半導(dǎo)體二極管

1、半導(dǎo)體二極管它的符號(hào)為： 半導(dǎo)體二極管又稱晶體二極管，簡(jiǎn)稱二極管。二極管按其結(jié)構(gòu)的不同可以分為點(diǎn)接觸型和面接觸型兩類。 點(diǎn)接觸型二極管的結(jié)構(gòu)，如圖（a）所示。這類管子的PN結(jié)面積和極間電容均很小，不能承受高的反向電壓和大電流，因而適用于制做高頻檢波和脈沖數(shù)字電路里的開關(guān)元件，以及作為小電流的整流管。 面接觸型二極管或稱面結(jié)型二極管，其結(jié)構(gòu)如圖（b）所示。這種二極管的PN結(jié)面積大，可承受較大的電流，其極間電容大，因而適用于整流，而不宜用于高頻電路中。 圖半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)（a）點(diǎn)接觸型結(jié)構(gòu);（b）面接觸型結(jié)構(gòu); 金屬觸絲陽極引線N型鍺片陰極引線外殼(a)鋁合金小球N型硅陽極引線PN結(jié)金銻合

2、金底座陰極引線(b)二二 伏安特性伏安特性 根據(jù)制造材料的不同，二極管可分為硅、鍺兩大類。相應(yīng)的伏安特性也分為兩類。圖（a）所示為硅二極管的伏安特性;圖（b）所示為鍺二極管的伏安特性。現(xiàn)以圖（a）所示硅二極管為例來分析二極管的伏安特性。 0 0.4 0.8 1.2U / V48I / mAA1020BC二極管特性死區(qū)電壓I / A(a)50100150UBEDRUIRUI 圖1.5 二極管的伏安特性 （a）硅二極管2CP6; 0 0.4 0.8 1.2U / V48I / mAA0.2BC死區(qū)電壓I / A(b)1020UB3040圖1.5 二極管的伏安特性 （b）鍺二極管2AP15 DE 1

3、）正向特性 0A段：稱為“死區(qū)”。 段：稱為正向?qū)▍^(qū)。 2）反向特性 0段：稱為反向截止區(qū)。這時(shí)二極管呈現(xiàn)很高的電阻，在電路中相當(dāng)于一個(gè)斷開的開關(guān)，呈截止?fàn)顟B(tài)。 段：稱為反向擊穿區(qū)。當(dāng)反向電壓增加到一定值時(shí)，反向電流急劇加大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿。發(fā)生擊穿時(shí)所加的電壓稱為反向擊穿電壓，記做B。 普通二極被擊穿后，不能恢復(fù)，失去單向?qū)щ娦?，將造成永久性損壞。理想二極管：外加正向電壓時(shí)，正向電壓降和正向電阻等于零，相當(dāng)于開關(guān)閉合； 外加反向電壓時(shí)，二極管截止，相當(dāng)于開關(guān)斷開。 三三 半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù) 二極管的參數(shù)是定量描述二極管性能的質(zhì)量指標(biāo)，只有正確理解這些參數(shù)的意

4、義，才能合理、正確地使用二極管。 1. 最大整流電流最大整流電流IF 最大整流電流是指管子長期運(yùn)行時(shí)，允許通過的最大正向平均電流。因?yàn)殡娏魍ㄟ^結(jié)時(shí)要引起管子發(fā)熱。電流太大，發(fā)熱量超過限度，就會(huì)使結(jié)燒壞。例如最大整流電流為mA。 2. 最高反向工作電壓最高反向工作電壓URM 是保證二極管不被擊穿所允許施加的最大反向電壓。一般規(guī)定為反向擊穿電壓的一半或三分之二。 3. 最大反向電流最大反向電流IRM 指二極管加上最高反向工作電壓時(shí)的反向電流。希望該值越小越好。 二極管的參數(shù)是正確使用二極管的依據(jù)，一般半導(dǎo)體器件手冊(cè)中都給出不同型號(hào)管子的參數(shù)。在使用時(shí)，應(yīng)特別注意不要超過最大整流電流和最高反向工作電

5、壓，否則管子容易損壞。 四、二極管基本電路及其應(yīng)用1、整流應(yīng)用：如下圖2、鉗位應(yīng)用例1-1在如下圖所示的電路中，已知輸入端A的電位為 UA3V，B的電位UB0V，通過電阻R連接12V電源，求輸出端電位UF。鉗位作用隔離作用解：因?yàn)閁AUB,所以二極管D1優(yōu)先導(dǎo)通，設(shè)二極管為理想元件，則輸出端F的電位為UF3V。當(dāng)D1導(dǎo)通后，D2上加的是反向電壓，D2因而截止。 在這里，二極管D1起鉗位作用，把F端的電位鉗位在3V；D2起隔離作用，把輸入端B和輸出端F隔離開來。3、限幅應(yīng)用例1.2 在上圖中，已知輸入電壓，電源電動(dòng)勢(shì)E5V，二極管為理想元件，試畫出輸出電壓的波形。 解：當(dāng)uiE 時(shí)，D導(dǎo)通其等效

6、電路為： Eu 0當(dāng)uiE時(shí)，D截止其等效電路為：iuu 0 4、穩(wěn)壓應(yīng)用5、開關(guān)應(yīng)用6、 特殊二極管特殊二極管 特殊用途的二極管在電子設(shè)備中早已得到廣泛的應(yīng)用，這里簡(jiǎn)單介紹幾種特殊用途的二極管。（1）穩(wěn)壓二極管：是一種特殊的面接觸型硅管，工作在反穩(wěn)壓二極管：是一種特殊的面接觸型硅管，工作在反向擊穿區(qū)。 1）穩(wěn)壓特性 穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線、圖形符號(hào)及穩(wěn)壓管電路如圖所示，它的正向特性曲線與普通二極管相似，而反向擊穿特性曲線很陡。在正常情況下穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)，由于曲線很陡，反向電流在很大范圍內(nèi)變化時(shí)，端電壓變化很小，因而具有穩(wěn)壓作用。圖中的UB表示反向擊穿電壓，當(dāng)電流的增量IZ很大時(shí)，只

7、引起很小的電壓變化UZ。只要反向電流不超過其最大穩(wěn)定電流，就不會(huì)形成破壞性的熱擊穿。因此，在電路中應(yīng)與穩(wěn)壓管串聯(lián)一個(gè)具有適當(dāng)阻值的限流電阻。 圖1.10 穩(wěn)壓管的伏安特性曲線、圖形符號(hào)及穩(wěn)壓管電路 （a）伏安特性曲線;（b）圖形符號(hào);（c）穩(wěn)壓管電路 (b)U / VI / mAOUZ(a)IZminUZABIZmaxRUzUi(c)陽極陰極 2）基本參數(shù) （1）穩(wěn)定電壓UZ是指在規(guī)定的測(cè)試電流下，穩(wěn)壓管工作在擊穿區(qū)時(shí)的穩(wěn)定電壓。 （2）穩(wěn)定電流IZ是指穩(wěn)壓管在穩(wěn)定電壓時(shí)的工作電流，其范圍在IZminIZmax之間。 （3）最小穩(wěn)定電流IZmin是指穩(wěn)壓管進(jìn)入反向擊穿區(qū)時(shí)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)電流。 （4）

8、最大穩(wěn)定電流IZmax是指穩(wěn)壓管長期工作時(shí)允許通過的最大反向電流，其工作電流應(yīng)小于IZmax。 （5）最大耗散功率PM是指管子工作時(shí)允許承受的最大功率，其值為PM=IZmaxUZ。 （6）動(dòng)態(tài)電阻rZ。它被定義為rZ=UZ/IZ。 2. 光電二極管光電二極管 光電二極管的結(jié)構(gòu)與普通二極管的結(jié)構(gòu)基本相同，只是在它的結(jié)處，通過管殼上的一個(gè)玻璃窗口能接收外部的光照。光電二極管的結(jié)在反向偏置狀態(tài)下運(yùn)行，其反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。圖.（）是光電二極管的圖形符號(hào)，圖（b）是它的特性曲線。光電二極管的主要特點(diǎn)是其反向電流與光照度成正比。能將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸出。 光電二極管可用來作為光控元件。當(dāng)制

9、成大面積的光電二極管時(shí)，能將光能直接轉(zhuǎn)換為電能，可作為一種能源，因而稱為光電池。 圖1.11 光電二極管 （）圖形符號(hào); （b）特性曲線 3. 發(fā)光二極管發(fā)光二極管 發(fā)光二極管是一種能把電能轉(zhuǎn)換成光能的特殊器件。這種二極管不僅具有普通二極管的正、反向特性，而且當(dāng)給管子施加正向偏壓時(shí)，管子還會(huì)發(fā)出可見光和不可見光（即電致發(fā)光）。目前應(yīng)用的有紅、黃、綠、藍(lán)、紫等顏色的發(fā)光二極管。此外，還有變色發(fā)光二極管，即當(dāng)通過二極管的電流改變時(shí)，發(fā)光顏色也隨之改變。圖（a）所示為發(fā)光二極管的圖形符號(hào)。 發(fā)光二極管常用來作為顯示器件，它的另一個(gè)重要的用途是將電信號(hào)變?yōu)楣庑盘?hào)，通過光纜傳輸，然后再用光電二極管接收，

10、再現(xiàn)電信號(hào)。 ak(a)05 V脈沖串發(fā)光二極管發(fā)射電路LEDRS500 (b)UCCUo5 VRL43 k光電二極管接收電路光纜 圖1.12 發(fā)光二極管（a）圖形符號(hào); （b）光電傳輸系統(tǒng)P24 4、iUOU在如圖所示的各個(gè)電路中，己知直流電壓 3V，電阻R1K，二極管的正向壓降為，求。tsin30iuOu5、二極管電路如圖所示，已知輸入電壓二極管的正向壓降和反向電流均可忽略。試畫出輸出電壓的波形。V，1ZD2ZD6、兩個(gè)穩(wěn)壓管和 正向壓降都是。如果得到、3V、6V、9V和14V幾種 穩(wěn)定電壓，這兩個(gè)穩(wěn)壓管(還有限流電阻)應(yīng)該如何連接? 畫出各個(gè)電路。，其穩(wěn)定電壓分別為和，4、解：（a) D導(dǎo)通 VUuD7 . 00（b) D截止)(5 . 1230VRRRuui（c) D導(dǎo)通)( 3 . 47 . 050Vu5、（a)3030VVSS解：ui