，D1截止。若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB

=0V例2:D1承受反向电压为－6V流过D2

的电流为求：UAB

在这里，D2起钳位作用，D1起隔离作用。BD16V12V3k

AD2UAB+–ui>8V，二极管导通，可看作短路uo=8V

ui<8V，二极管截止，可看作开路uo=ui已知：二极管是理想的，试画出uo

波形。8V例3：二极管的用途：

整流、检波、限幅、钳位、开关、元件保护、温度补偿等。ui18V参考点二极管阴极电位为8VD8VRuoui++––4、特殊二极管—稳压二极管

稳压二极管和一般的PN结二极管在结构上没有本质区别，但是稳压二极管工作在反向击穿状态，一般的二极管则不能工作在此状态。稳压二极管的反向特性比普通二极管更陡一些。IZIZmax

UZ

IZ稳压误差曲线越陡，电压越稳定。UI+-UZ动态电阻：rz越小，稳压性能越好。稳压管正常工作时允许流过的最大电流电路符号稳压二极管的参数（3）

最大允许耗散功率（1）稳定电压UZ（5）电压温度系数

UZ（%/℃）

稳压值受温度变化影响的系数。（4）动态电阻（2）稳定电流IZ播放视频：稳压二极管与稳压电路uoiZDZRiLiuiRL求：电阻R和输入电压ui的正常值。要求当输入电压由正常值发生

20%波动时负载电压基本不变。解：若输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为Izmax

。——方程1uoiZDZRiLiuiRL若输入电压降到下限时，流过稳压管的电流为Izmin。联立方程1、2，可得：——方程2

特殊二极管—发光二极管

它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。特殊二极管—光电二