第3章半导体二极管及其基本应用电路

1、第第3 3章章 半导体二极管及其基本应用电路半导体二极管及其基本应用电路3.1 半导体基本知识半导体基本知识受光照后，其导电能力大大增强；受光照后，其导电能力大大增强；当环境温度升高时，导电能力显著增强；当环境温度升高时，导电能力显著增强；在半导体中掺入少量特殊杂质，其导电在半导体中掺入少量特殊杂质，其导电 能力极大地增强；能力极大地增强；3.1.1 本征半导体本征半导体共价健共价健 Si Si Si Si价电子价电子 Si Si Si Si价电子价电子空穴空穴自由电子自由电子本征激发本征激发3.1.2 杂质半导体杂质半导体 Si Si Si Si p+多余多余电子电子磷原子失去一个磷原子失去

2、一个电子变为正离子电子变为正离子在常温下即可变在常温下即可变为自由电子为自由电子1、N型半导体型半导体掺入五价元素掺入五价元素，如磷元素，如磷元素2、P型半导体型半导体掺入三价元素掺入三价元素，如硼元素，如硼元素 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴+N型半导体型半导体P型半导体型半导体代表失去一个电子代表失去一个电子的五价杂质离子的五价杂质离子代表得到一个电子代表得到一个电子的三价杂质离子的三价杂质离子3.1.3 PN结结P型半导体型半导体+N型半导体型半导体浓度差浓度差多子的扩散运动多子的扩散运动+形成空间电荷区形成空间电荷区少子的漂移运动少子的漂移运动空间电荷区变宽空间电荷区变宽

3、空间电荷区变窄空间电荷区变窄空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结、耗尽层、阻挡层。结、耗尽层、阻挡层。 P接正、接正、N接负接负 +R+PNIF+R+PNIR ) 1e(TSUuIiuiOU(BR)反向特性反向特性U(BR)3.2 半导体二极管及其基本应用电路半导体二极管及其基本应用电路 把把PN结用管壳封装，然后在结用管壳封装，然后在P区和区和N区分别向外引区分别向外引出一个电极，即可构成一个二极管。出一个电极，即可构成一个二极管。 二极管是电子技术中最基本的半导体器件之一。二极管是电子技术中最基本的半导体器件之一。 根据其用途分有根据其用途分有检波管检波管、开关管开关管、稳压管稳压管、整

4、流整流管管和和发光二极管发光二极管等。等。硅高频检波管硅高频检波管开关管开关管稳压管稳压管整流管整流管发光二极管发光二极管3.2.1 半导体二极管的几种常用结构半导体二极管的几种常用结构金属丝金属丝阳极引线阳极引线N型锗片型锗片阴极引线阴极引线外壳外壳( a ) 点接触型点接触型铝合金小球铝合金小球N型硅型硅阳极引线阳极引线PN结结金锑合金金锑合金底座底座阴极引线阴极引线( b ) 面接触型面接触型阴极引线阴极引线阳极引线阳极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层P型硅型硅N型硅型硅( c ) 平面型平面型阴极阴极阳极阳极D3.2.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性uiOISUonU(BR)+二极

5、管的伏安特性与温度的关系二极管的伏安特性与温度的关系uiOISUonU(BR)20803.2.3 二极管的主要参数二极管的主要参数uDiDOQIDUDDDDIUR uDiDOQIDUDQiurDDdQiuDDdd) 1e(TDSDUuIiTDeddTSDDUuUIuiTDUIDTdIUr rd3.2.4 二极管的等效电路二极管的等效电路uiOUonuiOUonUonUonrdUonuiO例例3.2.2DC2V500 ui+iiiD2.8mA5002DDUI3 . 98 . 226DTdIUrmA2 . 29.3mV203 . 9/500iiUIrd500 ui+ii9.3 * *定性分析定性分

6、析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通分析方法分析方法 若二极管是理想的，正向导通时压降为零，反向若二极管是理想的，正向导通时压降为零，反向截止时二极管相当于断开。截止时二极管相当于断开。截止截止例例1：XX- D6V12V3k BAUAB+例例2：t 例例2的的Multisim仿真电路和波形仿真电路和波形例例3：t t 整整流流电电路路 例例3的的Multisim仿真电路和波形仿真电路和波形例例4：例例5：练习题：练习题：D11V10k Uo+D24V+10V图图2D12V9V3k Uo+图图13.3 稳压二极管及其应用电路稳压二极管及其应用电路uiO+正向正向_+反向反向UZIZIZM UZ IZ稳压原理：稳压原理： IZ UZ_+DZZZZIUrUIRRLDZ+ Uo+ 限流电阻限流电阻UIRRLDZ+ Uo+ IRIZILmA5210LZLRUI解解:mA10k11020ZiRRUUImA5510LRZIII例例2：UiR+ Uo+ Uo=12VUiR+ Uo+ Uo=6.6VUiR+ Uo+ Uo=1.2V3.4 发光二极管及其基本应用举例发光二极管及其基本应用举例例例3.4.1R6VDID