常用半导体器件二极管市公开课一等奖省赛课获奖课件

常用半导体器件二极管第1页内容回顾1、半导体独有特征：光敏、热敏、杂敏特征。2、本征半导体导电特征1）半导体中含有两种载流子为电子和空穴;2）本征半导体电子和空穴成对出现,浓度相等;3）半导体导电性和温度相关。常用半导体器件二极管第2页注意：多数载流子数量多少取决于半导体中掺入杂质浓度，掺入杂质浓度浓度越高多数载流子数量越多；少数载流子浓度多少取决于半导体所在环境温度，半导体所在环境温度高载流子数量多。3、杂质半导体1）N型半导体：自由电子为多数载流子;空穴为少数载流子。2）P型半导体：空穴为多数载流子;

自由电子为少数载流子。在纯净半导体中（掺入5价元素）在纯净半导体中（掺入3价元素）带负电吗？常用半导体器件二极管第3页4、PN结（2）PN结加反向电压——截止。（1）PN结加正向电压——导通；2）PN结导电特征—单向导电性。1）PN结形成：多数载流子扩散运动（产生原因？）与少数载流子漂移运动（产生原因？）到达动态平衡时，形成稳定空间电荷区---PN结。常用半导体器件二极管第4页1.2半导体二极管常用半导体器件二极管第5页

一、半导体二极管结构、符号和分类2、二极管符号：文字（字母）符号--DPN阳极阴极1.2半导体二极管1、基本结构：将PN结用外壳封装起来，并加上电极引线就组成了半导体二极管。由P区引出电极为阳极（A），由N区引出电极为阴极（K）。D常用半导体器件二极管第6页3、分类2）按结构分:1）按材料分：硅二极管、锗二极管。①点接触型二极管：适合用于小信号整流和在高频检波等电路中工作。②面接触型二极管：适合用于在低频电路中工作，通惯用作整流管。③平面型二极管：在电路中用作脉冲数字电路中开关管或大功率整流。常用半导体器件二极管第7页**二、伏安特征——二极管两端电压与经过二极管电流关系曲线，函数表示为：i=f(u)。ui导通压降:硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。反向击穿电压UBR死区电压硅管：0~0.5V,锗管：0~0.1V。1、伏安特征曲线反向截止二极管加正向电压二极管加反向电压常用半导体器件二极管第8页ui导通压降:硅管0.6~0.7V,

锗管0.2~0.3V。反向击穿电压UBR死区电压硅管：0~0.5V,锗管：0~0.1V。2、二极管工作情况:用特征曲线说明：正向导通正向截止反向截止二极管工作区二极管非工作区11常用半导体器件二极管第9页

环境温度升高时，二极管正向特征曲线将左移，反向特征曲线下移。在室温附近,温度每升高1℃,正向压降减小2~2.5mV;温度每升高10℃，反向电流约增大1倍。二极管特征对温度很敏感。温度对二极管伏安特征影响常用半导体器件二极管第10页三、二极管主要参数1.最大整流电流IF2.最高反向工作电压UR二极管长久运行时允许经过最大平均电流。二极管工作时允许加最大反向电压，通常为击穿电压二分之一。二极管参数是对其特征和极限应用定量描述，是设计电路时选择器件主要依据。常用半导体器件二极管第11页

因为二极管特征是非线性，为了分析问题简单、方便，可在特定情况下对其进行线性化处理，即用线性化等效模型来代替二极管。四、二极管等效电路1、当二极管两端电压远小于与之串联元器件电压，流过二极管电流远小于与之并联分支电流时，可将二极管理想化。认为：二极管正向导通,导通电压为0，反向截止，截止电流为0。相当于开关。常用半导体器件二极管第12页2、当二极管两端电压超出导通电压时，认为二极管导通，导通电压为Uon；

当二极管两端电压<导通电压或者为负电压时，认为：二极管截止,截止电流为0。相当于含有导通电压为Uon开关。常用半导体器件二极管第13页Q△iD△uD3、当二极管正向电压大于开启电压Uon时，经过二极管电流与其两端电压成线形关系；加反向电压二极管截止,截止电流为0。常用半导体器件二极管第14页1、如图所表示,已知电路以及电路输入信号波形，要求画出电路输出信号波形（设UD=0）（D整流）ttuo0ui0五、二极管应用－－Dui＋uo＋RL常用半导体器件二极管第15页2、画出二极管电路输出波形（设UD=0.7V）（二极管限幅）0.7V0.7V-3V假如要求电路双向限幅电路怎样组成？常用半导体器件二极管第16页六、稳压二极管及应用1.稳压管结构特点、伏安特征、工作情况。①结构特点：基本结构依然为一个PN结；但与普通二极管相比，几何尺寸大、掺杂浓度高、散热条件好，工作时反向击穿为非破坏性反向击穿（即反向电压去掉以后，稳压管能恢复单向导电性）。稳压管符号常用半导体器件二极管第17页②伏安特征:即UBR几乎为定值（作为UZ）；或当∆UZ有微小改变时，∆IZ有很大改变。利用此特征稳压管工作在反向击穿区时起稳压作用。在正向特征区和反向截止区稳压管特征曲线与普通二极管特征曲线基本一样。在反向击穿区，稳压管特征曲线愈加陡直。20常用半导体器件二极管第18页③工作情况：稳压管正常工作时在电路中加反向电压，起稳压作用，稳定电压为UZ。因为稳压管结构特征，稳压管制作工艺、制作成本等比普通二极管要高，所以普通不作普通二极管用。常用半导体器件二极管第19页2.稳压管主要参数①稳定电压UZ——即反向击穿电压UZ是指稳压管被反向击穿后在电流为要求值时，管子两端电压值。②稳定电流IZ③额定功耗PZM

IZ是稳压二极管正常工作时参考电流。工作电流小于此值时，稳压二极管将失去稳压作用。PZM

等于稳定电压UZ与最大稳定电流IZM（或

IZmax）乘积。常用半导体器件二极管第20页**3.稳压管稳压条件稳压管正向工作和反向截止时与普通二极管特征完全相同。必须工作在反向击穿状态，稳定电压为UZ；流过稳压管电流在IZ和IZM之间。

注意！常用半导体器件二极管第21页4.稳压管应用—经典应用电路—并联型稳压电路RL为负载电阻，R限流电阻。当UI改变时，因为稳压管和R共同作用，使输出UO不变。常用半导体器件二极管第22页【例】两只稳压管稳压值分别为5V和10V，正向导通电压为0.7V,将他们串联或者并联，外电路提供足够大电压，可能得到几个电压值？15V5.7V10.7V1.4V解：两只稳压管串联：常用半导体器件二极管第23页5V0.7V两只稳压管并联：常用半导体器件二极管第24页七、特殊二极管1.发光二极管：是一个将电能转换为光能半导体器件。它由一个PN结组成,当发光二极管正偏时，注入到N区和P区载流子被复合时，会发出可见光和不可见光。注意：发光二极管开启电压比普通二极管大。发光二极管因其电压低、功耗小、寿命长、可靠性高等优点广泛用于显示电路中。常用半导体器件二极管第25页2.光电二极管：是一个将光能转换为电能半导体器件，其结构与普通二极管相同，只是管壳上留有一个能入射光线窗口。光电二极管利用半导体光敏特征，将接收到光改变转换成电流改变，实现光、电转换。常用半导体器件二极管第26页【例1】电路如图所表示，二极管导通电压UD约为0.7V。试分别计算开关断开和闭合时输出电压数值。当开关断开时，二极管因加正向电压而处于()状态，故输出电压为：导通分析例题常用半导体器件二极管第27页【例1】电路如图所表示，二极管导通电压UD约为0.7V。试分别计算开关断开和闭合时输出电压数值。当开关闭合时，二极管外加反向电压，因而（），故输出电压为：分析截止常用半导体器件二极管第28页UO4≈()，UO5≈()，UO6≈()【例2】写出图所表示各电路输出电压值，设二极管导通电压UD＝0.7V。2V1.3V－2VUO1≈()UO2＝()UO3≈()－1.3V1.3V0常用半导体器件二极管第29页半导体二极管：1、二极管符号：内容回顾

常用半导体器件二极管第30页2、伏安特征ui导通压降:二极管导通反向击穿电压UBR死区电压：二极管截止正向导通正向截止反向截止二极管工作区二极管非工作区常用半导体器件二极管第31页3、二极管主要参数1.最大整流电流IF2.最高反向工作电压UR

4、二极管等效电路5、稳压二极管及应用1）稳压管符号常用半导体器件二极管第32页2）稳压管伏安特征曲线常用半导体器件二极管第33页3）稳压管主要参数:①稳定电压UZ②稳压电流IZ③额定功耗PZM4）稳压管稳压条件:（1）必须工作在反向击穿状态；（2）流过稳压管电流在IZ和IZM之间。P69作业：习题1-21-3

1-5题（做到书上随机抽查）常用半导体器件二极管第34页【例3】已知稳压管UZ=6V,最小电流IZmin=5mA,最大电流IZmax=25mA。（1）分别计算UI为10V、15V、35V时输出UO值。（2）若UI为35V时负载开路，则会出现什么现象？解题思绪①假设稳压管不工作（开路），求出其两端电压，是否满足稳压条件；②假设稳压管工作（稳压），看其是否满足稳压条件。常用半导体器件二极管第35页解：假设稳压管不工作Uo´UI为10V时UO´=UI

·RL/(RL+R)=3.33V∵UO´<UZ∴稳压管不工作，UO=3.33V【例3】已知稳压管UZ=6V,最小电流IZmin=5mA,最大电流IZmax=25mA。（1）计算UI为10V时输出UO值。常用半导体器件二极管第36页解：假设稳压管不工作UI为20V时UO´=UI

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RL/(RL+R)=6.7VUO´>UZ∴UO=6V【例3】已知UZ=6V,IZmin=5mA,IZmax=25mA。（1）计算UI20V时输出UO值。假设稳压管工作IR=(UI-UZ)/R=18mAIL=UZ/RL=12mA∵IZmin<IDZ<IZmaxIDZ

=IR-IL=6mA常用半导体器件二极管第37页解：UI为35V