项目五半导体器件基础知识－课题2 半导体二极管

项目五半导体器件基础知识课题二半导体二极管学习导入二极管是由半导体制成的。二极管是由一个PN结构的半导体器件，将一个PN结加上两条电极引线做成管芯，并用管壳封装而成。二极管和三极管为主的半导体器件是构成电子电路的主要部件，在生活中应用非常广泛。本节主要介绍二极管的外形、结构与符号，二极管的特性及特性曲线，扩展介绍一些特殊二极管的性能。一、二极管的外形、结构与符号

二极管的外形、内部结构示意图和符号如下图5-6所示。

（a）外形（b）内部（c）符号

图5-6二极管一、二极管的外形、结构与符号

半导体按所用半导体材料可分为硅二极管和锗二极管，，它们的正向导通电压（PN结电压）差别较大，锗管为0.2~0.3V，硅管为0.6~0.7V。；按用途分类可分为普通二极管和特殊二极管，特殊二极管主要包括稳压二极管、发光二极管、变容二极管等，通常所说的二极管是指普通二极管。按内部结构可分为点接触型、面接触型和平面型二极管三类。二、二极管的特性曲线

1．正向偏置与导通状态

二极管正向电流、电压关系实验电路如图5-7（a）所示，二极管阳极接电源正极，二极管阴极接电源负极，二极管处于正向偏置状态，根据PN结的单向导电性可知二极管内的PN结呈导通状态，电路中灯泡处于亮灯状态。下面具体分析导通过程。

图5-7二极管正向偏置导通与电流、电压的关系特性

二、二极管的特性曲线

1）二极管VD两端正向电压小于0.5V时，电路中几乎没有电流，对应的电压称为二极管的死区电压或阈值电压。死区电压的大小与二极管的材料及温度等因素有关。在室温情况下，硅管的死区电压约为0.5V，锗管约为0.2V。2）当二极管两端正向电压大于0.5V后，二极管呈现电阻很小，电路中电流迅速增加，二极管正向导通。3）随着二极管电流增大，二极管VD两端电压维持在0.6V~0.7V之间不再增加（硅管约为0.6V~0.7V，锗管约为0.2V~0.3V）。

二、二极管的特性曲线

2．反向偏置与截止状态二极管的反向电流、电压关系实验电路如图5-8（a）所示，二极管阳极接电源负极，二极管阴极接电源正极，二极管反向偏置。根据PN结的单向导电性可知二极管内的PN结呈截止状态，电路中灯泡处于灭灯状态。

图5-8二极管反向偏置截止与电流、电压关系特性二、二极管的特性曲线

1）二极管加反向电压时，当反向电压不超过一定范围，反向电流十分微小并随电压增加而基本不变。这个电流称为反向饱和电流，通常可以忽略不计。2）当反向电压增加到一定数值时，反向电流将急剧增加，称为反向击穿，此时二极管失去单向导电性，二极管损坏，这种状态属于不可逆的。此时的电压称为反向击穿电压。综上所述，二极管具有在正向电压导通，反向电压截止的特性，同PN结相同，这个特性称为二极管的单向导电性。

二、二极管的特性曲线

3．二极管的主要参数二极管的参数是选择和使用二极管的依据。主要参数有：1）最大整流电流：二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向电流。在规定的散热条件下，二极管的正向平均电流不能超过此值。：指保证二极管不被击穿所允许施加的最大反向电压。若查过此值，二极管可能会被击穿。通常URM的数值为反向击穿电压的一半。：指二极管在常温下加最大反向工作电压而未击穿时的反向电流。反向电流越小，二极最高工作频率是指允许加在二极管两端的交流电压最高频率。2）最大反向工作电压3）最大反向电流管的单相导电性能越好。它受温度影响很大，温度越高，电流数值越大。4）最高工作频率一、二极管的外形、结构与符号

4．温度对二极管伏安特性的影响二极管是温度的敏感器件，温度的变化对其伏安特性的影响主要表现为：随着温度的升高，其正向特性曲线左移，即正向压降减小；反向特性曲线下移，即反向电流增大。

综上所述，二极管的伏安特性具有以下特点：1）二极管具有单向导电性；2）二极管的伏安特性具有非线性；3）二极管的伏安特性与温度有关。三、特殊二极管

1．稳压二极管稳压管是一种特殊的面接触型硅二极管。稳压二极管是利用PN结反向击穿特性所表现出的稳压性能制成的器件。稳压二极管也称齐纳二极管或反向击穿二极管，在电路中起稳定电压作用。其击穿后的特性曲线很陡，这就说明流过稳压管的反向电流在很大范围内(从几毫安到几十甚至上百毫安)变化时，管子两端的电压基本不变，稳压管在电路中能起稳压作用，正是利用了这一特性。稳压管的反向击穿是可逆的，这一点与一般二极管不一样。只要去掉反向电压，稳压管就会恢复正常。它既具有普通二极管的单向导电特性，又可工作于反向击穿状态。

三、特殊二极管

2．发光二极管发光二极管（LED）是一种由磷化镓（GaP）等半导体材料制成的、能直接将电能转变成光能的发光显示器件。当其内部有一定电流通