液晶电视维修之半导体二极管

液晶电视维修之半导体二极管第一页，共三十六页，2022年，8月28日§1半导体基础知识（一）半导体1.1半导体材料其导电能力介于导体和绝缘体之间。半导体具有某些特殊性质：如压敏热敏及掺杂特性，导电能力改变。第二页，共三十六页，2022年，8月28日1.2

本征半导体，空穴及其导电作用一、本征半导体的结构特点GeSi通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。第三页，共三十六页，2022年，8月28日本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。硅和锗的晶体结构：第四页，共三十六页，2022年，8月28日硅和锗的共价键结构共价键共用电子对+4+4+4+4+4表示除去价电子后的原子第五页，共三十六页，2022年，8月28日共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。+4+4+4+4第六页，共三十六页，2022年，8月28日二、本征半导体的导电机理在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时,价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电能力为0，相当于绝缘体。在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。1.载流子、自由电子和空穴第七页，共三十六页，2022年，8月28日+4+4+4+4自由电子空穴束缚电子第八页，共三十六页，2022年，8月28日2.本征半导体的导电机理+4+4+4+4在其它力的作用下，空穴吸引附近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。第九页，共三十六页，2022年，8月28日温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体中电流由两部分组成：

1.自由电子移动产生的电流。

2.空穴移动产生的电流。第十页，共三十六页，2022年，8月28日（二）杂质半导体杂质半导体：在本征半导体中人为掺入某种“杂质”元素形成的半导体。分为N型半导体和P型半导体。一、N型半导体：在本征Si和Ge中掺入微量V族元素后形成的杂质半导体称为N型半导体。所掺入V族元素称为施主杂质，简称施主，能提供自由电子

N型半导体是以自由电子为导电主体。右图（2-1）第十一页，共三十六页，2022年，8月28日

二、P型半导体：在本征Si和Ge中掺入微量Ⅲ族元素后形成的杂质半导体称为P型半导体。所掺入Ⅲ族元素称为受主杂质，简称受主（能供给自由电子）。下图所示（图2-2），P型半导体是以空穴为主要导电体。

P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子。

第十二页，共三十六页，2022年，8月28日§2-2PN结的形成及特性★PN结：将P型和N型半导体采用特殊工艺制造成半导体半导体内有一物理界面，界面附近形成一个极薄的特殊区域，称为PN结。PN结的形成：▼内建电场：由N区指向P区的电场E。阻止两区多子的扩散。电场E产生的两区少子越结漂移电流将部分抵消因浓度差产生的使两区多子越结的扩散电流。扩散进一步进行，空间电荷区内的暴露离子数增多，电场E增强，漂移电流增大，当扩散电流=漂移电流时，达到平衡状态，形成PN结。无净电流流过PN结。

第十三页，共三十六页，2022年，8月28日PN结的形成第十四页，共三十六页，2022年，8月28日PN结形成过程分解：第十五页，共三十六页，2022年，8月28日2.1PN结的单向导电特性：

无外接电压的PN结→开路PN结，平衡状态PN结

PN结外加电压时→外电路产生电流正向偏置（简称正偏）PN结：

PN结外加直流电压V：P区接高电位（正电位），N区接低电位（负电位）→正偏→正向电流第十六页，共三十六页，2022年，8月28日PN结加正向电压的情形第十七页，共三十六页，2022年，8月28日第十八页，共三十六页，2022年，8月28日－－－－++++REPN结正向偏置内电场外电场变薄PN+_内电场被削弱，多子的扩散加强能够形成较大的扩散电流。第十九页，共三十六页，2022年，8月28日2反向偏置（简称反偏）

PN结反偏：P区接低电位（负电位），N区接高电位（正电位）。＊硅PN结的Is

为pA级＊温度T增大→Is

第二十页，共三十六页，2022年，8月28日

PN结反向偏置－－－－++++内电场外电场变厚NP+_内电场被被加强，多子的扩散受抑制。少子漂移加强，但少子数量有限，只能形成较小的反向电流。RE第二十一页，共三十六页，2022年，8月28日§3半导体二极管第二十二页，共三十六页，2022年，8月28日1.3

半导体二极管一、基本结构PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。引线外壳线触丝线基片点接触型PN结面接触型PN二极管的电路符号：第二十三页，共三十六页，2022年，8月28日二、伏安特性UI死区电压硅管0.6V,锗管0.2V。导通压降:硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。反向击穿电压UBR第二十四页，共三十六页，2022年，8月28日三、主要参数1.最大整流电流

IOM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。2.反向击穿电压UBR二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压UWRM一般是UBR的一半。第二十五页，共三十六页，2022年，8月28日§2-4二极管基本电路及其分析方法1整流电路：图2-5整流：利用二极管的单向导电特性，将交流变成单向（即直流）脉动电压的过程，称为整流。图2-5第二十六页，共三十六页，2022年，8月28日▼图2-5为典型的单相半波整流电路。

分析如下：（1）当vi(t)﹥0→

二极管正偏（2）当vi(t)﹤0→

二极管反偏2-6第二十七页，共三十六页，2022年，8月28日2-7第二十八页，共三十六页，2022年，8月28日§2.5特殊二极管

稳压二极管UIIZIZmaxUZIZ稳压误差曲线越陡，电压越稳定。+-UZ动态电阻：rz越小，稳压性能越好。第二十九页，共三十六页，2022年，8月28日

专门工作与反向击穿状态的二极管→稳压管。电路符号图2-10（b），特性曲线图2-10（a）。

1稳压管的参数：⑴稳定电压Vz⑵最小稳定电流IzMIN

：⑶最大稳定电流IzMAX

：⑷动态电阻rz

：⑸动态电阻的温度系数α：第三十页，共三十六页，2022年，8月28日（4）稳定电流IZ、最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。（5）最大允许功耗稳压二极管的参数:（1）稳定电压

UZ（2）电压温度系数U（%/℃）稳压值受温度变化影响的的系数。（3）动态电阻第三十一页，共三十六页，2022年，8月28日2稳压管应用电路：图2-11RL：负载电阻；R：限流电阻；要求输入电压VI＞VZ

用负载线法分析：

画出等效电路图2-12（a）求出稳压管的负载线图2-12（b）：2-11第三十二页，共三十六页，2022年，8月28日2