2022-2023学年高二物理竞赛课件：半导体二极管

半导体二极管一、基本结构半导体二极管正极负极DPN1、点接触型二极管

正极引线触丝N型锗支架外壳负极引线PN结

PN结的结面积小，不能通过较大的电流，但其结电容较小（一般在1pF以下），工作频率可高达100MHZ以上，因此适用于高频检波和小功率的高频整流电路。(1)结构(2)特点2.面接触型二极管(2)特点PN结的结面积大，能够通过较大的电流，但其结电容大，因此只能在较低的频率下工作，一般仅用于整流电路金锑合金(1)结构正极负极底座PN结

按材料二极管有硅管和锗管之分二、伏安特性600400200–0.1–0.200.40.8–50–100ID

/mAUD/V硅管的伏安特性反向特性死区IS正向特性UBRID/mAU

D/V0.40.8–40–80246–0.1–0.2锗管的伏安特性反向特性0正向特性UoniD=f(uD)iD+uD

–D击穿死区电压（开启电压）

UonSi

管：0.5V左右Ge管：0.1V左右正向电压Si

管：0.6V~0.8VGe管：0.2V~0.3V注意

二极管的伏安特性受温度的影响。如当环境温度升高时，二极管的正向特性曲线左移，反向特性曲线下移。二极管方程iD=Is(e–1)uD/UTUT：温度的电压当量。常温下，即T=300K（270C）时，UT=26mV。在正向段：当uD>>UT时，iD=Ise

uD/

UT在反向段：当|uD|>>UT时，iD

–IS三、主要参数1.正向平均电流IF：是二极管长期工作时允许通过的

最大正向电流。2.正向工作电压UF：二极管流过额定电流时所需的

额定正向电压。

器件的参数是其各方面性能的定量描述，它是设计、分析电路，选择器件的主要依据。各种器件的参数可由手册查得。注意二极管的正向平均电流不得超过此值，否则可能使管子过热而烧坏。注意二极管导通时会有一定的正向压降，设计电路时应当充分考虑到这一点。4.反向电流IR：二极管未击穿时的反向电流。它愈小，二极管的单向导电性愈好。由于反向电流是由少数载流子形成的，所以其受温度的影响很大。5.最高工作频率fM：二极管工作的上限频率。fM的值主要取决于PN结结电容的大小，结电容愈大，则fM愈低。利用结电容——变容二极管

二极管的应用范围很广,它可用于整流、检波、函数发生器、波形整形、元件保护（限幅、钳位、隔离）以及在数字电路中作为开关元件。3.最高反向工作电压UR：二极管工作时允许外加的

最大反向电压。注意二极管的反向电压不得超过此值，否则二极管可能因过压被击穿。四、应用举例

【例1】二极管的降压作用~220VRL【例2】二极管的开关作用~220VNotebookD1D2BatteryAdapter有电时，(1)对电池充电D2on；(2)向负载供电；(3)电池只充电不放电没电时，(1)电池放电D3on；(2)不能向充电器放电D1offD3【例3】二极管的钳位作用下图中，已知VA=3V，VB=0V，DA

、DB为锗管，求输出端Y的电位，并说明每个二极管的作用。

解：

DA优先导通，则VY=3–0.3=2.7VDA导通后，DB因反偏而截止，起隔离作用，DA起钳位作用，将Y端的电位钳制在+2.7V。DA

–12VYABDBR2.7V3V0VD为理想二极管，E=3V，ui

=6sintV，试画出

uo及uD的波形

2

ui

3V时，D截止，IR

=0，

uO=ui

uD=uO–3Vui>3V时，D导通，uD=0，uO=3V

ui