单元1晶体二极管的特性与应用

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1、单元1晶体二极管的特性与应用1-1理论：半导体物理的基本知识和晶体二极管的特性1-1.1半导体物理的基本知识导电性能介于导体与绝缘体Z间的材料，称为半导体。由硅或错等元素组成的单晶称为木征半导体。价电了得到能量，摆脱共价键的束缚，成为自由电了，该过程称为本征激发。本征激发产生电子一空穴对；本征激发过程中，激发和复合两种作用是并存的。能够运载电荷的粒子称为载流子。半导体中有两种载流子一电子和空穴。两种载流子浓度相等。本征半导体经过掺杂后就成为朵质半导体，分为N型和P型半导体。在本征半导体中掺入微量五价元素，通过施主电离就形成N型半导体，电了为多了，空穴为少了;在本征半导休屮掺入微量三价元索，

2、通过受主电离就形成P型半导体，空穴为多子，电子为少子。利用掺入相反性质的朵质来改变朵质半导体类型的过程称为朵质补偿，它是制造PN结的基本方法。在电场作用下载流子的定向运动称为漂移运动，由此产生的电流称为湧移电流；在浓度差作用下载流了由浓度大的地方向浓度小的地方运动称为扩散运动，由此产生的电流称为扩散电流。当P型半导体和N型半导体结合为一体时，在交界而形成的特殊薄层称为PN结。扩散运动使交界处的N区、P区分别带正负电荷，形成空间电荷区，建立内电场，扩散减弱，漂移加强，平衡后形成PN结。PN结结电容包括阻挡层电容Ct和扩散电容CD。1-1.2晶体二极管的特性PN结具有单向导电性。通过二极管的电

3、流I与其两端电压U的关系曲线为二极管的伏安特性曲线。正向qU特性和反向特性有很大区别。二极管的伏安特性方程：I=Is(ekT-1),在常温下，1

4、录在下表中。仪器档位正向电阻1N4148反向电阻1N4148正向电阻1N4004反向电阻1N4004指针万用表RxlORxlOORxlOK1N4148正向导通电压1N4004正向导通电压数字万用表卄2、测试二极管的伏安特性曲线2.1正向特性如图1连接电路，电源电压设为5V；调节电位器，使电压表读数如表格中所列,读出对应的毫女表数值并记录在表格中。U(V)0.020.080.20.40.50.60.70.8I(mA)2.2反向特性如图2连接电路，电源电压设为24V；调节电位器，使电压表读数如表格屮所列,读出对应的微安表数值并记录在表格中。V（v）3918241（卩A）2.3根据以上表格的数据

5、作出被测二极管的伏安特性曲线图；写出该二极管的开启电压、管压降、反向饱和电流；在图中任选一点，作出该点的交流电阻线。3、二极管的简单应用3.1整流电路如图3连接电路，信号发生器产生幅度合适、频率为1kHz的正弦波；用示波器观察abZ间和cdZ间的波形并记录。信号发牛器1N4004:►!1・cR10kb图3整流电路3.2稳压管稳压电路如图4连接电路，调节电源电压0V—10V,用电压表测最cd两点之间的电压并电源电压IV2V3V45V5.5V6V6.5V7V8V9V10Vcd间电压R记录。直流稳压源200Q图4稳压电路图5发光二极管显示电路3.3发光二极管显示电路niAV二极管亮度如图5连接电

6、路，改变电位器的阻值，观察发光两极管亮度的变化，记录mA表和V表的数值（数据自选）。1-2.3实验器材序号名称数量备注1模拟电了电路实验系统1SIPIVT-AII2直流稳压电源1HY3003D-3A3双踪不波器1VP5220D4数字（或指针式）万用表1M98035信号发生器1EE1641B16品体管毫伏表1TC21721・2.4预习要求1、复习二极管的特性、结构及伏安特性曲线。2、了解稳压二极管、发光二极管的特性及应川范围。3、口拟本实验有关数据记录表格。1-2.5实验报告要求1、整理实验数据，作出二极管的正向、反向特性曲线。2、画出半波、全波整流电路图。3、阐述用力•用表测试二极管的简单

7、步骤和方法。思考题1、为什么指针万用表不同档位测试二极管的止向电阻值不同？如何判断一个未知极性的二极管极性？2、从哪些方而可以分别硅Si二极管和错Gc二极管？3、一个1.5V的T电池，以正向接法直接接到一个二极管的两端，会出现什么问题？4、设图屮的二极管D均为理想二极管，试通过计算判断它们是否导通？—10VR16kDR34kMHR24kR4lkR5lk二JBT2—20V—10VR6lkBT1R16kDR34kR59kuT