23第2章 二极管及其基本电路

第2章二极管及其基本电路2.1半导体基础知识2.2PN结2.3二极管2.4二极管基本应用电路分析2.5特殊二极管2.1半导体基础知识2.1.1半导体2.1.2本征激发和复合2.1.3两种载流子2.1.4杂质半导体

自然界的物质，按照导电能力的强弱，可分为（1）导体（2）半导体（3）绝缘体很多半导体的导电能力在不同条件下变化很大（1）半导体如何导电呢？

（2）导电能力与什么有关？？2.1.1半导体材料

半导体材料可分：（1）本征半导体高度提纯后的半导体经过一定工艺过程制成的单晶体。（2）杂质半导体在本征半导体内部掺入微量杂质。目的：在室温条件下增强本征半导体的导电能力2.1.1半导体材料－硅、锗…2.1.1半导体材料柱状硅晶体硅晶体切片2.1.1半导体材料晶体平面结构示意图（本征）2.1.1半导体材料晶体空间结构示意图（本征）2.1.2本征激发正电负电结果：自由电子和空穴成对出现我自由了！2.1.2本征激发电子—空穴对：本征激发：热运动激发所产生的电子和空穴总是成对出现的本征半导体因热运动而产生电子—空穴对的现象2.1.2本征激发+4正离子+4？自由电子永远都自由吗我自由了！2.1.3复合+4+4复合运动：本征半导体内部自由电子填补空穴的现象。（空穴对自由电子吸引）结果：自由电子和空穴成对消失Comeon，baby！2.1.2复合说明：（1）在一定温度下，本征激发与复合运动同时存在，且达到运动平衡。（2）在一定温度下，本征半导体内部的自由电子和空穴数目是一定的，且成对出现，因此呈中性。（3）温度升高，自由电子和空穴数目随之增加。半导体如何导电呢？解惑主角：

自由电子空穴载流子载流子：半导体内部的导电物质。2.1.3载流子载流子：半导体内部的导电物质。（1）自由电子。

导电原理：在外加电场的作用下，自由电子做定向运动而形成电流。（2）空穴。

2.1.3载流子－空穴导电2.1.3载流子载流子：半导体内部的导电物质。（1）自由电子。（2）空穴。导电原理：在外电场作用下，由于电子运动使空穴位置发生改变，且按一定方向（电源正极到负极）。

可近似认为空穴在外电场作用下产生了定向运动。导电性能（1）半导体能够导电。（2）在室温下本征半导体导电能力弱。（3）半导体的导电能力会受温度影响。半导体的导电能力与哪些因素有关？（1）温度

温度越高，导电能力越强（2）半导体内部所含的杂质。解惑？杂质如何影响2.1.4杂质半导体杂质半导体

杂质半导体可分为：（1）N型（电子）半导体本征半导体中掺杂5价元素（如磷）。（2）P型（空穴）半导体本征半导体中掺杂3价元素（如硼）。2.1.4杂质半导体－N型多子：自由电子电子半导体多子：主要导电的载流子2.1.4杂质半导体－N型整体看呈中性不带电2.1.4杂质半导体－P型多子：空穴空穴半导体2.1.4杂质半导体－P型整体看呈中性不带电2.2.1PN结将N型和P型半导体放在一起，经过一段时间后，在交界面处形成PN结12.2.1PN结－多子扩散N区中多子的扩散P区中多子的扩散2载流子浓度差2.2.1PN结－内电场出现3多子扩散运动由N区指向P区2.2.1PN结－内电场出现漂移运动：半导体中少数载流子在内电场的作用下从低浓度移动高浓度的地方。扩散运动：载流子由浓度高的地方向浓度低的地方移动。2.2.1PN结－内电场出现（1）阻碍多子的扩散。（受力与扩散方向反）（2）促进少子的漂移。多子扩散运动形成内电场2.2.1PN结－空间电荷区稳定4扩散运动漂移运动动态平衡2.2.1PN结形成过程总结多子扩散内电场出现扩散继续加强内电场运动平衡2.2.1PN结形成过程总结(1)多数载流子首先扩散；(2)扩散导致内电场出现（内电场阻碍多子的扩散，促进少子的漂移）；(3)内电场形成初期，场强较小，多子的扩散为主，少子的漂移为次，扩散继续；(4)内电场加强（扩散运动减弱，漂移运动加强）；(5)内电场足够强，维系扩散和漂移两种运动达到动态平衡，PN结形成。2.2.2PN结的导电性－正向多子进入空间电荷区抵消负离子IF变窄2.2.2PN结的导电性－正向＋－扩散电流正向扩散电流=

空穴扩散电流+自由电子扩散电流PN结呈现电阻很小2.2.2PN结的导电性－反向变宽2.2.2PN结的导电性－反向－＋反向电流PN结呈现电阻很大2.2.3PN结的伏安特性（1）PN结的正向特性死区电压硅:0.5V锗:0.1V工作电压硅:0.6～0.7V锗:0.1～0.2V（2）PN结的反向特性击穿电压几十伏（3）PN结的伏安特性2.2.4PN结的反向击穿－雪崩2.2.4PN结的反向击穿－齐纳2.2.4PN结的电容效应－扩散2.2.4PN结的电容效应－势垒二极管常见结构二极管的伏—安特性二极管的主要参数二极管的等效电路模型二极管的电路分析特殊二极管1.2.4二极管极性的简易判别法二极管2.3二极管2.3二极管2.3二极管二极管的伏安特性硅二极管锗二极管二极管主要参数(1)最大整流电流(2)最大

反向工作电压(3)反向电流(4)最高工作频率……2.4.1二极管电路模型－折线2.4.1二极管电路模型－恒压降2.4.1二极管电路模型－理想2.4.2二极管电路分析(1)整流电路(2)限幅电路(3)开关电路(4)稳压电路……2.4.2二极管电路分析(1)整流电路(2)限幅电路(3)开关电路(4)稳压电路……理想模型2.4.2二极管电路分析(1)整流电路(2)限幅电路(3)开关电路(4)稳压电路……理想模型2.4.2二极管电路分析(1)整流电路(2)限幅电路(3)开关电路(4)稳压电路……恒压降模型2.4.2二极管电路分析(1)整流电路(2)限幅电路(3)开关电路(4)稳压电路……恒压降模型XX2.4.2二极管电路分析(1)整流电路(2)限幅电路(3)开关电路(4)稳压电路……恒压降模型XXX2.4.2二极管电路分析(1)整流电路(2)限幅电路(3)开关电路(4)稳压电路……恒压降模型X2.4.2二极管电路分析(1)整流电路(2)限幅电路(3)开关电路(4)稳压电路……恒压降模型2.4.2二极管电路分析(1)整流电路(2)限幅电路(3)开关电路(4)稳压电路……数字逻辑（与）2.4.2二极管电路分析(1)整流电路(2)限幅电路(3)开关电路(4)稳压电路……恒压降模型X例题:求如图所示电路的输出电压Vab的值。根据偏置来判断关键:判断二极管VD1和VD2的通、断状态找出电路的最高和最低电位点观察这些点与二极管正极、负极的连接情况可确定二极管的偏置状态例题:求如图所示电路的输出电压Vab的值。找出电路的最高和最低电位点观察这些点与二极管正极、负极的连接情况可确定二极管的偏置状态最高电位点最低电位点设二极管导通的电压为0.7V，则Vab=-6+0.7=-5.3V2.5特殊二极管—稳压管(1)特点稳压管(2)稳压电路稳压管(3)稳压电路设计假设DZ1和DZ2两只稳压管的稳压值分别为5V和8V，正向电压都为0.5V，试设计稳压电路，输出电压分别为：0.5V、5V、8V、5.5V、8.5V、13V、3V2.5特殊二极管—光电二极管光电二极管是一种远红外线接收管，它利用光敏特性，将所