1、二極管的結(jié)構(gòu)與功能第1頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日1.1 半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)知識物質(zhì)按導(dǎo)電性能可劃分為：導(dǎo)體 一般為低價元素，如銅、鐵、鋁等金屬元素。導(dǎo)電率為105量綱級。導(dǎo)電能力強(qiáng)。 絕緣體 一般為高價元素，如：橡膠、云母、塑料等。導(dǎo)電率為10-2210-14 量綱級。導(dǎo)電能力弱。半導(dǎo)體 一般為四價元素，如：硅（Si）鍺（Ge）等。導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間。且導(dǎo)電能力隨條件變化。1.1.1半導(dǎo)體材料第2頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日半導(dǎo)體物質(zhì)特性：摻入雜質(zhì)則導(dǎo)電率顯著增加摻雜特性半導(dǎo)體器件溫度增加使導(dǎo)電率大為增加溫度特性熱敏器件光照不僅

2、大為增加導(dǎo)電率還可產(chǎn)生電動勢光照特性光敏器件、光電器件第3頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體被稱為本征半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。（見左下圖）1.1.2本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體：常用的本征半導(dǎo)體：硅（Si），鍺（Ge）本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)Si+14284Ge+3228184+4常見本征半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)簡化模型第4頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日+4+4+4+4+4+4+4+4+41.在T=0K，且無外部激發(fā)能量時：本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性:常見本征半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)平面示意圖本征半導(dǎo)體內(nèi)部沒有能夠自由移動的帶電粒子

3、，即載流子，此時本征半導(dǎo)體呈絕緣特性。第5頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日+4+4+4+4+4+4+4+4+42.在有外部激發(fā)能量（如溫度升高，光照）時：掙脫原子核束縛的電子稱為自由電子，在本征激發(fā)下形成帶負(fù)電荷的載流子。留下的空位稱為空穴，成為帶正電荷的載流子。本征半導(dǎo)體的載流子在外加電場的作用下可定向移動形成漂移電流。共價鍵內(nèi)的電子稱為束縛電子第6頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日第7頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日第8頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日雜質(zhì)半導(dǎo)體N（電子）型半導(dǎo)體(摻入的五價元素如

4、P、Se等)1.1.3雜質(zhì)半導(dǎo)體P（空穴）型半導(dǎo)體(摻入的三價元素如B、Al、In等)摻入雜質(zhì)越多，導(dǎo)電性能越強(qiáng)第9頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日第10頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日第11頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日(1) 在PN結(jié)外加上正向電壓時：PN結(jié)正偏（P(+), N(-)）時，具有較大的正向擴(kuò)散電流，呈現(xiàn)低電阻，PN結(jié)導(dǎo)通。2. PN結(jié)的單向?qū)щ娦砸陨纤懻摰腜N結(jié)處于平衡狀態(tài)，稱為平衡PN結(jié)。如在PN結(jié)兩端外加不同方向電壓，就會破壞原平衡，呈現(xiàn)出單向?qū)щ娦浴?第12頁，共46頁，2022年，5月20日，

5、8點(diǎn)11分，星期日(2) 在PN結(jié)外加上反向電壓時：PN結(jié)反偏（P(-), N (+)）時，僅有很小的反向漂移電流，呈現(xiàn)高電阻，PN結(jié)截止。第13頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日結(jié)論： PN結(jié)加正向電壓，即正偏時，有較大的正向擴(kuò)散電流，此時PN結(jié)電阻小，處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時的正向電流隨著PN結(jié)兩端的電壓增大而增大； PN結(jié)加反向電壓，即反偏時，只有很小的，不隨PN結(jié)兩端電壓變化的反向飽和電流，此時PN結(jié)電阻大，處于截止?fàn)顟B(tài)。 即PN結(jié)具有單向?qū)щ娦阅堋５?4頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日晶體二極管結(jié)構(gòu)及電路符號：PN結(jié)正偏（P接+、N接-），D導(dǎo)

6、通。PN正極負(fù)極晶體二極管的主要特性：單方向?qū)щ娞匦訮N結(jié)反偏（N接+、P接-） ，D截止。即主要用途：用于整流、開關(guān)、檢波電路中。二極管第15頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日將PN結(jié)封裝，引出兩個電極，就構(gòu)成了二極管。小功率二極管大功率二極管穩(wěn)壓二極管發(fā)光二極管第16頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日1. 極性判別觸絲半導(dǎo)體片第17頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日2. 二極管的檢測 紅表筆是(表內(nèi)電源)正極，黑表筆是(表內(nèi)電源)負(fù)極。數(shù)字式萬用表檢測在 擋進(jìn)行測量，當(dāng) PN 結(jié)完好且正偏時，顯示值為PN 結(jié)兩端的正向壓降

7、(V)。反偏時，顯示 。第18頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日鉗位電路四 ：二極管在電路中的應(yīng)用鉗位電路的作用是將周期性變化的波形的頂部或底部保持在某一確定的直流電平上。 利用二極管正向?qū)▔航迪鄬Ψ€(wěn)定，且數(shù)值較小(有時可近似為零)的特點(diǎn)，來限制電路中某點(diǎn)的電位。 第19頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日檢波電路檢波二極管的作用是把調(diào)制信號中的音頻信號或是圖像信號取出來。工作頻率高，多采用點(diǎn)接觸型結(jié)構(gòu)，玻璃封裝。第20頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日限幅電路V2vi0 時D1,D3導(dǎo)通D2,D4截止電流通路:A D1RLD3

8、Bu20 時D2,D4導(dǎo)通D1,D3截止電流通路:B D2RLD4A輸出是脈動的直流電壓！單相橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓波形u2D4D2D1D3RLuoAB+_第35頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日整個周期的輸出波形如下圖所示：uou2iOuOiO 、uOiO第36頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日三、主要參數(shù)：輸出電壓平均值：Uo=0.9u2輸出電流平均值:Io= Uo/RL =0.9 u2 / RL 流過二極管的平均電流：Iv=IL/2+41232+43VuuVVO21LVR-u2uO第37頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11

9、分，星期日二、 三相橋式整流電路2. 工作原理在每一瞬間，根據(jù)優(yōu)先導(dǎo)通原則。共陰極組中陽極電位最高的二極管導(dǎo)通；共陽極組中陰極電位最低的二極管導(dǎo)通。1. 電路 V1RLuLV6 V3V5V4V2iL WVUu+N 三相變壓器原繞組接成三角形，副繞組接成星形共陽極組共陰極組L1L2L3T第38頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日 在 t1 t2 期間共陰極組中U點(diǎn)電位最高，V1 導(dǎo)通； 共陽極組中V點(diǎn)電位最低，V4 導(dǎo)通。負(fù)載兩端的電壓為線電壓uUV。 V1RLuLV6 V3V5V4V2iL WVUu+ N負(fù)載電壓2. 工作原理變壓器副邊電壓u2ou2Uu2Vu2W2uLot

10、1t2t3t4t5t6t7t8t9第39頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日 在 t2 t3 期間共陰極組中U點(diǎn)電位最高，V1 導(dǎo)通； 共陽極組中W點(diǎn)電位最低，V6 導(dǎo)通。負(fù)載兩端的電壓為線電壓uUW。 V1RLuLV6 V3V5V4V2iLWVUu+ N負(fù)載電壓2. 工作原理變壓器副邊電壓uou2Uu2Vu2W2t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoo第40頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日 在 t3 t4 期間共陰極組中V點(diǎn)電位最高，V3 導(dǎo)通； 共陽極組中W點(diǎn)電位最低，V6 導(dǎo)通。負(fù)載兩端的電壓為線電壓uVW。 V1RLuLV6 V3V5V4V

11、2iL WVUu+ N負(fù)載電壓2. 工作原理變壓器副邊電壓u2ou2Uu2Vu2W2t1t2t3t4t5t6t7t8t9uLo第41頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日 在 t4 t5 期間共陰極組中V點(diǎn)電位最高，V3 導(dǎo)通； 共陽極組中U點(diǎn)電位最低，V2 導(dǎo)通。負(fù)載兩端的電壓為線電壓uVU。 V1RLuLV6 V3V5V4V2iL WVUu+ N負(fù)載電壓2. 工作原理變壓器副邊電壓u2ou2Uu2Vu2W2t1t2t3t4t5t6t7t8t9uLo第42頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日t1t2t3t4t5t6t7t8t9uLo2. 工作原理結(jié)論： 在一個周期中，每個二極管只有三分之一的時間導(dǎo)通（導(dǎo)通角為120）。 V1RLuLV6 V3V5V4V2iLWVUu+ N變壓器副邊電壓負(fù)載電壓負(fù)載兩端的電壓為線電壓。u2ou2Uu2Vu2W2T第43頁，共46頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)11分，星期日3. 參數(shù)計算(1) 整流電壓平均值 UL :(2) 整流電流平均值 IL:(3) 流過每管電流平均值 IF :(4) 每管承受的最高反向電壓 URM : UL2.34 U2 第44頁，共46頁，2022年，5月