2章半导体二极管课件

1 1第二节第二节 半导体二极管半导体二极管2.2 晶体二极管晶体二极管晶体二极管及其电路分析晶体二极管及其电路分析晶体二极管及其电路分析晶体二极管及其电路分析稳压管及其电路分析稳压管及其电路分析稳压管及其电路分析稳压管及其电路分析总目录总目录下页下页特殊二极管特殊二极管主要内容主要内容主要内容主要内容学习目标：学习目标：学习目标：学习目标：掌握各种二极管的认知规律、特性和电掌握各种二极管的认知规律、特性和电掌握各种二极管的认知规律、特性和电掌握各种二极管的认知规律、特性和电路的分析方法。路的分析方法。路的分析方法。路的分析方法。2.2 晶体二极管晶体二极管及其电路分析稳压管及其电路分2 2第二节第二节 半导体二极管半导体二极管2.2 晶体二极管晶体二极管(Semiconductor diode)一、一、二极管二极管(Diode)结构结构常用二极管图片常用二极管图片普通小功率二极管普通小功率二极管普通小功率二极管普通小功率二极管大功率二极管大功率二极管大功率二极管大功率二极管各种发光二极管各种发光二极管各种发光二极管各种发光二极管下页下页上页上页首页首页2.2 晶体二极管(Semiconductor diode 3 3第二节第二节 半导体二极管半导体二极管一、一、晶体二极管晶体二极管(Diode)1 1 1 1、半导体二极管结构、图形、符号、半导体二极管结构、图形、符号、半导体二极管结构、图形、符号、半导体二极管结构、图形、符号由一个由一个PN结加电极引线与外壳制成。结加电极引线与外壳制成。DP PN阳极或正极阳极或正极阴极或负极阴极或负极阳极或正极阳极或正极anodeanode阴极或负极阴极或负极cathodecathodeD下页下页上页上页首页首页对应对应P区区对应对应N区区一、晶体二极管(Diode)1、半导体二极管结构、图形、4 4第二节第二节 半导体二极管半导体二极管从材料分：从材料分：硅二极管和锗二极管。硅二极管和锗二极管。按按按按PN结接触面的大小分：结接触面的大小分：PN结结接触面小接触面小点接触型：点接触型：点接触型：点接触型：PN结接触面小，不能通过大结接触面小，不能通过大电流但其结电容小，常用于高频检波及电流但其结电容小，常用于高频检波及小电流整流，使用时不能承受较高的反小电流整流，使用时不能承受较高的反向电压和大电流。向电压和大电流。面接触型：面接触型：面接触型：面接触型：PN结接触面积大，通过的正结接触面积大，通过的正向电流比点接触型大，常用作整流管，向电流比点接触型大，常用作整流管，但结电容大，适用于低频电路。但结电容大，适用于低频电路。PN结结接触面大接触面大下页下页上页上页首页首页半导体二极管类型半导体二极管类型半导体二极管类型半导体二极管类型按用途分：按用途分：普通、普通、整流、开关型二极整流、开关型二极管等。管等。从材料分：硅二极管和锗二极管。按PN结接触面的大小分：PN5 5第二节第二节 半导体二极管半导体二极管 晶体晶体二极管的结构类型二极管的结构类型:在在PN结上加上引线和封装，组成一个二极管结上加上引线和封装，组成一个二极管二极管按结构分二极管按结构分点接触型点接触型面接触型面接触型平面型平面型PN结面积小，结电容小，结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路用于检波和变频等高频电路PN结面积大，用结面积大，用于工频大电流整流电路于工频大电流整流电路可用于集成电路制造工艺中。可用于集成电路制造工艺中。PN 结面积结面积可大可小可大可小，常用于，常用于高频整流和开关电路中。高频整流和开关电路中。晶体二极管的结构类型:在PN结上加上引线和封装，组成一个二6 6第二节第二节 半导体二极管半导体二极管 半导体二极管的型号半导体二极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例国家标准对半导体器件型号的命名举例下页下页上页上页首页首页查阅手册查阅手册查阅手册查阅手册 半导体二极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例下页上7 7第二节第二节 半导体二极管半导体二极管303020201010I I/mA/mAU U/V/V0.5 1.0 1.5 0.5 1.0 1.5 20 1020 102 24 4-I I/O O正向特性正向特性正向特性正向特性死区死区死区死区电压电压电压电压I Is sU UBRBR反向特性反向特性反向特性反向特性+-U UD DI I2.2.二极管的伏安特性二极管的伏安特性二极管的伏安特性二极管的伏安特性下页下页上页上页首页首页伏安特性：伏安特性：二极二极管的端电压与电管的端电压与电流之间的关系。流之间的关系。伏安特性曲线：伏安特性曲线：描描述二极管的端电压述二极管的端电压与电流之间的关系与电流之间的关系曲线。曲线。302010I/mAU/V0.5 1.0 8 8第二节第二节 半导体二极管半导体二极管正向伏安特性测试电路正向伏安特性测试电路正向伏安特性测试电路正向伏安特性测试电路mAVDERU+WI2 2、二极管的伏安特性、二极管的伏安特性OA正向死区正向死区UrAB正向导通区正向导通区硅硅0.5V0.5V左右左右锗锗0.1V0.1V左右左右硅硅0.5V-0.7V0.5V-0.7V锗锗0.1V-0.3V0.1V-0.3V死区死区死区死区电压电压电压电压正向特性正向特性正向特性正向特性0.5 1.0 1.50.5 1.0 1.5101020203030U U/V/VI I/mA/mA0 0 二极管正向特性曲线 正向特性正向特性正向特性正向特性 电流与电压关系电流与电压关系近似指数关系。近似指数关系。死区电压死区电压导通压降导通压降下页下页上页上页首页首页若若若若U U U UT T 则则则则Ur正向伏安特性测试电路mAVDERU+WI2、二极管的伏安9 9第二节第二节 半导体二极管半导体二极管反向伏安特性测试电路反向伏安特性测试电路反向伏安特性测试电路反向伏安特性测试电路EAVDRU+WIOC反向截止区反向截止区CD反向击穿区反向击穿区硅硅-nA级级锗锗-A级级 反向特性反向特性反向特性反向特性2 2、二极管的伏安特性、二极管的伏安特性I IS S反向特性反向特性反向特性反向特性U UBRBR反向饱和电流反向饱和电流反向饱和电流反向饱和电流反向击穿电压反向击穿电压反向击穿电压反向击穿电压-2-2-4-4-I I/A AI I/mA/mAU U/V/V-20 -10-20 -100 0CD下页下页上页上页首页首页 说明：说明：反偏时，反向电流很反偏时，反向电流很小，反向电阻很大，反向电小，反向电阻很大，反向电压超过压超过UBR则被击穿。则被击穿。U U0 0，若，若，若，若|U U|U UT T则则则则 I I -I IS S 理想化的伏安特性：理想化的伏安特性：理想化的伏安特性：理想化的伏安特性：死区电压、导通压降、反向电流等于零。死区电压、导通压降、反向电流等于零。死区电压、导通压降、反向电流等于零。死区电压、导通压降、反向电流等于零。反向伏安特性测试电路EAVDRU+WIOC反向截止区硅1010第二节第二节 半导体二极管半导体二极管1.1.单向导电。单向导电。2.2.正偏：起始部分存在一个死区正偏：起始部分存在一个死区或门坎，称为或门坎，称为门限电压门限电压。硅：硅：Ur=0.5-0.7v;Ur=0.5-0.7v;锗：锗：Ur=0.1-0.2vUr=0.1-0.2vI 随随U，呈指数规率，呈指数规率3.3.反偏：额定电压时，相同温度反偏：额定电压时，相同温度下：下：Is硅硅(nA,10-9)EEG(GeG(Ge）)I=-Is 基本不变基本不变4.4.当反压增大超过当反压增大超过U UBRBR时，发生反时，发生反向击穿，向击穿，U UBRBR称为实际反向击称为实际反向击穿电压。穿电压。实测伏安特性，实测伏安特性，5.温度对二极管的影响温度对二极管的影响18页：页：Is：一倍一倍/10U:22.5mV/1小结：小结：1.单向导电。实测伏安特性，5.温度对二极管的影响181111第二节第二节 半导体二极管半导体二极管回顾：回顾：回顾：回顾：0、绪论、绪论1、半导体的导电机理、半导体的导电机理2、PN结及其单向导电性结及其单向导电性3、二极管的结构、符号、电路图形、伏安特性、二极管的结构、符号、电路图形、伏安特性什么是N型半导体？什么是P型半导体？将两种半导体制作在一起时会产生什么现象？思考：思考：思考：思考：回顾：0、绪论什么是N型半导体？什么是P型半导体？将两种半导1212第二节第二节 半导体二极管半导体二极管N P结上所加端电压与电流符合欧姆定律吗？为什么具有单向导电性？两种半导体制作在一起时会产生电流吗？在N P结加反向电压时真没有电流吗？二极管具有什么特性？导通区伏安特性的变化规律？截止二极管具有什么特性？导通区伏安特性的变化规律？截止二极管具有什么特性？导通区伏安特性的变化规律？截止二极管具有什么特性？导通区伏安特性的变化规律？截止区伏安特性的变化规律？还有什么工作区域？区伏安特性的变化规律？还有什么工作区域？区伏安特性的变化规律？还有什么工作区域？区伏安特性的变化规律？还有什么工作区域？二极管与二极管与PN结的联系？结的联系？N P结上所加端电压与电流符合欧姆定律吗？为什么具有单向导电1313第二节第二节 半导体二极管半导体二极管结论：结论：二极管具有单向导电性二极管具有单向导电性二极管伏安方程：二极管伏安方程：U U0 0，若，若，若，若|U U|U UT T则则则则 I I -I IS S 式中：式中：IS为反向饱和电流为反向饱和电流 UT 是温度电压当量，是温度电压当量，常温下常温下UT近似为近似为26mV。若若若若U U U UT T 则则则则下页下页上页上页首页首页+-U UD DI I正向导通正向导通+-U UD DI IS S反向截止反向截止结论：二极管具有单向导电性二极管伏安方程：U0，若|U|1414第二节第二节 半导体二极管半导体二极管结论：结论：二极管具有单向导电性二极管具有单向导电性二极管的正常工作区：二极管的正常工作区：二极管的正常工作区：二极管的正常工作区：正向正向导通区正向正向导通区；反向截止区。；反向截止区。下页下页上页上页首页首页+-U UD DI I正向导通正向导通+-U UD DI IS S反向截止反向截止理想化的伏安特性：理想化的伏安特性：理想化的伏安特性：理想化的伏安特性：死区电压、导通压降、反向电流等于零。死区电压、导通压降、反向电流等于零。死区电压、导通压降、反向电流等于零。死区电压、导通压降、反向电流等于零。结论：二极管具有单向导电性二极管的正常工作区：下页上页首页+1515第二节第二节 半导体二极管半导体二极管4、二极管的主要参数、二极管的主要参数最大整流电流最大整流电流 IF：指二极管长期运行时，允许通过管子指二极管长期运行时，允许通过管子的最大正向平均电流。的最大正向平均电流。IF由二极管允许的温升所限定。由二极管允许的温升所限定。下页下页上页上页首页首页反向电流反向电流 IR：二极管两端加规定反向电压时，流过管子的二极管两端加规定反向电压时，流过管子的反向电流。反向电流。IR值愈小愈好。值愈小愈好。IR受温度的影响很大。受温度的影响很大。最高工作频率最高工作频率 fM ：fM值主要决定于值主要决定于PN结结电容的大结结电容的大小。结电容愈大，则二极管允许的最高工作频率愈低。小。结电容愈大，则二极管允许的最高工作频率愈低。最高反向工作电压最高反向工作电压 UR：工作时二极管两端的反向电压工作时二极管两端的反向电压不得超过此值，否则二极管可能被击穿。为了留有余地，通不得超过此值，否则二极管可能被击穿。为了留有余地，通常将实际击穿电压常将实际击穿电压UBR的一半定为的一半定为UR。结电容：结电容：结电容：结电容：势垒电容势垒电容 Cb扩散电容扩散电容 Cd4、二极管的主要参数最大整流电流 IF：指二极管长期运行1616第二节第二节 半导体二极管半导体二极管正向电压：正向电压：(1).(1).Q点点正向电阻正向电阻R R正比于正比于tg 。(2).(2).R与与Q有关，有关，Q不同不同,R也不同也不同反向电压：反向电压：I很小，很小，R很大很大。UDIDVD0IUQ UDID为非线性电阻：用静态电阻和动态电阻描述为非线性电阻：用静态电阻和动态电阻描述直流电阻：直流电阻：3 3.二极管的等效电阻：二极管的等效电阻：定义：定义：R=UD/ID;工作点工作点tg=UD/ID 二极管的正二极管的正向伏安特性向伏安特性正向电压：UDIDVD0IUQUDID为非线性电阻：用静态1717第二节第二节 半导体二极管半导体二极管(1).MN为直流负载线为直流负载线(2).MN的斜率的斜率 tg =NO/OM=-1/RLIDEDDRLUDE ED D/R RL LUD=ED-IDRL;ID=f(UD)两条曲线的交点为静态工作点两条曲线的交点为静态工作点Q Q：静态工作点静态工作点Q Q：Q(3).Q(3).Q点的直流电阻点的直流电阻:R=UD/ID0UDIDE ED DMNQU UD DI ID(1).MN为直流负载线IDEDDRLUDED/RLUD=1818第二节第二节 半导体二极管半导体二极管作作Q Q的切线，则有的切线，则有:rD=U/I;或或rD=du/di因为因为 iD=Is(e UD/UT-1);交流电导交流电导 g=dI/dU=ID/UT(19页）页）交流电阻：交流电阻：r=1/g=UT/ID室温下室温下：UT=26mv交流电阻交流电阻：rD=26mv/ID(mA)IQ0UU I 二极管工作时既有直流，又有交流二极管工作时既有直流，又有交流。二极管的二极管的交流等效电阻交流等效电阻rDui交流电阻很小，约为几交流电阻很小，约为几欧姆到几十欧姆。结论欧姆到几十欧姆。结论见见19页。页。作Q的切线，则有:rD=U/I;IQ0UU1919第二节第二节 半导体二极管半导体二极管5、二极管的模型、二极管的模型2)2)折线模型（折线模型（折线模型（折线模型（2020页）页）页）页）3)3)交流小信号模型（交流小信号模型（交流小信号模型（交流小信号模型（2121页）页）页）页）rSrdCjiuUruDrDiDVDiDQ0uDuD iDiD0uDUr1)1)理想二极管开关模型理想二极管开关模型理想二极管开关模型理想二极管开关模型2020页）页）页）页）iD0uDUr=0SIS=0大信号模型大信号模型大信号模型大信号模型小信号模型小信号模型小信号模型小信号模型5、二极管的模型2)折线模型（20页）3)交流小信号模型（22020第二节第二节 半导体二极管半导体二极管 例例例例11已知理想已知理想已知理想已知理想二极管电路二极管电路二极管电路二极管电路u uI I=U Ummsin sin t t，画出画出画出画出u uOO 、i io o 和和和和u uD D的波形。的波形。的波形。的波形。D DR R+-+-u uI Iu uOO+-u uD Di iOOU Umm t tu uo oO O t tu uD DO Ou uI I0 0 时二极管导通，时二极管导通，时二极管导通，时二极管导通，u uOO=u uI I u uD D =0 0u uI I 0 0 时二极管截止，时二极管截止，时二极管截止，时二极管截止，u uD D =u uI I u uOO=0 0-U-Ummi io oU Umm t tu uI IO O下页下页上页上页首页首页二极管应用例题二极管应用例题作用？作用？作用？作用？整流整流整流整流UDC=0.45UIUR=?IF=?例1已知理想二极管电路uI=Umsin t，画出2121第二节第二节 半导体二极管半导体二极管【例例例例2 2】电路电路电路电路如图所示，已知如图所示，已知E5V，输入信号为正，输入信号为正弦波弦波ui10sint V，二极管的正向导通电压为，二极管的正向导通电压为0.6V，画出输出电压信号的波形图。画出输出电压信号的波形图。这这个个电电路路仍仍是是分分析析二二极极管管的的导导通通与与否否，图图中中二二极极管管的的正正极极接接信信号号电电压压ui，二二极极管管的的负负极极接接电电源源E的的正正极极，两两个个量量进进行行比比较较，确确定定二二极极管的导通与否。管的导通与否。分析方法：分析方法：【解解解解 】上页上页首页首页二极管应用例题二极管应用例题(非理想）非理想）【例2】电路如图所示，已知E5V，输入信号为正弦波ui2222第二节第二节 半导体二极管半导体二极管 当当ui E0.6V（导导通通电电压压）时时，二二极极管截止，此时二极管无电流通过，管截止，此时二极管无电流通过，uoui【例例例例2 2】分析方法：分析方法：【解解解解 】当当ui E0.6V（导导通通电电压压）时时，二二极管导通，极管导通，uo E0.6V5.6V。输出电压波形图输出电压波形图输出电压波形图输出电压波形图虚线为输入电虚线为输入电压波形。压波形。ui E0.6Vui E0.6V上页上页首页首页作用？作用？作用？作用？限幅限幅限幅限幅已知已知E5V 当ui E0.6V（导通电压）时，二极管截2323第二节第二节 半导体二极管半导体二极管【例例例例3 3】在所示电路中，已知输入端在所示电路中，已知输入端A的电位的电位VA3.6V，输入端输入端B的电位的电位VB0.3V，电阻，电阻R10 k ，VE9V，二，二极管的导通电压为极管的导通电压为0.2V，求输出端求输出端F的电位和流过的电位和流过R的电流的电流I。分析方法：分析方法：【解解解解 】上页上页首页首页DA导通，导通，DB截止。截止。VF3.60.2=3.4V 当当数数个个二二极极管管的的负负极极（正正极极）并并联联在在一一点点，而而加加在在这这些些二二极极管管的的正正极极（负负极极）电电位位各各不不相相同同，且且都都高高于于负负极极（低低于于正正极极）电电位位时时，正正极极最最高高（负极最低负极最低）的二极管先导通。）的二极管先导通。流过流过R中的电流为中的电流为作用？作用？作用？作用？钳位钳位钳位钳位隔离隔离隔离隔离【例3】在所示电路中，已知输入端A的电位VA3.6V2424第二节第二节 半导体二极管半导体二极管例：例：26页页 箝位电路箝位电路设设t=0时电容上的初始电压为零时电容上的初始电压为零;t=0+时，时，ui=Um,电容也被充上了大小为电容也被充上了大小为Um的电压，极性如图。的电压，极性如图。此刻此刻uo=0并且并且uo=0将一直保持到将一直保持到t=t1。此此后后，ui突突降降到到Um,二二极极管管截截止止，如如果果电电阻阻和和电电容容再再足足够够大大，RC时时间间常常数数远远大大与与输输入入信信号号周周期期,则则C上上的的充充电电电电压压一一直直保保持持Um,于是输出电压为于是输出电压为uo=uiUm=2Um,并一直保持到并一直保持到t2;显然，输出信号总不会出现正值，所以称为正向箝位电路。显然，输出信号总不会出现正值，所以称为正向箝位电路。工作原理工作原理:例：26页 箝位电路设t=0时电容上的初始电压为零;此后，2525第二节第二节 半导体二极管半导体二极管6、稳压管、稳压管(Zener diode)+-I IU UO 稳压管的伏安特性和符号 U U I I值很小值很小值很小值很小有稳压特性有稳压特性有稳压特性有稳压特性阴极阴极阴极阴极阳极阳极阳极阳极 U U I I下页下页上页上页首页首页稳压管是一种特殊稳压管是一种特殊的面接触型半导体的面接触型半导体硅二极管。因其具硅二极管。因其具有稳定电压的特性，有稳定电压的特性，故称为稳压管。故称为稳压管。稳压管的图形稳压管的图形符号及伏安特性符号及伏安特性特点：特点：1)1)、正向特性曲线同二极管；正向特性曲线同二极管；2)2)、反向击穿电压较低，反向特性曲线、反向击穿电压较低，反向特性曲线 比较陡；比较陡；UZ为稳压值。为稳压值。3)3)、正常的工作区域为反向击、正常的工作区域为反向击穿区，且可逆。穿区，且可逆。VDVDZ ZU UZ Z6、稳压管(Zener diode)+-IUO 2626第二节第二节 半导体二极管半导体二极管动态电阻动态电阻动态电阻动态电阻r rZ Z动态电阻越小，反向动态电阻越小，反向动态电阻越小，反向动态电阻越小，反向伏安特性曲线越陡，稳压伏安特性曲线越陡，稳压伏安特性曲线越陡，稳压伏安特性曲线越陡，稳压性能性能性能性能越好。越好。越好。越好。稳定电压稳定电压稳定电压稳定电压U UZ Z 正常工作时，管子两端正常工作时，管子两端正常工作时，管子两端正常工作时，管子两端的电压值。一般由电子器件手册给出。的电压值。一般由电子器件手册给出。的电压值。一般由电子器件手册给出。的电压值。一般由电子器件手册给出。4)4)、稳压管主要参数、稳压管主要参数DZ稳定电流稳定电流稳定电流稳定电流I IZ Z 在正常工作时的参考电流。在正常工作时的参考电流。在正常工作时的参考电流。在正常工作时的参考电流。最大稳定电流最大稳定电流最大稳定电流最大稳定电流I IZMAXZMAX 允许通过的最大反允许通过的最大反允许通过的最大反允许通过的最大反向电流，一般不应超出此值。向电流，一般不应超出此值。向电流，一般不应超出此值。向电流，一般不应超出此值。电压的温度系数电压的温度系数电压的温度系数电压的温度系数 U U环境温度对稳定电压的影响环境温度对稳定电压的影响环境温度对稳定电压的影响环境温度对稳定电压的影响。额定功耗额定功耗额定功耗额定功耗P PZMZM 电流流过电流流过电流流过电流流过稳压管时消耗的功率。稳压管时消耗的功率。稳压管时消耗的功率。稳压管时消耗的功率。下页下页上页上页首页首页动态电阻rZ动态电阻越小，反向伏安特性曲线越陡，稳压性能越2727第二节第二节 半导体二极管半导体二极管2312DW7具有温度补偿的稳压管具有温度补偿的稳压管具有温度补偿的稳压管具有温度补偿的稳压管1、2有温度补偿作用有温度补偿作用1、2、对、对3 可单独使用可单独使用用于温度稳定性高的场合用于温度稳定性高的场合2312DW7具有温度补偿的稳压管1、2有温度补偿作用1、上页下页返回稳压管构成的稳压电路稳压管构成的稳压电路稳压管构成的稳压电路稳压管构成的稳压电路 图中图中R为限流电阻，用为限流电阻，用来限制流过稳压管的电流。来限制流过稳压管的电流。RL为负载电阻。为负载电阻。UiR-DZRL-UOIILIZUZ 由于稳压管工作在其反由于稳压管工作在其反向特性端，因而在反向击向特性端，因而在反向击穿的情况下可以保证负载穿的情况下可以保证负载两端的电压在一定的范围两端的电压在一定的范围内基本保持不变。内基本保持不变。上页下页返回稳压管构成的稳压电路 图中R为限流电阻第2章上页下页返回 限流电阻限流电阻R的选择的选择UiR-DZRL-UOIILIZUZ稳压电路的稳压原理稳压电路的稳压原理稳压电路的稳压原理稳压电路的稳压原理稳压管的选择稳压管的选择第2章上页下页返回 限流电阻R的选择UiR-3030第二节第二节 半导体二极管半导体二极管例例1 电路如图所示，已知电路如图所示，已知UImax=15V，UImin=10VIZmax=50mA，IZmin=5mA，RLmax=1k，RLmin=600UZ=6V,对应对应UZ=0.3V。求求rZ，选择限流电阻选择限流电阻R。下页下页上页上页首页首页U UOOR RL LVDVDZ ZR RU UI II IR RI IOOI IZ Z+-+-U UZ Z例1 电路如图所示，已知UImax=15V，UI3131第二节第二节 半导体二极管半导体二极管解：解：解：解：I IZmax Zmax U UImax Imax -U UZ ZR R-U UZ ZR RLmaxLmaxI IZminZmin U UImin Imin -U UZ ZR R-U UZ ZR RLminLminr rZ Z =I IZ Z U UZ ZI IZ Z=I IR R -I IOO=U UI I -U UZ ZR R-U UZ ZR RL L=6.76.71515 -6 65050 +6 61 1kk=161161R R R R1010 -6 65 5 +6 60.60.6kk=267267 I IZ Z=I IZmaxZmax-I IZminZmin=45 mA45 mA下页下页上页上页首页首页U UOOR RL LVDVDZ ZR RU UI II IR RI IOOI IZ Z+-+-U UZ Z解：IZmax UImax -UZR-UZRLmaxI3232第二节第二节 半导体二极管半导体二极管+-D D1 1D D2 2U U+-U U+-U U+-U UD D1 1D D2 2D D1 1D D2 2D D1 1D D2 2例例2 有两个稳压管有两个稳压管 D1 和和 D2，它们的稳压值为，它们的稳压值为UZ1=6 V，UZ2=8 V，正向导通压降均为正向导通压降均为 UD=0.6 V，将它们串联可得到几种稳压值将它们串联可得到几种稳压值?U U=U UD D+U UD D =-1.2 V =-1.2 VU U=U UZ1Z1+U UD D =-6.6 V =-6.6 VU U=U UZ1Z1+U UZ2Z2 =14 V =14 VU U=U UD D+U UZ2Z2 =8.6 V =8.6 V下页下页上页上页首页首页+-D1D2U+-U+-U+-UD1D2D1D2D1D2例上页下页返回稳压管应用电路分析举例稳压管应用电路分析举例稳压管应用电路分析举例稳压管应用电路分析举例UO1ILUi1R-DZ1RL-IIZUZDZ2Ui2R-DZ1RL-UO2IILIZUZDZ2电路如图：电路如图：UZ1=4V；UZ2=5V，正向压降为，正向压降为0.5V,求求U0?Ui1=4V U0?Ui1=8V U0?若使若使 U U0 0=5.3V,=5.3V,怎么办怎么办?Ui2=12V U0?Ui2=8V U0?若使若使 U0=5.5V,怎么办怎么办?上页下页返回稳压管应用电路分析举例UO1ILUi1R-D上页下页返回实践思考题实践思考题 有一只有一只有一只有一只二极管二极管二极管二极管在使用时无法区分两个电极的极在使用时无法区分两个电极的极在使用时无法区分两个电极的极在使用时无法区分两个电极的极性，有人说能性，有人说能性，有人说能性，有人说能用万用表的电阻档确定二极管的阳用万用表的电阻档确定二极管的阳用万用表的电阻档确定二极管的阳用万用表的电阻档确定二极管的阳极和阴极。这种说法对吗？极和阴极。这种说法对吗？极和阴极。这种说法对吗？极和阴极。这种说法对吗？如果对，怎么测量？下面是万用表电阻档的等如果对，怎么测量？下面是万用表电阻档的等如果对，怎么测量？下面是万用表电阻档的等如果对，怎么测量？下面是万用表电阻档的等效电路，请思考。效电路，请思考。效电路，请思考。效电路，请思考。+-+-+-上页下页返回实践思考题 有一只二极管在使用时无法区分两个343535第二节第二节 半导体二极管半导体二极管7 7、特殊二极管、特殊二极管图图2.24 2.24 光电二光电二极极管管光电二极管光电二极管的图形、等效电路及伏安特性的图形、等效电路及伏安特性光电二极管光电二极管光电二极管光电二极管是一种将光能转换成电能的器件，其反向是一种将光能转换成电能的器件，其反向电流随光照强度的变化而上升。电流随光照强度的变化而上升。伏安特性：伏安特性：伏安特性：伏安特性：光电二极管光电二极管的反向电的反向电流与光照度成正比。流与光照度成正比。应用：应用：应用：应用：1 1）、光电二极管）、光电二极管的的管壳上有一个玻璃窗管壳上有一个玻璃窗口以便接受光照口以便接受光照2 2）、可用于光测量）、可用于光测量3 3）、制成光电池）、制成光电池下页下页上页上页首页首页 知识拓展：7、特殊二极管图2.24 光电二极管光电二极管的图形、等效电3636第二节第二节 半导体二极管半导体二极管 发发光二光二极极管图形管图形发发光光二二极极管管的的图图形形符号符号 发光二极管发光二极管发光二极管发光二极管发光二极管发光二极管是一种将电能转是一种将电能转换成光能的器件，即当管子换成光能的器件，即当管子通以电流后将发出光来。通以电流后将发出光来。应用：应用：应用：应用：常作为显示器件，工作电流在几常作为显示器件，工作电流在几个到几十毫安。个到几十毫安。当管子加正向电当管子加正向电压时，在正向电流激发下，管子压时，在正向电流激发下，管子发光。发光的颜色有红，黄，绿，发光。发光的颜色有红，黄，绿，蓝，白等。蓝，白等。下页下页上页上页首页首页 发光二极管图形发光二极管的图形符号 发光二极管应用：下页3737第二节第二节 半导体二极管半导体二极管 LED LED显示器：显示器：1.共阴极电路共阴极电路:7只发光管的阴极接地，只发光管的阴极接地，接高电位的段可发光。接高电位的段可发光。共阳极电路共阳极电路共阴极电路共阴极电路abcg a+5vbcg2.共阳极电路：共阳极电路：7只发光管的阳极接正电源，只发光管的阳极接正电源，接地的区段可发光。接地的区段可发光。LED显示器：1.共阴极电路:3838第二节第二节 半导体二极管半导体二极管 变容二极管变容二极管变容二极管变容二极管PNPN结的结电容随其反向电压结的结电容随其反向电压而变化。而变化。应用：应用：应用：应用：用于高频技术，用于高频技术，例如电子调协器，通例如电子调协器，通过调电压改变电容，过调电压改变电容，改变谐振频率，实现改变谐振频率，实现频道选择。频道选择。下页下页上页上页首页首页变容变容二二极极管图形管图形肖特基二极管肖特基二极管肖特基二极管肖特基二极管由由肖特基发明，肖特基发明，肖特基发明，肖特基发明，电容效应小电容效应小工作速度高，特别适应高频工作速度高，特别适应高频或开关状态应用，反向电压或开关状态应用，反向电压较低。较低。肖特基肖特基二二极极管图形管图形 变容二极管应用：用于高频技术，例如电子调协器，通过调电压3939第二节第二节 半导体二极管半导体二极管1、N型半导体中的电子载流子称为（型半导体中的电子载流子称为（）。）。(a)多数载流子多数载流子 (b)少数载流子少数载流子 (c)电子空穴对电子空穴对 思考题：思考题：3、稳压二极管的正常工作区域为、稳压二极管的正常工作区域为()。A反向截止区反向截止区 B 正向导通区正向导通区 C反向击穿区反向击穿区一、一、选择填空填空题5 5、在、在稳压管管稳压电路中，流路中，流过稳压管的管的电流流I IZ Z大于最小大于最小稳定定电流流I IZminZmin，小于最大，小于最大电流流I IZmaxZmax，则可判断可判断稳压管的工作区域管的工作区域为()()。(a)(a)反向反向击穿穿 (b)(b)正向正向导通通 (c)(c)反向截止反向截止2 2、PNPN结正向偏置正向偏置时具有（具有（）。）。(a)(a)反向截止特性反向截止特性 (b)(b)单向向导电特性特性 (c)(c)正向正向导通特性通特性4、在硅稳压管稳压电路中、在硅稳压管稳压电路中,其输入电压小于稳压管稳定电压其输入电压小于稳压管稳定电压UZ时，稳压管的工作区域为时，稳压管的工作区域为()。(a)正向导通正向导通 (b)反向截止反向截止 (c)反向击穿反向击穿 1、N型半导体中的电子载流子称为（）。思考题：3、4040第二节第二节 半导体二极管半导体二极管 半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的一种物体。半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的一种物体。具有如下特性：温敏性、光敏性和掺杂特性。具有如下特性：温敏性、光敏性和掺杂特性。以上特性对半导体的导电能力有较大影响，利用这些性以上特性对半导体的导电能力有较大影响，利用这些性能可制作成具有各种特性的半导体器件。能可制作成具有各种特性的半导体器件。PN结是构成半导体器件的基本单元，具有单向导电性、结是构成半导体器件的基本单元，具有单向导电性、非线性电阻特性、电容效应、击穿稳压特性。非线性电阻特性、电容效应、击穿稳压特性。当当PN结加正向电压时，结加正向电压时，PN结导通，呈现低阻特性。结导通，呈现低阻特性。当当PN结加反向电压时，结加反向电压时，PN结截止，呈现高阻特性。结截止，呈现高阻特性。小小 结结 半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的一种物体。小 结4141第二节第二节 半导体二极管半导体二极管 晶体二极管实际上就是一个晶体二极管实际上就是一个PN结；描述二极管的性能结；描述二极管的性能 （即：伏安特性）可用二极管的电流方程来描述：（即：伏安特性）可用二极管的电流方程来描述：I=Is(e U/UT-1)Is e U/UT硅管：当硅管：当UD0.7V时，二极管导通，导通后，时，二极管导通，导通后，UD0.7V锗管：当锗管：当UD0.2V时，二极管导通，导通后，时，二极管导通，导通后，UD 0.2V 稳压管是一种的特殊类型的二极管；稳压管是一种的特殊类型的二极管；工作区在反向击穿区，可以提供一个稳定的电压。工作区在反向击穿区，可以提供一个稳定的电压。晶体二极管基本用途是整流稳压和限幅。晶体二极管基本用途是整流稳压和限幅。半导体光电器件分光敏器件和发光器件：半导体光电器件分光敏器件和发光器件：可实现光可实现光电、电电、电光转换。光转换。光电二极管在反压下工作；发光二极管在正偏电压下工作。光电二极管在反压下工作；发光二极管在正偏电压下工作。小小 结结 晶体二极管实际上就是一个PN结；描述二极管的性能 4242第二节第二节 半导体二极管半导体二极管半导体二极管半导体二极管作业：作业：5，6，8，9半导体二极管作业：5，6，8，94343第二节第二节 半导体二极管半导体二极管上页上页首页首页课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习上页首页课堂练习本节结束谢谢谢谢44