二极管新员工.ppt

1、电子技术基础,李荔侠,主要内容,一、半导体器件： 二极管和三极管是最常用的半导体器件。重点介绍二极管的结构、伏安特性、主要参数以及常用的特殊二极管。简单介绍三极管的结构、放大作用、特性曲线及主要参数 二、直流稳压电源： 在生产实践、科学实验、日常生活中都需要直流电源，而且在某些场合对直流电压的稳定程度要求很高，因此本部分主要介绍如何将交流电转换成直流电源，以及稳压电路。,学习目标,一、理解PN结的单向导电性。 二、了解二极管和三极管的基本构造、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义； 三、会分析含有二极管的电路。 四、理解单相整流电路和滤波电路的工作原理,第一节 半导体的基础知识,一 半导体的

2、概念,二 半导体的特性,热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强 (可做成温度敏感元件，如热敏电阻) 光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化 (可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等) 掺杂性： 往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变(可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、三极管和晶闸管),三 半导体的结构,硅原子结构,简化模型,最外层有4个电子，受原子核的束缚力最小，称为价电子。导电性能与价电子有关。,三 半导体的结构,半导体的共价键结构,四 半导体的类型,(一)本征半导体,共价键,自由电子,空穴,电子空穴对,本征激发（热激发）,空穴也可以看成是携带正

3、电荷的载流子,复合,导电能力由电子空穴对的浓度决定,常温下，本征硅中自由电子的浓度或空穴的浓度为硅原子浓度的3万亿分之一,本征硅的导电能力是很弱的,（二） 杂质半导体,为了提高半导体的导电能力，掺入某些微量的元素作为杂质，称为杂质半导体。,掺入磷、砷等五价元素，多余的价电子成为自由电子，且浓度远远超过电子空穴对。,自由电子为多子； 空穴为少子。,(1) N型半导体,(2) P型半导体,掺入硼、镓等三价元素。,这种半导体以空穴导电为主，称为P型半导体。,空穴为多子； 自由电子为少子。,杂质半导体中，多子浓度由杂质的含量决定，少子的浓度主要由温度决定。,第二节 PN结及其特性,一、半导体中载流子的

4、运动,漂移运动,扩散运动,在电场作用下的定向运动。自由电子与空穴产生的电流方向一致。,载流子由浓度高的区域向浓度低的区域扩散。,二、PN结的形成,P区空穴(多子)向N区扩散，留下不能移动的负离子； N区电子(多子)向P区扩散，留下不能移动的正离子； 正负离子形成空间电荷层。,内电场是多子的扩散运动引起的。,三、PN结的特性,正偏：P() N(),N区电子进入空间电荷层，使PN结厚度变薄。,多子的扩散电流大大增加,多子的扩散电流大大增加,少子的漂移电流远远小于扩散电流,正向电流近似为多子的扩散电流,反偏：P() N(),外加电场与内电场方向一致,P区电子（少子）进入空间电荷层，使PN结厚度变厚。

5、,多子的扩散电流大大减小,少子的漂移电流占优势,反向电流近似为少子的漂移电流,少子浓度很小，因此反向电流远远小于正向电流；少子浓度与外加电压无关，故称反向饱和电流。,结 论,PN结在正向电压作用下，电阻很小，PN结导通，电流可顺利通过,PN结在反向电压作用下，电阻很大，PN结截止，阻止电流通过,这种现象称为PN结的单向导电性,第三节 半导体二极管,一、二极管的结构,一个PN结加上引出线和管壳就构成二极管,二、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,

6、反向特性,特点：非线性,硅0.60.8V锗0.20.3V,死区电压,反向电流 在一定电压 范围内保持 常数。,三、二极管的主要参数,1、最大整流电流IF 是二极管长期运行时允许通过的最大半波整流电流平均值。整流电流超过此值时，二极管将被烧坏。,2、反向击穿电压V(BR) 当反向电压超过V(BR)时，反向电流剧增，二极管的单向导电性能被破坏，甚至引起二极管损坏。,3、反向电流IR 反向电流越小，管子的单向导电性越好。,四、特殊二极管,利用反向击穿特性稳压范围从1V到几百伏,一、稳压二极管,主要参数：,稳定电压VZ,动态电阻rz,rz愈小，则击穿特性愈陡，稳压特性愈好。,最大允许耗散功率PZM,最

7、大稳定电流IZ(max),最小稳定电流IZ(min),反向击穿区起始电流,二、光电二极管,正常工作在反偏状态。无光照时，只有很小的反向饱和电流，称为暗电流；有光照时，PN结受光激发，产生大量电子空穴对，形成较大的光电流。,通常由硅材料制成，管壳有接收光照的透镜窗口。,光电二极管的电流与照度成正比，用于信号检测、光电传感器、电机转速测量等。,三、发光二极管,电致发光器件，将电信号转换成光信号。,通常由磷砷化镓（GaAsP)、磷化镓（GaP)制成,光的波长（颜色）与材料有关,正偏导通时发光,发光二极管的开启电压和正向导通电压比普通二极管大，正向电压一般为1.32.4V。亮度与正向电流成正比，一般需要几个毫安以上。,总 结,半导体的基本知识:概念、特性、结构、类型 PN结及其特性：形成、特性 半导体二极管：结构、伏安特性、主要参数、特殊二极管,1. 在杂质半导体中多数载流子的数量与 （a. 掺杂浓度、b.温度）有关。,2. 在杂质半导体中少数载流子的数量与 （a. 掺杂浓度、b.温度）有关。,3. 当温度升高时，少数载流子的数量 （a. 减少、b. 不变、c. 增多）。,a,b,c,4. 在