模拟电子技术及应用第2版 教学课件 作者 熊伟林 主编电子教案1 第1章二极管及其应用(8学时).ppt

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1、第1章二极管及其应用(共8学时)学习目标:1．了解半导体的基本概念和本征半导体、N型半导体和P型半导体的特点。2．了解PN结的形成，掌握PN结的单向导电性。3．了解半导体二极管的结构；掌握二极管的伏安特性及主要参数。4．掌握常见的二极管应用电路（如整流滤波电路、稳压电路等）的工作原理及分析方法。5．掌握使用万用表对二极管作简易测试的方法。本章内容1.1半导体基础知识（1学时）1.2二极管基本特性（1学时）1.3二极管的应用（4学时）1.4其它二极管简介（1学时）1.5二极管性能的检测（1学时）1.6项目设计：二极管应用电路(课外时间完成)小结1.1半导体基础知识1.1.1半导体的主要特性完全

2、纯净的、结构完整的半导体晶体称为本征半导体1）半导体的电导率会因加入杂质而发生显著的变化。2）温度的变化也会使半导体的电导率发生显著的变化。3）半导体的光电效应。光照不仅可以改变半导体的电导率，而且可以产生电动势。1.1半导体基础知识1.1.2N型半导体和P型半导体本征半导体中掺入少量的五价元素，使每一个五价元素取代一个四价元素在晶体中的位置，可以形成N型半导体。在N型半导体中以自由电子导电为主，自由电子称为多数载流子（简称多子），而空穴称为少数载流子（简称少子）。N型半导体的共价键结构1.1半导体基础知识1.1.2N型半导体和P型半导体本征半导体中掺入少量的三价元素，使每一个三价元素取代一

3、个四价元素在晶体中的位置，可以形成P型半导体。在P型半导体中，空穴数远大于自由电子数，以空穴导电为主，空穴称为多数载流子，而自由电子称为少数载流子。P型半导体的共价键结构1.1半导体基础知识1.1.3PN结的导电特性1.PN结的形成在一块本征半导体上，通过掺杂使一侧形成N型半导体，另一侧形成P型半导体，则在两种半导体交界面上形成一个很薄的空间电荷区，叫做PN结。1.1半导体基础知识1.1.3PN结的导电特性2.PN结的单向导电性（1）外加正向电压在正常工作范围内，PN结上外加电压只要稍有变化，便能引起电流的显著变化。这样，正向的PN结表现为一个很小的电阻。1.1半导体基础知识1.1.3PN结

4、的导电特性2.PN结的单向导电性（2）外加反向电压PN结在反向偏置时，可认为基本上是不导电的，表现为一个很大的电阻。1.1半导体基础知识1.1.3PN结的导电特性2.PN结的单向导电性由此可见，PN结正向偏置时，正向电阻很小，形成较大的正向电流；PN结反向偏置时，呈现较大的反向电阻，反向电流很小，这就是PN结的单向导电性。PN结具有单向导电性的关键是它的阻挡层的存在及其随外加电压而变化。1.1半导体基础知识1.1.3PN结的导电特性3.PN结的击穿当加于PN结的反向电压增大到一定数值时，反向电流突然急剧增大，这种现象称为PN结的反向击穿。对应于电流开始剧增时的电压称为反向击穿电压。PN结击穿

5、分为“雪崩击穿”和“齐纳击穿”。发生以上两种电击穿时，当反向电压下降到击穿电压以下时，PN结的性能仍能恢复到原来的状态。热击穿是不可恢复的，在应用中应尽量避免。1.2二极管的基本特性1.2.1二极管的伏安特性与主要参数1.二极管的伏安特性把一个PN结的两端接上电极引线，外面用金属（或玻璃、塑料等）管壳封闭起来，便构成了二极管。1.2二极管的基本特性1.2.1二极管的伏安特性与主要参数1.二极管的伏安特性二极管的导电特性实际上就是PN结的单向导电性，加在二极管两端的电压和流过二极管电流之间的关系称为二极管的伏安特性。1.2二极管的基本特性1.2.1二极管的伏安特性与主要参数1.二极管的伏安特性

6、（1）正向特性（2）反向特性（3）反向击穿特性1.2二极管的基本特性1.2.1二极管的伏安特性与主要参数2.二极管的温度特性正向特性随温度升高而左移，反向饱和电流随温度升高而剧增。半导体二极管温度的稳定性不好，所以在使用时要注意温度的影响。1.2二极管的基本特性1.2.1二极管的伏安特性与主要参数3.二极管的伏安特性表达式式中iD为流过二极管的电流；IS为反向饱和电流；uD为外加电压；UT为温度的电压当量，常温（T＝300K）时，UT＝26mV；e为自然对数的底，e≈2.71828。1.2二极管的基本特性1.2.1二极管的伏安特性与主要参数4.二极管的主要参数（1）最大整流电流IFM是二极管

7、长期工作允许通过的最大正向平均电流。（2）最高反向工作电压URM是保证二极管不被反向击穿而规定的最大反向电压。（3）反向饱和电流IS是二极管未击穿时的反向电流值。（4）最大功耗PM是保证二极管安全工作所允许的最大功率损耗。1.2二极管的基本特性1.2.1二极管的伏安特性与主要参数4.二极管的主要参数（5）直流电阻RD是二极管特性曲线上工作点所对应的直流电压与直流电流之比。（6）交流电阻rd。（7）最高工作频率