项目一 二极管

1、 项目一半导体二极管 认知及应用 1、什么是半导体 半导体中，携带电荷参与导电的粒子。 自由电子：带负电荷自由电子：带负电荷 空穴：带与自由电子等量的正电荷空穴：带与自由电子等量的正电荷 均可运载电荷均可运载电荷载流子载流子 条件：条件：在外电场作用下，载流子都可以做定 向移动，形成电流。 指指导电性能导电性能介于导体和绝缘体之间的一类物质，介于导体和绝缘体之间的一类物质， 如硅和锗材料。如硅和锗材料。 一、半导体基本知识一、半导体基本知识 2、物质分类 3、载流子： 按导电性能 : 导体、半导体、绝缘体 主要靠电子导电的半导体。 即：空穴是多数载流子，电子是少数载流子。 主要靠空穴导电的半导

2、体。 5、PN 结结 PN 结：结：在硅或锗单晶体上，同时加工出P型区 和N型区， P型区和N型区的结合部就有一个特殊 的薄层，称为 PN 结。 单向导电特性：加正向电压导通，加反向电压截止单向导电特性：加正向电压导通，加反向电压截止。 4、半导体分类、半导体分类 即：电子是多数载流子，空穴是少数载流子 内部自由电子和空穴数目相等数目相等且数量极少数量极少。 杂质半导体杂质半导体 本征半导体：本征半导体： P 型半导体：型半导体： N 型半导体：型半导体： （一）二极管的结构和符号 利用 PN 结的单向单向导电性导电性，可以用来制造一种 半导体器件 半导体二极管。 箭头方向表示正向导通时电流的

3、方向。 二、二极管的基本知识二、二极管的基本知识 由于管芯结构不同，二极管又分为点接触型（如 图 a）、面接触型（如图 b） 点接触型：PN 结接触面小，适宜在 小电流状态下使用。 面接触型、平面型：PN 结接触面大，截流量大，适合于 大电流场合中使用。 （二）分类 E S （三）单向导电性 H1 H2 V1 V2 （1）正向导通：正向导通：电源正极接 P 型半导体，负极接 N 型半导体，电流大，又称正向偏置状态。 （2）反向截止：反向截止：电源正极接 N 型半导体，负极接 P 型半导体，电流小。又称反向偏置状态。 结论：结论：二极管二极管加正向电压时导通，加反向电压加正向电压时导通，加反向电

4、压 时截止，这种特性时截止，这种特性称为称为 二极管二极管的单向导电性。的单向导电性。 加在二极管两端的电压uD和流过二 极管的电流iD的关系曲线。 （四）伏安特性及测试 伏安特性曲线： 正向导通区正向导通区：AB段，段，当外加电压大于死区电 压后，电流随电压增大而急剧增大，二极管导通。 死区死区：当正向电压较小时，正向电流极小，二 极管呈现很大的电阻，如 OA 段，通常把这个范围 称为死区或不导通区。 死区电压死区电压： 导通电压：导通电压： = = on V 约为约为0.3 V （Ge） 约为约为 0.7 V （Si） 1、正向特性、正向特性 = = ( (Si） V 0.2 V 5 .0

5、 D V ( (Ge） 若反向电压增大到超过某一值时，反向电压 稍有增加，反向电流急剧加大，这种现象称为反反 向击穿。向击穿。 当加反向电压时，二极管反向电流很小，而且 在很大范围内不不随反向电压的变化而变化，故称为 反向饱和电流或反向漏电流反向饱和电流或反向漏电流I IR。 2、反向特性 总结论：总结论：二极管属于非线性器件 反向截止区：反向截止区：OC段 越小越好 反向击穿区：反向击穿区：CD段 反向击穿电压UBR：工作是不允许超过 （五）五）主要参数主要参数 1、最大整流电流、最大整流电流 IF 二极管长时间正常工作允许通过的最大正向平 均电流。 二极管在正常使用时所允许加的最大反向电压

6、。 使用时应注意流过二极管的正向最大电流不能 大于这个数值，否则可能损坏二极管。 2、最大反向工作电压、最大反向工作电压 UR UR = UBR 2 1 3、反向电流IR 二极管处于反偏工作状态而未击穿时的反向电流。 越小越好。 4、最高工作频率fM 二极管正常工作时的上限频率。越小越好。 将万用表拨到欧姆挡 R100或 R1K挡， 红、黑表笔分别接二极管的两电极，若测得阻值较 小（约几百欧至几千欧），则黑表笔所接为正极， 红表笔所接为负极；测得阻值较大（约几百千欧）， 则红表笔所接为正极，黑表笔所接为负极。 用红、黑表笔正反两次测其电阻，若两次阻值一 大一小，则管子正常正常；若两次阻值均很大

7、，则管子 内部已断路断路；若两次阻值均很小，则管子内部已短短 路路；若两次阻值均为几百千欧，则管子已失去单向 导电性。 （六） 二极管的简易测试 注意：注意：正、反向电阻选用的量程不同阻值不同。 一、稳压二极管 任务2特殊二极管认知及应用 简称稳压管，是用硅材料利用特殊工艺制造的二 极管，又称为齐纳二极管。 电路符号如图： 1、伏安特性曲线 工作电压： 工作状态： 工作区域： 反向击穿电压反向击穿电压 反向击穿状态反向击穿状态 反向击穿区反向击穿区 正向特性与普通二极管 一样。 作用：稳压 特点： 2主要参数主要参数 （1）稳定电压 UZ：是是稳压管的反向击穿电压，是指稳压 管中的电流为规定电

8、流时，稳压管两端的电压值。 （2）稳定电流 IZ：稳压管在正常工作时的参考电流值。 （5）额定功率 PZM：稳压管不产生热击穿而损坏的最大耗 散功率。 （3）最大稳定电流IZmax:稳压管起稳压作用时，稳压管的最 大工作电流。 （4）最小稳定电流IZmin:稳压管起稳压作用时，稳压管的最 小工作电流。 （6）电压温度系数K:温度每升高10C时，稳定电压的相对 变化量。 6V左右时稳压值基本不变。左右时稳压值基本不变。 1、特性曲线及符号 二、 变容二极管变容二极管(变容管）变容管） 是利用PN结的电容效应，并采用特殊工艺使结电 容随反向电压变化比较灵敏的的一种特殊二极管。 反向电压反向电压工作

9、电压： 2、工作原理 3、应用 工作状态： 反偏状态反偏状态 压控电容 1、电路符号 三、光电二极管 是一种将光信号转变成电信号的半导体器件。光电二 极管工作在反向偏置状态。 （1）光电流：光电二极管在光照射时的正向电流。 又称光敏二极管，是利用半导体的光敏特性制造的特殊二 极管。 2、工作特性 工作电压： 反向电压反向电压 3、主要参数 （2）暗电流：光电二极管在无光照射时的反向电流。 5、简易测试 工作状态：反偏状态反偏状态 4、应用 四、发光二极管（LED） 一般发光二极管加上一定的正向电压时，能发出红、蓝、 绿和黄色的光。 1、结构和符号 是一种把电能变成光能的半导体器件，简称LED，由磷化 镓、砷化镓等半导体材料制成。 2、特点 注意：注意：引脚引线较长者为正极，较短者为负极。但管帽上 有凸起标志的，靠近凸起标志的引脚为正极。 3、主要参数 4、应用电路 正向电压:1.52.5V1.52.5V工作状态：正偏状态正偏状态 5、简易测试 选用万用表的R10K，黑表笔接发光二极管的正极，红 表笔接发光二极管的负极，发