電子技術(shù)課件：認(rèn)識與檢測二極管

識別與檢測二極管識別與檢測二極管四、鞏固與拓展

一、任務(wù)目標(biāo)二、任務(wù)描述

三、程序與方法

識別與檢測二極管掌握半導(dǎo)體二極管的選用和代換原則了解半導(dǎo)體二極管的基本常識了解半導(dǎo)體二極管的特性及參數(shù)掌握根據(jù)外形識別二極管的方法掌握用萬用表檢測二極管質(zhì)量的方法一、任務(wù)目標(biāo)教學(xué)難點(diǎn)：根據(jù)外形識別半導(dǎo)體二極管的方法半導(dǎo)體二極管的選用和代換原則查閱器件手冊的方法用萬用表檢測半導(dǎo)體二極管方法教學(xué)重點(diǎn)：識別與檢測二極管隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體材料的應(yīng)用越來越廣泛。二極管作為常用的電子元件，也得到了廣泛應(yīng)用。例如，交通信號燈里的發(fā)光二極管、LED顯示屏、太陽能電池板等都是利用半導(dǎo)體制成的。識別與檢測二極管二、任務(wù)描述程序與方法一、認(rèn)識萬用表二.萬用表的調(diào)零和測量電阻的方法一、用萬用表檢測二極管二、二極管的結(jié)構(gòu)與符號三、了解半導(dǎo)體材料一、二極管的伏安特性二、二極管的參數(shù)三、二極管的命名四、二極管的種類步驟一、學(xué)習(xí)使用萬用表步驟二、認(rèn)識二極管步驟三、測試二極管的特性識別與檢測二極管三、程序與方法一、認(rèn)識萬用表

萬用表是裝配和檢修電子線路最常見的儀表，分為數(shù)字式和指針式兩種。步驟一、學(xué)習(xí)使用萬用表二、萬用表的調(diào)零和測量電阻的方法

萬用表調(diào)零的方法和萬用表測量電阻的方法。注意萬用表電阻擋中“×10k”時內(nèi)部電源電壓為9V，其余電阻擋的內(nèi)部電源電壓為1.5V。識別與檢測二極管CompanyLogo用萬用表檢測二極管二極管的結(jié)構(gòu)與符號了解半導(dǎo)體材料識別與檢測二極管認(rèn)識二極管步驟二、半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識自然界中的物質(zhì)，按其導(dǎo)電能力可分為三大類：導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體。

1.導(dǎo)體：電阻率

<10-4

·cm的物質(zhì)。如銅、銀、鋁等金屬材料。

2.絕緣體：電阻率

>109

·cm物質(zhì)。如橡膠、塑料等。

3.半導(dǎo)體：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間的物質(zhì)。大多數(shù)半導(dǎo)體器件所用的主要材料是硅(Si)和鍺(Ge)。它們都是+4價元素，硅的熱穩(wěn)定性比鍺好。識別與檢測二極管識別與檢測二極管（一）本征半導(dǎo)體及其導(dǎo)電性

半導(dǎo)體按其是否摻入雜質(zhì)來劃分，又可分為：本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體。完全純凈的結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體稱為本征半導(dǎo)體。制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純度要達(dá)到99.9999999%，常稱為“九個9”。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。注意在絕對0K（-273oC），本征半導(dǎo)體基本不導(dǎo)電。識別與檢測二極管(1）本征半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)硅和鍺是四價元素，在原子最外層軌道上的四個電子稱為價電子。它們分別與周圍的四個原子的價電子形成共價鍵。共價鍵中的價電子為這些原子所共有，并為它們所束縛，在空間形成排列有序的晶體。識別與檢測二極管

（2）電子空穴對

當(dāng)導(dǎo)體處于熱力學(xué)溫度0K時，半導(dǎo)體中沒有自由電子。當(dāng)溫度升高或受到光的照射時，價電子能量增高，有的價電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導(dǎo)電，成為自由電子。

自由電子產(chǎn)生的同時，在其原來的共價鍵中就出現(xiàn)了一個空位，原子的電中性被破壞，呈現(xiàn)出正電性，其正電量與電子的負(fù)電量相等，人們常稱呈現(xiàn)正電性的這個空位為空穴。

這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)，也稱熱激發(fā)。識別與檢測二極管因熱激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時成對出現(xiàn)的，稱為電子空穴對。游離的部分自由電子也可能回到空穴中去，稱為復(fù)合，如圖所示。本征激發(fā)和復(fù)合在一定溫度下會達(dá)到動態(tài)平衡。識別與檢測二極管(3)空穴的移動自由電子的定向運(yùn)動形成了電子電流，空穴的定向運(yùn)動也可形成空穴電流，它們的方向相反。只不過空穴的運(yùn)動是靠相鄰共價鍵中的價電子依次充填空穴來實(shí)現(xiàn)的。束縛電子填補(bǔ)空穴的運(yùn)動識別與檢測二極管（4）結(jié)論半導(dǎo)體中存在兩種載流子，一種是帶負(fù)電的自由電子，另一種是帶正電的空穴，它們都可以運(yùn)載電荷形成電流。本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴相伴產(chǎn)生，數(shù)目相同。一定溫度下，本征半導(dǎo)體中電子空穴對的產(chǎn)生與復(fù)合相對平衡，電子空穴對的數(shù)目相對穩(wěn)定。溫度升高，激發(fā)的電子空穴對數(shù)目增加，半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力增強(qiáng)，即本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力主要取決于溫度。空穴的出現(xiàn)是半導(dǎo)體導(dǎo)電區(qū)別導(dǎo)體導(dǎo)電的一個主要特征。識別與檢測二極管（二）雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中加入微量雜質(zhì)，可使其導(dǎo)電性能顯著改變。根據(jù)摻入雜質(zhì)的性質(zhì)不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體分為兩類：電子型（N型）半導(dǎo)體和空穴型（P型）半導(dǎo)體。1.N型半導(dǎo)體(Negative)

在硅（或鍺）半導(dǎo)體晶體中，摻入微量的五價元素，如磷（P）、銻（Sb）砷（As）等，則構(gòu)成N型半導(dǎo)體(或稱電子型半導(dǎo)體)。識別與檢測二極管N型半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5自由電子施主原子識別與檢測二極管

本征半導(dǎo)體摻入5價元素后，原來晶體中的某些硅原子將被雜質(zhì)原子代替。雜質(zhì)原子最外層有5個價電子，其中4個與硅構(gòu)成共價鍵，多余一個電子只受自身原子核吸引，在室溫下即可成為自由電子。

自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴的濃度。電子稱為多數(shù)載流子(簡稱多子)，空穴稱為少數(shù)載流子(簡稱少子)。如圖所示。

5價雜質(zhì)原子稱為施主原子。N型半導(dǎo)體的特點(diǎn)識別與檢測二極管2.P型半導(dǎo)體（Positive）

在硅（或鍺）半導(dǎo)體晶體中，摻入微量的三價元素，如硼（B）、銦（In）等，則構(gòu)成P型半導(dǎo)體。

3價雜質(zhì)原子稱為受主原子。

P型半導(dǎo)體特點(diǎn)：空穴濃度多于電子濃度，即p>>n?？昭槎鄶?shù)載流子，電子為少數(shù)載流子。如圖所示。識別與檢測二極管P型半導(dǎo)體共價鍵結(jié)構(gòu)+4+4+4+4+4+4+4+4+4+3空穴受主原子識別與檢測二極管綜上所述：(1)本征半導(dǎo)體中加入五價雜質(zhì)元素，便形成N型半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體中，電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子，此外還有不參加導(dǎo)電的正離子。(2)本征半導(dǎo)體中加入三價雜質(zhì)元素，便形成P型半導(dǎo)體。其中空穴是多數(shù)載流子，電子是少數(shù)載流子，此外還有不參加導(dǎo)電的負(fù)離子。(3)雜質(zhì)半導(dǎo)體中，多子濃度決定于雜質(zhì)濃度，少子由本征激發(fā)產(chǎn)生，其濃度主要與溫度有關(guān)。識別與檢測二極管3.載流子的漂移運(yùn)動和擴(kuò)散運(yùn)動（1）漂移運(yùn)動（DriftMovement）

有電場力作用時，電子和空穴便產(chǎn)生定向運(yùn)動，稱為漂移運(yùn)動。漂移運(yùn)動產(chǎn)生的電流稱為漂移電流。（2）擴(kuò)散運(yùn)動由于濃度差而引起的定向運(yùn)動稱為擴(kuò)散運(yùn)動（DiffusionMovement），載流子擴(kuò)散運(yùn)動所形成的電流稱為擴(kuò)散電流擴(kuò)散是由濃度差引起的，所以擴(kuò)散電流的大小與載流子的濃度梯度成正比。識別與檢測二極管PN結(jié)1.PN結(jié)的形成

在一塊本征半導(dǎo)體兩側(cè)通過擴(kuò)散不同的雜質(zhì),分別形成N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。此時將在N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體的結(jié)合面上形成如下物理過程:

因濃度差

多子的擴(kuò)散運(yùn)動由雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)

空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場

內(nèi)電場促使少子漂移

內(nèi)電場阻止多子擴(kuò)散識別與檢測二極管

最后多子擴(kuò)散和少子的漂移達(dá)到動態(tài)平衡。對于P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合面，離子薄層形成的空間電荷區(qū)稱為

PN結(jié)

,在空間電荷區(qū)，由于缺少載流子，所以也稱耗盡層。PN結(jié)的形成過程PN結(jié)形成的過程如圖。識別與檢測二極管2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

外加的正向電壓有一部分降落在PN結(jié)區(qū)，方向與PN結(jié)內(nèi)電場方向相反，削弱了內(nèi)電場。內(nèi)電場對多子擴(kuò)散運(yùn)動的阻礙減弱，擴(kuò)散電流加大。擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流，可忽略漂移電流的影響,PN結(jié)呈現(xiàn)低阻性。

（1）PN結(jié)加正向電壓時的導(dǎo)電情況PN結(jié)加正向電壓時的導(dǎo)電情況識別與檢測二極管

外加的反向電壓有一部分降落在PN結(jié)區(qū)，方向與PN結(jié)內(nèi)電場方向相同，加強(qiáng)了內(nèi)電場。內(nèi)電場對多子擴(kuò)散運(yùn)動的阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散電流大大減小。此時PN結(jié)區(qū)的少子在內(nèi)電場的作用下形成的漂移電流大于擴(kuò)散電流，可忽略擴(kuò)散電流，由于漂移電流本身就很小，PN結(jié)呈現(xiàn)高阻性。

在一定溫度條件下，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無關(guān)，這個電流也稱為反向飽和電流。（2）PN結(jié)加反向電壓時的導(dǎo)電情況PN結(jié)加反向電壓時的導(dǎo)電情況識別與檢測二極管結(jié)論：PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)外加正向電壓時，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流，PN結(jié)導(dǎo)通。PN結(jié)加反向電壓時，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流，PN結(jié)截止。當(dāng)PN結(jié)兩端的反向電壓增大到一定數(shù)值時，反向電流急劇增大，PN結(jié)反向擊穿（電擊穿）。識別與檢測二極管Ⅱ二極管的結(jié)構(gòu)與符號在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分有點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型三大類。(1)點(diǎn)接觸型二極管

PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。識別與檢測二極管

PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。用于集成電路制造中。PN結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。(2)面接觸型二極管(3)平面型二極管陽極陰極識別與檢測二極管常見二極管的外形識別與檢測二極管二極管的檢測測試項目正向電阻反向電阻測試方法正常數(shù)據(jù)硅管鍺管極性判別（幾百歐~幾千歐）表針一般不動表針將啟動一點(diǎn)（大于幾百千歐）表針指示在中間偏右一點(diǎn)表針偏右靠近滿度，而又不到滿度萬用表黑筆連接的一端為二極管的陽極萬用表黑筆連接的一端為二極管的陰極二極管的參數(shù)步驟三、測試二極管的特性二三四一二極管的伏安特性二極管的命名二極管的種類識別與檢測二極管識別與檢測二極管一

二極管的伏安特性

二極管兩端的電壓U及其流過二極管的電流I之間的關(guān)系曲線，稱為二極管的伏安特性。識別與檢測二極管①正向特性死區(qū)電壓：硅管0.5V；鍺管0.1V正向壓降：硅管0.6V～0.8V，一般取0.7V

鍺管0.1V～0.3V，一般取0.2V對溫度變化敏感：溫度升高→正向特性曲線左移溫度每升高1℃→正向壓降減小約2.5mV。②反向截止特性反向電流：很小。硅管0.1微安鍺管幾十個微安受溫度影響大：溫度每升高10℃→反向電流增加約1倍。③反向擊穿特性反向擊穿UBR:幾十伏以上。二

二極管的參數(shù)識別與檢測二極管

最大整流電流IFM

二極管長期使用的允許通過的最大正向平均電流。它由PN結(jié)面積和散熱條件決定。這個電流與二極管兩端的正向壓降的乘積，就是二極管發(fā)熱的耗散功率。應(yīng)用時二極管的實(shí)際工作電流要低于規(guī)定的最大整流電流值。反向峰值電壓UBR

最大反向工作電壓是保證二極管不被擊穿而規(guī)定的反向峰值電壓。一般是反向擊穿電壓的1/2或2/3。以確保二極管安全工作。反向峰值電流IRM

在二極管上加反向峰值電壓時的反向電流值。反向電流大，說明單向?qū)щ娦阅懿?，并且受溫度的影響大。識別與檢測二極管三

二極管的命名國產(chǎn)半導(dǎo)體器件型號由五部分組成。五個部分意義如下：

第一部分：用數(shù)字表示半導(dǎo)體器件有效電極數(shù)目：