半导体二极管课件

第八章常用半导体元器件

半导体二极管返回主目录导体的知识介绍导体的定义：善于导电的物体。

银100铜99金74铝61镍50钢

43合金31几种常见金属的导电能力大小依次为：银、铜、金、铝、镍、钢、合金。绝缘体的介绍绝缘体的定义：不善于导电的物体叫绝缘体。如金刚石、人工晶体、琥珀、陶瓷,橡胶等等，称为绝缘体。。注意：导体和绝缘体之间没有明确的界限，比如玻璃在常温下是绝缘体，但是在高温下加热至红赤状态就是导体半导体的介绍半导体的定义：可以简单的把导电能力介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。半导体的特性及使用1、半导体在光照、射线等作用下导电能力加强，可制成光敏元器件。2、半导体的导电性能与温度有关，利用这个特性可以制成热敏管。3、半导体的性能与掺杂有很大关系，少量掺杂会让导电性能大大增加，由此可以制成各种半导体器件。半导体的种类1、本征半导体：即纯净晶体结构的半导体。（1）由于外层有四个价电子，可组成8个价电子的稳定结构（2）在温度或者射线的作用下，个别价电子获得能量挣脱原子核束缚，变成自由电子，从而形成空穴。（3）由于空穴和自由电子是成对产生的，因此本征半导体呈电中性。（4）基本认定本征半导体是不导电的。2、杂质半导体：在本征半导体中掺入特定的杂质可以改变它的导电性，这种半导体成为杂质半导体。（1）N型半导体自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子整体呈电中性（2）P型半导体自由电子是少数载流子，空穴是多数载流子整体呈电中性

半导体二极管一、PN结的形成

ＰＮ结是采用特定的制造工艺，使一块半导体的两边分别形成Ｐ型半导体和Ｎ型半导体，它们的交界面就形成ＰＮ结。ＰＮ结具有单向导电性正偏：在ＰＮ结上加正向电压时，ＰＮ结电阻很低，正向电流较大，ＰＮ结处于导通状态。二极管相当于短路。反偏：加反向电压时，ＰＮ结电阻很高，反向电流很小，ＰＮ结处于截止状态。二极管相当于开路。检测半导体二极管的好坏1.发光二极管的检测方法：

把万用表调到短路档，红笔接二极管的阳极黑笔接二极管的阴极，此时发光二极管会亮，检测二极管是良好的。2.普通二极管的检测方法：万用表测试条件：R

档。(1)若正反向电阻均为零，二极管短路；(2)若正反向电阻非常大，二极管开路。(3)若正向电阻约几十-几百千欧姆，反向电阻非常大，二极管正常。半导体二极管实验演示实验材料：干电池、电阻若干、发光二极管若干、万用表等工具。1.按电路连接，当二极管分别为硅管和锗管时，二极管两端的压降？2.把+3V改成+0.5V后有什么现象？3.二极管反接后把+3V改成+60V后有什么现象？4.把100欧的电阻改成10欧之后会发生什么？三、二极管的伏安特性

二极管的主要特性是单向导电性，其伏安特性曲线如图5-3所示。（以正极到负极为参考方向）。1）外加正向电压很小时，二极管呈现较大的电阻，几乎没有正向电流通过。曲线段（或段）称作死区，点（或）的电压称为死区电压，硅管的死区电压一般为0.5V，锗管则约为0.1V。

2）二极管的正向电压大于死区电压后，二极管呈现很小的电阻，有较大的正向电流流过，称为二极管导通，如段（或）特性曲线所示，此段称为导通段。从图中可以看出：硅管电流上升曲线比锗管更陡。二极管导通后的电压为导通电压，硅管一般为0.7V，锗管约为0.3V。1．正向特性

2．反向特性1）当二极管承受反向电压时，其反向电阻很大，此时仅有非常小的反向电流（称为反向饱和电流或反向漏电流），如曲线段（或段）所示。实际应用中二极管的反向饱和电流值越小越好，硅管的反向电流比锗管小得多，一般为几十微安，而锗管为几百微安。2）当反向电压增加到一定数值时（如曲线中的点或点），反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿，此时对应的电压称为反向击穿电压，用表示，曲线中段（或段）称为反向击穿区。通常加在二极管上的反向电压不允许超过击穿电压，否则会造成二极管的损坏（稳压管除外）。图5-3二极管的伏安特性

四、二极管的主要参数（1）最大整流电流它是指二极管长期工作时所允许通过的最大正向平均电流。实际应用时，流过二极管的平均电流不能超过这个数值，否则，将导致二极管因过热而永久损坏。（2）最高反向工作电压指二极管工作时所允许加的最高反向电压，超过此值二极管就有被反向击穿的危险。通常手册上给出的最高反向工作电压约为击穿电压的一半。（3）反向电流指二极管未被击穿时的反向电流值。越小，说明二极管的单向导电性能越好。对温度很敏感，温度增加，反向电流会增加很大。五、特殊二极管

1．稳压二极管

稳压二极管简称稳压管，它是一种用特殊工艺制造的面结合型硅半导体二极管，其图形符号和外形封装如图5-4所示。图5-4稳压二极管的图形符号与外形

外形

图形符号～范围内变化。稳压管的伏安特性曲线工作区域稳压管的应用

使用时，阴极接外加电压的正极，阳极接外加电压负极，管子反向偏置，工作在反向击穿状态，利用它的反向击穿特性稳定直流电压。二极管在反向击穿状态下，流过管子的电流变化很大，而两端电压变化很小，稳压管正是利用这一点实现稳压作用的。稳压管工作时，必须接入限流电阻，才能使其流过的反向电流在～范围内变化

发光二极管是一种光发射器件，能把电能直接转换成光能的固体发光器件，它是由镓（Ga）、砷（As）、磷（P）等化合物制成的，其图形符号如图5-6a所示。由这些材料构成的ＰＮ结加上正偏电压时，PN结便以发光的形式来释放能量。发光二极管的种类按发光的颜色可分为红、橙、黄、绿和红外光二极管等多种，按外形可分为方形、圆形等。图5-6b是发光二极管的外形，它的导通电压比普通二极管高。2．发光二极管图5-6发光二极管的图形符号和外形图形符号

外形

发光二极管的应用

应用时，加正向电压，并接入相应的限流电阻，它的正常工作电流一般为几个毫安至几十毫安。发光强度在一定范围内与正向电流大小近似成线性关系。发光二极管作为显示器件，除单个使用外，也常做成七段式或矩阵式，如用作微型计算机、音响设备、数控装置中的显示器。发光二极管的检测一般用万用表R×10k(Ω)档，通常正向电阻15kΩ左右，反向电阻为无穷大。

3．光敏二极管

光敏二极管又称光电二极管，其ＰＮ结工作在反偏状态。光敏二极管是一种光接收器件。它的管壳上有一个玻璃窗口以便接受光照，当光线辐射于ＰＮ结时，提高了半导体的导电性，在反偏电压作用下产生反向电流。反向电流随光照强度的增加而上升。其主要特点是反向电流与照度成正比。光敏二极管的图形符号和外形如图5-7所示。图5-7光敏二极管的图形符号和外形图形符号

外形

光敏二极管的应用

光敏二极管可用于光的测量。当制成大面积光电二极管时，能将光能直接转换成电能，可作为一种能源使用，称为光电池。光敏二极管的检测通常用万用表R×1k(Ω)档检测，要求无光照时反向电阻大，有光照时反向电阻小，若电阻差别小，则表明光敏二极管的质量不好。4．变容二极管

变容二极管是利用PN结的结电容可变原理制成的半导体器件,它仍工作在反向偏置状态。它的压—容特性曲线和图形符号如图5-8所示。二极管结电