第2章 半导体二极管及其应用电路

《第2章 半导体二极管及其应用电路》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第2章半导体二极管及其应用电路2.1半导体的基础知识2.2PN结与晶体二极管2.3特殊二极管小结2.1半导体的基础知识2.1.1半导体导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，我们称之为半导体。半导体有以下特点:常用的半导体材料有:元素半导体，如硅(Bi}、锗(Ge}等;化合物半导体，如砷化稼(GaAs}等；以及掺杂或制成其他化合物半导体材料，如硼(B)、磷(P)、锢(In)和锑(Sb)等。其中，硅是最常用的一种半导体材料。(1)半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间。(2)半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。(3)在纯净半导体中，加入微量的杂

2、质，其导电能力会急剧增强。下一页2.1半导体的基础知识2.1.2本征半导体本征半导体是一种纯净的半导体晶体。常用的半导体材料是单晶硅(Si)和单晶锗(Ge)，其原子结构如图2-1(a)、(b)所示。在硅和锗等半导体材料中，内部原子排列是有规律的，即为晶体结构。每个原子受邻近四个原子的束缚，组成四个共价键。共价键像纽带一样将排列整齐的原子连接起来，如图2-2所示。由热激发产生的自由电子，也会释放能量返回到附近的空穴，这种现象称为复合。热激发和光激发统称为本征激发。在本征半导体中，随着温度的升高或光照的增强，电子一空穴对的数量将大大增加，导电能力将大大提高，

3、这就是半导体具有热敏性和光敏性的基本原理。下一页上一页2.1半导体的基础知识2.1.3杂质半导体杂质半导体是指在本征半导体中掺入了微量其他元素(称为杂质)的半导体。1.N型半导体在纯净的半导体硅(或锗)中掺入微量五价元素(如磷)后，就可成为N型半导体，如图2-3(a)所示。2.P型半导体P型半导体是在本征半导体硅(或锗)中掺入微量的三价元素(如硼、锢等)而形成的，如图2-3(b)所示。上一页返回2.2PN结与晶体二极管2.2.1PN结的基本原理1.PN结的形成载流子扩散形成内建电场，内建电场形成PN结。因为在空间电荷区内多数载流子已扩散到对方并复合掉了，

4、或者说消耗尽了，因此空间电荷区又称为耗尽层。2.PN结的单向导电特性在PN结两端外加电压，称为给PN结以偏置电压。1)PN结正向偏置——导通将PN结按图2-4(b)所示方式连接，此时称PN结为反向偏置(简称反偏)。PN结具有单向导电性，加正向电压时，PN结电阻很小，电流较大，是多数载流子的扩散运动形成的；加反向电压时，PN结电阻很大，电流很小，是少数载流子运动形成的。下一页2.2PN结与晶体二极管2.2.2晶体二极管1.半导体二极管的结构、符号及类型1)类型(1)按材料分:有硅二极管、锗二极管和砷化稼二极管等。(2)按结构分:根据PN结面积大小，有点接触

5、型、面接触型二极管。(3)按用途分:有整流、稳压、开关、发光、光电、变容、阻尼等二极管。(4)按封装形式分:有塑封及金属封装等二极管。(5)按功率分:有大功率、中功率及小功率等二极管。2)结构及符号半导体二极管又称晶体二极管，简称二极管。二极管的结构与符号如图2-5所示。下一页上一页2.2PN结与晶体二极管2.2.1PN结的基本原理2.半导体二极管的命名方法半导体器件的型号由五个部分组成，如图2-6所示。3.晶体二极管的伏安特性半导体二极管的核心是PN结，它的特性就是PN结的特性—单向导电性。利用伏安特性曲线可形象地描述二极管的单向导电性。二极管的伏安特

6、性曲线，如图2-7所示。4.二极管的主要参数1)最大整流电流IFM2)最高反向工作电压URM3)最大反向电流IRM4)最高工作频率fM下一页上一页2.2PN结与晶体二极管2.2.1PN结的基本原理5.二极管的选择与使用注意事项(1)要求导通电压低时选锗管;要求反向电流小时选硅管。(2)要求导通电流大时选平面形;要求工作频率高时选点接触型。(3)要求反向击穿电压高时选硅管。(4)要求耐高温时选硅管。6.二极管的检测(1)一般情况下，可利用万用表判断普通二极管的极性，并粗略地鉴别其质量好坏。如图2-8所示。(2)当需要获知二极管的伏安特性时，可利用晶体管特性

7、测试仪测得，也可利用测试电路测得。下一页上一页2.2PN结与晶体二极管2.2.1PN结的基本原理7.半导体二极管的应用二极管是电子电路中最常用的器件。1)钳位利用二极管正向导通时压降很小的特性，可组成钳位电路，如图2-9所示。2)限幅利用二极管正向导通后其两端电压很小且基本不变的特性，可以构成各种限幅电路。如图2-10所示。3)元件保护在电子线路中，常用二极管来保护其他元器件免受过高电压的损害，如图2-11所示电路，L和R是线圈的电感和电阻。上一页返回2.3特殊二极管2.3.1稳压管稳压二极管又称齐纳二极管，简称稳压管。它是一种特殊的面接触型硅二极管，其

8、符号和伏安特性曲线如图2-12所示，它的正向特性曲线与普通二极管相似，而反向击穿