半导体二极管课件整流

半导体二极管课件整流2023/7/311第1页，课件共55页，创作于2023年2月电工电子技术第7章常用半导体器件

7.1PN结和半导体二极管………………1437.1.1PN结…………1447.1.2半导体二极管………………1447.1.3特殊二极管7.1.4二极管整流滤波电路7.1.5稳压二极管简单稳压电路2023/7/312第2页，课件共55页，创作于2023年2月第7章常用半导体器件下页2023/7/313第3页，课件共55页，创作于2023年2月7.1半导体基础知识1.自然界的物质，按导电能力分，导体：半导体：绝缘体：金、银、铜、铁、铝……橡胶、陶瓷……＋硅、锗、硒……分为第7章常用半导体器件2023/7/314第4页，课件共55页，创作于2023年2月自然界的一切物质是由分子和原子组成的。7.1半导体基础知识原子＝原子核（＋）＋电子（－）＋物质按导电能力强弱可分为导体、绝缘体和半导体

。

2023/7/315第5页，课件共55页，创作于2023年2月7.1半导体基础知识2.半导体的性质

掺杂性（杂敏性）——指半导体对掺入杂质很敏感。

热敏性——指半导体对温度变化很敏感，如：热敏电阻。

光敏性——指半导体受光照射时，电阻率显著减小，如：光敏二极管、光电三极管、光敏电阻。半导体材料的独特性能，是由半导体内部的导电机理决定的。2023/7/316第6页，课件共55页，创作于2023年2月7.1半导体基础知识3.本征半导体纯净的且具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。最常用的半导体为硅（Si）和锗（Ge），它们的共同特征是四价元素，即每个原子最外层为4个电子。＋4硅和锗的原子结构简化模型半导体中的原子是按照一定的规律整齐地排列着，呈晶体结构。2023/7/317第7页，课件共55页，创作于2023年2月半导体的原子结构电子原子核原子核电子退出第一帮助回退前进开始最后返回2023/7/318第8页，课件共55页，创作于2023年2月+4+4+4+4+4+4+4+4+4晶格结构共价键晶体中，每个原子都和周围的4个原子通过共价键的形式，紧密联系在一起。

下页2023/7/319第9页，课件共55页，创作于2023年2月7.1半导体基础知识在一定的温度或光照的激发下，有些价电子获得足够的能量可以挣脱共价键的束缚，成为自由电子，同时原来的共价键中就留下了一个空位，称为空穴。由于热激发而在晶体中出现电子空穴对的现象，称为本征激发。半导体区别于导体的一个重要特点。下页2023/7/3110第10页，课件共55页，创作于2023年2月+4+4+4+4+4+4+4+4+4本征激发由于热激发而在晶体中出现电子空穴对的现象下页2023/7/3111第11页，课件共55页，创作于2023年2月7.1半导体基础知识4.掺杂半导体P型半导体N型半导体掺入少量的三价元素

(如硼)多子—空穴掺入少量的五价元素

(如磷)多子—自由电子下页2023/7/3112第12页，课件共55页，创作于2023年2月7.1半导体基础知识P型半导体——在本征半导体中掺入少量的三价元素（如硼），就形成了P型半导体。多子——空穴少子——自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4+3+4+4+4+4+4+4+4+42023/7/3113第13页，课件共55页，创作于2023年2月N型半导体——在本征半导体中掺入少量的五价元素（如磷），就形成了N型半导体。多子——自由电子少子——空穴7.1半导体基础知识+4+4+4+4+4+4+4+4+4+52023/7/3114第14页，课件共55页，创作于2023年2月7.1半导体基础知识无论是N型半导体还是P型半导体，其中多子和少子的移动都能形成电流。但是，由于多子的数量远远大于少子的数量，因此起主要导电作用的是多数载流子。一般可近似认为多数载流子的数量与掺入杂质的浓度是相等的。掺入杂质后，虽然形成了N型或P型半导体，但整个半导体晶体仍然呈电中性。2023/7/3115第15页，课件共55页，创作于2023年2月7.1半导体基础知识5.PN结及其单向导电性在一块纯净的半导体中，通过特殊工艺，使它的一边成为P型半导体，另一边成为N型半导体，则两种半导体的交界面上就形成了一个具有特殊性能的薄层——PN结。半导体器件的核心－－－－－－－－－－－－P区＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋N区－－－－－－－－－－－－P区＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋N区内电场PN结2023/7/3116第16页，课件共55页，创作于2023年2月对少子的

起增强作用，当这两种运动达到动态平衡时，就形成了

。

的建立，对多数载流子的

起削弱作用，内电场的方向由

区指向

区。扩散的结果使它们的交界处建立起一个

，P型半导体中的多数载流子由

向

区进行扩散，由

向

区进行扩散。PN结形成的过程中，PNNP空间电荷区NP内电场扩散漂移PN结N型半导体中的多数载流子PN

结的形成过程：（即：内电场）2023/7/3117第17页，课件共55页，创作于2023年2月7.1半导体基础知识--------------------++++++++++++++++++++内电场外电场空间电荷区变窄外电场空间电荷区加宽加正向电压时加反向电压时PN--------------------++++++++++++++++++++内电场NPPN结“正向导通，反向截至”的特性，说明PN结具有“单向导电性”2023/7/3118第18页，课件共55页，创作于2023年2月7.1.2二极管及其特性1.二极管Diode整流二极管普通二极管开关二极管LED下页2023/7/3119第19页，课件共55页，创作于2023年2月7.1.2二极管及其特性在PN结上引出两个电极并加上管壳就形成了半导体二极管。二极管的正极称为阳极，与P区相连；负极称为阴极，与N区相连。1.二极管+-DDiode下页2023/7/3120第20页，课件共55页，创作于2023年2月

只要给二极管加上正向电压就能导通吗？二极管的单向导电性I下页2023/7/3121第21页，课件共55页，创作于2023年2月2.二极管的伏安特性二极管两端的电压及流过它的电流的关系。正向特性反向特性死区正向导通反向截止反向击穿(Pag163)

只要给二极管加上正向电压就能导通吗？0UBRU

(V

)I

(mA

)UonA伏安特性曲线反向击穿电压下页2023/7/3122第22页，课件共55页，创作于2023年2月7.1.2二极管及其特性二极管的单向导电性1.二极管Diode2023/7/3123第23页，课件共55页，创作于2023年2月3.判别二极管管脚和好坏对于×Ω档，指针表的表笔与数字多用表相反。注意：下页2023/7/3124第24页，课件共55页，创作于2023年2月4.主要参数（2）最大工作电流二极管允许长期工作通过（3）最大反向工作电压保证二极管长期运行时（4）反向击穿电压反向电流明显增大，IF的最大正向平均电流。URM所承受的最大反向电压。UBRIDR例

限流电阻超过某规定值时的反向电压。0UBRU

(V

)I

(mA

)IFImaxURM+VCCSi：0.7V（1）阀值电压Ge：0.3V7.1.2二极管及其特性UonUon下页2023/7/3125第25页，课件共55页，创作于2023年2月5.二极管的限幅作用7.1.2

二极管及其特性下页2023/7/3126第26页，课件共55页，创作于2023年2月7.1.3特殊二极管及其作用1.稳压二极管（稳压管）稳压管工作在反向击穿区，0UZDZU

(V

)I

(mA

)IZIZminIZmax反向击穿电压较低，击穿特性陡，这样电流在较大范围内变化时，电压基本不变。击穿具有非破坏性。IZminIZmaxI下页2023/7/3127第27页，课件共55页，创作于2023年2月0.7U(V)20主要参数：①

稳压值UZ②稳定电流

IZ通常为10mA左右③

动态电阻十几Ω~几十Ω，越小越好④最大耗散功率

PZmUZ符号：(uA)I(mA)OIZmixIZIZmaxPN结的反向击穿特性＝rZ∆UZ∆IZPZm=UZIZmax∆UZ∆IZ7.1.3特殊二极管及其作用1.稳压二极管（稳压管）下页2023/7/3128第28页，课件共55页，创作于2023年2月反向击穿0UBRU

(V

)I

(mA

)IFImaxURMUonPN结反向偏置时，在一定的电压范围内，流过PN结的电流很小，基本上可视为零值。但当电压超过某一数值时，反向电流会急剧增加，这种现象称为PN结反向击穿。（1）雪崩击穿（2）齐纳击穿（3）热击穿下页2023/7/3129第29页，课件共55页，创作于2023年2月7.1.3特殊二极管及其作用2.发光二极管LEDLightEmittingDiode符号：下页2023/7/3130第30页，课件共55页，创作于2023年2月LEDLightEmittingDiode符号：下页2023/7/3131第31页，课件共55页，创作于2023年2月LED的应用①电源或信号指示②显示屏③景观亮化④照明白光LED的主要技术参数VD

=2～3.5

VID

=15～30

mAPD

=0.03～0.06

W光通量

=100

l

m/W下页2023/7/3132第32页，课件共55页，创作于2023年2月自变色发光二极管最大电压3.5V接3V电源下页2023/7/3133第33页，课件共55页，创作于2023年2月自闪发光二极管最大电压3.5V下页2023/7/3134第34页，课件共55页，创作于2023年2月发射管符号：PN结在反偏时对光的敏感特性透光体玻璃封装PN结接收管符号：(光敏管)3.光电、光敏二极管4.变容二极管下页7.1.3特殊二极管及其作用2023/7/3135第35页，课件共55页，创作于2023年2月小结：（1）半导体有哪些特性？有什么特性？（2）PN

结是怎样形成的？

掺杂性

热敏性

光敏性PN结具有“单向导电性”在一块纯净的半导体中，通过特殊工艺，使它的一边成为P型半导体，另一边成为N型半导体，则两种半导体的交界面上就形成了一个具有特殊性能的薄层——PN结。下页2023/7/3136第36页，课件共55页，创作于2023年2月二极管的单向导电性7.1.4

二极管整流电路下页第7章常用半导体器件整流——将交流电变为脉动直流电2023/7/3137第37页，课件共55页，创作于2023年2月一、半波整流电路整流——将交流电变为脉动直流电输出电压：UO=

0.45U2整流管在截止期间所加的UDRM

=U2M最大反向电压为u2的峰值：下页第7章常用半导体器件7.1.4

二极管整流电路2023/7/3138第38页，课件共55页，创作于2023年2月退出第一帮助回退前进开始最后返回半波整流的优点：电路结构简单，需要二极管少。输出脉动大，整流效率低，半波整流的缺点：交流电有一半时间没有利用上。下页一、半波整流电路第7章常用半导体器件7.1.4

二极管整流电路2023/7/3139第39页，课件共55页，创作于2023年2月二、桥式全波整流电路整流——将交流电变为脉动直流电输出电压：UO=

0.9U2每个整流管在截止期间所加的UDRM

=U2M最大反向电压为u2的峰值：下页第7章常用半导体器件7.1.4

二极管整流电路2023/7/3140第40页，课件共55页，创作于2023年2月二、桥式全波整流电路UO=

0.9U2下页7.1.4

二极管整流电路第7章常用半导体器件2023/7/3141第41页，课件共55页，创作于2023年2月桥堆实物下页二、桥式全波整流电路第7章常用半导体器件7.1.4

二极管整流电路2023/7/3142第42页，课件共55页，创作于2023年2月一、半波整流滤波电路整流——将交流电变为脉动直流电输出电压：UO=

U2整流管在截止期间所加的UDRM

=U2M最大反向电压为u2的峰值：C下页7.1.4

整流、滤波电路第7章常用半导体器件2023/7/3143第43页，课件共55页，创作于2023年2月

半波整流电容滤波C波形UO=

U2下页2023/7/3144第44页，课件共55页，创作于2023年2月二、桥式全波整流滤波电路整流——将交流电变为脉动直流电输出电压：UO=

1.2U2每个整流管在截止期间所加的UDRM

=U2M最大反向电压为u2的峰值：C下页第7章常用半导体器件7.1.4

整流、滤波电路2023/7/3145第45页，课件共55页，创作于2023年2月两种整流方式的比较CUO=

U2CUO=

1.2U2第7章常用半导体器件7.1.4

整流、滤波电路下页2023/7/3146第46页，课件共55页，创作于2023年2月两种整流方式的比较CC第7章常用半导体器件7.1.4

整流、滤波电路下页2023/7/3147第47页，课件共55页，创作于2023年2月单相桥式整流电感滤波电路三、电感滤波电路下页2023/7/3148第48页，课件共55页，创作于2023年2月电感滤波原理

电感器具有“通直流，阻交流”的特性，而经过整流得到的脉动直流电具有直流和交流成分。这样交流成分不能通过电感器L，而直流成分可通过电感器L流动，从而在负载RL上得到平滑的直流电压。电感滤波适用于负载电流较大且经常变化的场合。下页2023/7/3149第49页，课件共55页，创作于2023年2月复式滤波电路四、复式滤波电路下页2023/7/3150第50页，课件共55页，创作于2023年2月倍压整流多倍压整流双电源五、其它整流滤波电路下页2023/7/3151第51页，课件