二极管的结构及性能特点

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1、二极管的结构及性能特点（一）半导体、晶体与PN结1．半导体半导体是导电能力介于导体（例如，金、银、铜、铁、铝等材料）和绝缘体（例如，塑料、橡胶、陶瓷、环氧树脂、云母等材料）之间的物质，具有热敏特性、光敏特性和掺杂特性。常用的半导体材料有硅、锗、硒、砷化镓及金属的氧化物、硫化物等。纯净的、不含任何杂质的半导体材料（例如硅、锗等四价元素）称为本征半导体。2．晶体自然界的一切物质都是由很小的物质微粒—原子构成的。按照原子排列形式的不同，物质又可分为晶体和非晶体两类。晶体通常都具有规则的几何形状，其内部的原子按照一定的晶格结构有规律地整齐

2、排列，而非晶体内部的原子排列则无规律，杂乱无章。本征半导体属于理想的晶体，在热激发的作用下，其内部会产生载流子（指自由电子和空穴）。3．N型半导体在硅或锗等本征半导体材料中掺入微量的磷、锑、砷等五价元素，就变成了以电子导电为主的半导体，即N型半导体。在N型半导体中，电子（带负电荷）叫多数载流子，空穴（带正电荷）叫少数载流子。4．P型半导体在硅或锗等本征半导体材料中掺入微量的硼、铟、镓或铝等三价元素，就成了以空穴导电为主的半导体，即P型半导体。在P型半导体中，空穴（带正电荷）叫多数载流子，电子（带负电荷）叫少数载流子。5．PN结通过

3、特殊的“扩散”制作工艺，将一块本征半导体的一半掺入微量的五价元素、变成P型半导体，而将其另一半掺入微量的三价元素、变成N型半导体，在P型半导体区和N型半导体区的交界面处就会形成一个具有特殊导电性能的薄层，这就是PN结，它对P型区和N型区中多数载流子的扩散运动产生了阻力。6．单向导电性PDFcreatedwithpdfFactorytrialversionwww.pdffactory.comPN结主要的特性就是其具有单方向导电性，即在PN加上适当的正向电压（P区接电源正极，N区接电源负极），PN结就会导通，产生正向电流。若在PN结上

4、加反向电压，则PN结将截止（不导通），正向电流消失，仅有极微弱的反向电流。当反向电压增大至某一数值时，PN结将击穿（变为导体）损坏，使反向电流急剧增大。（二）普通二极管1．二极管的基本结构二极管是由一个PN结构成的半导体器件，即将一个PN结加上两条电极引线做成管芯，并用管壳封装而成。P型区的引出线称为正极或阳极，N型区的引出线称为负极或阴极，如图所示。普通二极管有硅管和锗管两种，它们的正向导通电压（PN结电压）差别较大，锗管为0.2~0.3V，硅管为0.6~0.7V。2．点接触型二极管如图所示，点接触型二极管是由一根根细的金属丝热

5、压在半导体薄片上制成的。在热压处理过程中，半导体薄片与金属丝接触面上形成了一个PN结，金属丝为正极，半导体薄片为负极。PDFcreatedwithpdfFactorytrialversionwww.pdffactory.com点接触型二极管的金属丝和半导体的金属面很小，虽难以通过较大的电流，但因其结电容较小，可以在较高的频率下工作。点接触型二极管可用于检波、变频、开关等电路及小电流的整流电路中。3．面接触型二极管如图所示，面接触型二极管是利用扩散、多用合金及外延等掺杂质方法，实现P型半导体和N型半导体直接接触而形成PN结的。面接触

6、型二极管PN结的接触面积大，可以通过较大的电流，适用于大电流整流电路或在脉冲数字电路中作开关管。因其结电容相对较大，故只能在较低的频率下工作。二极管的分类及其主要参数一.半导体二极管的分类PDFcreatedwithpdfFactorytrialversionwww.pdffactory.com半导体二极管按其用途可分为：普通二极管和特殊二极管。普通二极管包括整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、快速二极管等；特殊二极管包括变容二极管、发光二极管、隧道二极管、触发二极管等。二.半导体二极管的主要参数1．反向饱和漏电流IR

7、指在二极管两端加入反向电压时，流过二极管的电流，该电流与半导体材料-9-6和温度有关。在常温下，硅管的IR为纳安（10A）级，锗管的IR为微安（10A）级。2．额定整流电流IF指二极管长期运行时，根据允许温升折算出来的平均电流值。目前大功率整流二极管的IF值可达1000A。3.最大平均整流电流IO在半波整流电路中，流过负载电阻的平均整流电流的最大值。这是设计时非常重要的值。4.最大浪涌电流IFSM允许流过的过量的正向电流。它不是正常电流，而是瞬间电流，这个值相当大。5．最大反向峰值电压VRM即使没有反向电流，只要不断地提高反向电压

8、，迟早会使二极管损坏。这种能加上的反向电压，不是瞬时电压，而是反复加上的正反向电压。因给整流器加的是交流电压，它的最大值是规定的重要因子。最大反向峰值电压VRM指为避免击穿所能加的最大反向电压。目前最高的VRM值可达几千伏。6.最大直流反向电压VR