电子电工技术6-1

电工电子技术

教学课件

(模块6常用半导体器件)

丁卫民编单元6二极管一、半导体及PN结1.半导体（1）导体

导电性能好的物质，诸如金属铜、铝和铁之类。（2）绝缘体

几乎不能导电，诸如橡胶、陶瓷、塑料、石英等。（3）半导体

导电性能介于导体和绝缘体之间，称为半导体，如四价元素硅、锗、硒等都是常用的材料。2.纯净半导体纯净半导体也称本征半导体，是由一种原子构成的半导体。纯净半导体结构稳定，常温下，核外电子不易参与导电，导电能力很差。3.掺杂半导体

如果在纯净的半导体中掺入少量杂质元素，其导电能力也会显著增强。由于掺杂的方式不同，可构成两种半导体，即N型半导体和P型半导体。N型半导体：内部自由电子（带负电）浓度高，主要靠电子导电。P型半导体：

内部空穴（带正电）浓度高，主要靠空穴导电。4.PN结及其单向导电性（1）PN结的形成在一块半导体芯片上（如硅或锗），通过不同的掺杂工艺，使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半导体，在这两种杂质半导体的交界面处会形成一个具有特殊性质的薄层，这个特殊的薄层称为空间电荷区，即PN结。（2）单向导电性PN结其实就是空间电荷层，具有内部电场。当不加外加电压时，内部电场和PN结两边载流子浓度差的扩散作用相等而处于电平衡状态。但当加有外接电压时，平衡被打破，将有不同大小的电流通过PN结。

当电压按下图(a)中正负极性所加时（称电压正向偏置），这时电流很大，认为PN结导通。

当电压按下图(b)中正负极性所加时（称电压反向偏置），这时电流很小（约为零），认为PN结截止（不通）。所以，PN结的特性是单方向导通电流，即单向导电性。PN结的特性归纳为：

正向导通，反向截止，单向导电性。

二、半导体二极管（1）结构及符号在一个PN结的两侧分别引出电极引线，用管壳封装就制成半导体二极管。其管芯就是一个PN结。（2）特性

二极管具有PN结所具备的特性，即二极管的特性归纳为：正向导通，反向截止，单向导电性二极管按芯片材料的不同，可分为硅二极管和锗二极管两种。（3）二极管的特性曲线①

正向特性

从正向曲线知，当加于二极管两端的正向偏置电压很小且小于某一数值时，二极管中的正向电流很小，近似为零，这一电压值称为死区电压，硅管约为0.5V，锗管约为0.2V。当正向偏置电压超过死区电压后，二极管开始导通，正向电流随电压增大而迅速增大。二极管导通后，电流在一定范围内变化，二极管的正向导通电压(正向管压降)几乎维持不变，常温下，硅管的正向管压降约为0.7V，锗管约0.3V。②反向特性当二极管两端加上反向电压时，当反向偏置电压小于某一数值时，只有极小的反向电流，约为几到几十微安。反向电流大小基本恒定，不随反向电压的增大而增大，故称为反向饱和电流，二极管处于截止状态。当反向偏置电压超过某一数值时，反向电流突然急剧增加，管子不再截止而失去单向导电性，这种现象称为反向击穿，对应的反向偏置电压称为为反向击穿电压。二极管一旦击穿，由于电流、电压值均很大，将使管子过热而损坏。所以在使用二极管时，所加反向电压应远小于其反向击穿电压，以保证二极管可靠工作。实际中，常将二极管视为理想二极管，即忽略管压降和反向饱和电流，认为：二极管正向导通时，正向压降为0，相当于开关闭合；在二极管反向截止时，反向电压为0，相当于开关断开，即具备开关作用。三、特殊二极管1.稳压管稳压管是用特殊工艺制作的，它工作在反向击穿区，利用它反向击穿时电流增加而电压则保持恒定的特性来稳定电压。如图，它通常工作在反向击穿特性的A、B点之间。当通过稳压管的反向电流I在Izmin<IZ<Izmax之间变化时，两端电压UZ基本保持稳定，稳压管正是利用这一点实现稳压作用。稳压管被反向击穿，但不一定损坏，只要限制流过管子的反向电流就可保证不因过热而损坏。2.发光二极管发光二极管（简称LED）是一种把电能转换成光能的发光元件。当给发光二极管加上正向电压时，它能发出一定颜色的光。光的颜色取决于制作二极管的材料，不同的材料可使二极管发红光、绿光、黄光等。3.光电二极管

光电二极管是