1、电子技术 第三版 演示文稿 周敏编写并制作2011 2 1 1半导体二极管 重点 PN结单向导电性 二极管伏安特性 主要参数 一 半导体二极管的结构和符号 二极管由半导体材料制成 半导体 导电能力介于导体与绝缘体之间的一种物质 如硅 Si 或锗 Ge 半导体具有热敏特性和光敏特性 受热或受光照后 导电性能会变强 纯净的半导体又称本征半导体 半导体的掺杂特性 本征半导体中掺入微量的杂质后 导电性能会显著提高 P型半导体 本征半导体中掺入微量的三价元素 得到以空穴载流子为主的空穴型半导体 空穴载流子是带正电荷 N型半导体 本征半导体中掺入微量的五价元素 得到以电子载流子为主的电子型半导体 电子载流
2、子是带负电荷 PN结 通过一定的生产工艺 把P型半导体和N型半导体结合在一起 在它们的交界处形成一个具有特殊性能的薄层 PN结具有单向导电性 半导体二极管 一个PN结引两电极 封装管壳就制成一个二极管 所以 二极管也具有单向导电性 二 PN结的单向导电性 演示实验 二极管的正极接电源正端 负极接电源负端 PN结导通 这种接法称为二极管外加正偏电压正偏时 二极管呈小电阻 电路中有较大电流通过 二极管的正极接电源负端 负极接电源正端 PN结截止 这种接法称二极管外加反偏电压反偏时 二极管呈大电阻 电路中几乎没有电流通过 这就是二极管的单向导电性 三 半导体二极管的伏安特性曲线 二极管的伏安特性曲线
3、 描述二极管两端的电压和流过的电流之间的关系曲线 正向特性 死区 0A段 硅管死区电压小于0 5V 锗管死区电压小于0 1V 导通 B点后 硅管导通电压约为0 7V 锗管约为0 3V 超过死区电压后 二极管中电流开始增大 二极管在电路中相当于开关接通状态 反向特性 反向微电流区 0C段 二极管两端加反向电压小于某一数值时 二极管并不是理想的截止 它会有很小的反向电流 且反向电流在一定范围内基本不随反向电压变化而变化 称为反向饱和电流 一般硅管约为几到几十 A 锗管约为几十到几百 A 此时二极管在电路中相当于一个开关的断开状态 反向击穿 当反向电压增大至某一数值后 反向电流开始急剧增大 D点 二
4、极管将被击穿 有可能把二极管烧坏 四 半导体二极管的主要参数 1 最大整流电流IF 指二极管在室温下长期运行允许通过的最大正向平均电流 超过这一数值二极管将因过热而烧坏 工作电流较大的大功率管子还必须按规定安装散热装置 2 最高反向工作电压VRM 指允许加在二极管上的反向电压的最大值 选用时应保证反向电压在任何情况下都不要超过这一数值 以避免二极管被反向击穿 此外 还有正向压降 反向电流 工作频率等参数 五 特殊二极管的作用 利用PN结的单向导电性特点工作 整流二极管 检波二极管 开关二极管等 根据PN结的其它特点制造出具有特殊用途的二极管 如稳压二极管 变容二极管 光电二极管 发光二极管等
5、1 稳压二极管 稳压原理 利用二极管反向击穿时通过管子的电流在很大范围内变化 而管子两端的电压却几乎不变的特点实现的 2 发光二极管 LED 发光二极管的PN结是工作在正向偏置状态 用特殊的半导体材料 如砷化镓等制成的 正向特性比较特殊 相当部分LED工作电流为10mA 30mA左右时 正向电压降约为1 5V 3V 实际应用中需要在外电路串联一个限流电阻 对反向电流加以限制 使稳压管能安全工作 稳压管实质上是工作在反向击穿状态下的二极管 未反向击穿时 和一般的整流二极管没有太大区别 白光LED正逐步取代现有灯泡照明 有 绿色照明光源 之称 3 光电二极管光电二极管的PN结工作在反偏状态 其反向电流随光照增强而增加 4 变容二极管PN结工作在反偏状态 其结电容随反偏电压增加而减小
