1、第第3 3章章 半導體二極管及其基本應用電路半導體二極管及其基本應用電路3.1 半導體基本知識半導體基本知識受光照后，其導電能力大大增強；受光照后，其導電能力大大增強；當環境溫度升高時，導電能力顯著增強；當環境溫度升高時，導電能力顯著增強；在半導體中摻入少量特殊雜質，其導電在半導體中摻入少量特殊雜質，其導電 能力極大地增強；能力極大地增強；3.1.1 本征半導體本征半導體共價健共價健 Si Si Si Si價電子價電子 Si Si Si Si價電子價電子空穴空穴自由電子自由電子本征激發本征激發3.1.2 雜質半導體雜質半導體 Si Si Si Si p+多余多余電子電子磷原子失去一個磷原子失去

2、一個電子變為正離子電子變為正離子在常溫下即可變在常溫下即可變為自由電子為自由電子1、N型半導體型半導體摻入五價元素摻入五價元素，如磷元素，如磷元素2、P型半導體型半導體摻入三價元素摻入三價元素，如硼元素，如硼元素 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴+N型半導體型半導體P型半導體型半導體代表失去一個電子代表失去一個電子的五價雜質離子的五價雜質離子代表得到一個電子代表得到一個電子的三價雜質離子的三價雜質離子3.1.3 PN結結P型半導體型半導體+N型半導體型半導體濃度差濃度差多子的擴散運動多子的擴散運動+形成空間電荷區形成空間電荷區少子的漂移運動少子的漂移運動空間電荷區變寬空間電荷區變寬

3、空間電荷區變窄空間電荷區變窄空間電荷區也稱空間電荷區也稱 PN 結、耗盡層、阻擋層。結、耗盡層、阻擋層。 P接正、接正、N接負接負 +R+PNIF+R+PNIR ) 1e(TSUuIiuiOU(BR)反向特性反向特性U(BR)3.2 半導體二極管及其基本應用電路半導體二極管及其基本應用電路 把把PN結用管殼封裝，然后在結用管殼封裝，然后在P區和區和N區分別向外引區分別向外引出一個電極，即可構成一個二極管。出一個電極，即可構成一個二極管。 二極管是電子技術中最基本的半導體器件之一。二極管是電子技術中最基本的半導體器件之一。 根據其用途分有根據其用途分有檢波管檢波管、開關管開關管、穩壓管穩壓管、整

4、流整流管管和和發光二極管發光二極管等。等。硅高頻檢波管硅高頻檢波管開關管開關管穩壓管穩壓管整流管整流管發光二極管發光二極管3.2.1 半導體二極管的幾種常用結構半導體二極管的幾種常用結構金屬絲金屬絲陽極引線陽極引線N型鍺片型鍺片陰極引線陰極引線外殼外殼( a ) 點接觸型點接觸型鋁合金小球鋁合金小球N型硅型硅陽極引線陽極引線PN結結金銻合金金銻合金底座底座陰極引線陰極引線( b ) 面接觸型面接觸型陰極引線陰極引線陽極引線陽極引線二氧化硅保護層二氧化硅保護層P型硅型硅N型硅型硅( c ) 平面型平面型陰極陰極陽極陽極D3.2.2 二極管的伏安特性二極管的伏安特性uiOISUonU(BR)+二極

5、管的伏安特性與溫度的關系二極管的伏安特性與溫度的關系uiOISUonU(BR)20803.2.3 二極管的主要參數二極管的主要參數3.2.4 二極管的等效電路二極管的等效電路uiOUonuiOUonUonUonrDUonuiOrDIUrDuDiDOQIDUDQiurDDdQiuDDdd) 1e(TDSDUuIiTDeddTSDDUuUIuiTDUIDTdIUr rd例例3.2.2DC2V500 ui+iiiD2.8mA5002DDUI3 . 98 . 226DTdIUrmA2 . 29.3mV203 . 9/500iiUIrd500 ui+ii9.3 * *定性分析定性分析：判斷二極管的工作狀

6、態判斷二極管的工作狀態導通導通分析方法分析方法 若二極管是理想的，正向導通時壓降為零，反向若二極管是理想的，正向導通時壓降為零，反向截止時二極管相當于斷開。截止時二極管相當于斷開。截止截止例例1：XX- D6V12V3k BAUAB+例例2：t 例例2的的Multisim仿真電路和波形仿真電路和波形例例3：t t 整整流流電電路路 例例3的的Multisim仿真電路和波形仿真電路和波形例例4：例例5：練習題：練習題：D11V10k Uo+D24V+10V圖圖2D12V9V3k Uo+圖圖13.3 穩壓二極管及其應用電路穩壓二極管及其應用電路uiO+正向正向_+反向反向UZIZIZM UZ IZ穩壓原理：穩壓原理： IZ UZ_+DZZZZIUrUIRRLDZ+ Uo+ 限流電阻限流電阻UIRRLDZ+ Uo+ IRIZILmA5210LZLRUI解解:mA10k11020ZiRRUUImA5510LRZIII例例2：UiR+ Uo+ Uo=12VUiR+ Uo+ Uo=6.6VUiR+ Uo+ Uo=1.2V3.4 發光二極管及其基本應用舉例發光二極管及其基本應用舉例例例3.4.1R6VDIDm