主要學習內容認識二極管二極管的單向導電性單向導電性的原理二極管的伏安特性特殊二極管二極管的整流作用直流穩壓電源一、認識晶體二極管直插式二極管貼片二極管１.常見半導體二極管２.二極管的外觀、電路符號、文字符號陽極+陰極-在電路中的文字符號：VD二、二極管的單向導電性-6VVcVDi6VVcVD二極管陽極接電源正極，陰極接電源負極時，稱為二極管正向偏置（正偏）。此時燈泡亮，說明電路中有較大電流通過，二極管處于導通狀態。二極管陽極接電源負極，陰極接電源正極時，稱為二極管反向偏置（反偏）。此時燈泡不亮，說明電路中電流很小（幾乎為0），二極管處于截止狀態。二極管正向偏置導通，反向偏置截止的特性稱為單向導電性。三、單向導電性的原理由一個ＰＮ結、２個電極加封裝外殼構成。１.二極管的結構按導電材料的分類：導體、絕緣體和半導體硅和鍺最外層軌道上的四個電子稱為價電子。典型的半導體是硅Si和鍺Ge，它們都是4價元素。2.

PN結的形成——（1）半導體材料束縛電子在絕對溫度T=0K時，所有的價電子都被共價鍵緊緊束縛在共價鍵中，不會成為自由電子，因此半導體的導電能力很弱，接近絕緣體。2.

PN結的形成——（1）半導體材料2.

PN結的形成——（1）半導體材料半導體按摻雜與否分為本征半導體和雜質半導體

——純凈的不含任何雜質、晶體結構排列整齊的半導體為本征半導體

——在本征半導體中摻入某種微量元素（雜質），使其導電性能發生顯著變化后所形成的半導體稱為雜質半導體。根據摻入的雜質不同，雜質半導體又可分為P型半導體和N型半導體兩大類

自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴本征激發常溫下，本征半導體內可自由移動的電子數目很少，導電能力很差，但當溫度上升或受到光照時，部分半導體原子的外層電子在獲得足夠能量后，將掙脫共價鍵的束縛，形成自由電子（簡稱電子）和共價鍵空位（簡稱空穴），這一過程成為熱激發（或本征激化）。2.

PN結的形成——（2）本征半導體熱激發產生的電子和空穴總是成對出現，形成電子－空穴對。電子和空穴都可看作帶電粒子，1個電子帶一個單位負電荷，1個空穴帶一個單位正電荷，它們統稱為載流子。在本征半導體中，電子－空穴對的數目主要取決于環境溫度。半導體器件的導電能力對溫度很敏感。2.

PN結的形成——（2）本征半導體電子－空穴對束縛電子在硅中加入5價元素磷N型半導體+4+4+4+4+4+4+3+4+4在硅中加入3價元素硼P型半導體2.

PN結的形成——（3）雜質半導體N型半導體P型半導體多數載流子——自由電子少數載流子（由本征激發而來）——空穴雜質原子釋放一個電子而成為一個不能移動的正離子（施主離子）多數載流子——空穴少數載流子（由本征激發而來）——

自由電子雜質原子形成一個空穴而成為不能移動的負離子（受主離子）++++++++++++－－－－－－－－－－－－2.

PN結的形成——（3）雜質半導體2.

PN結的形成——（4）PN結的形成

如果通過一定的生產工藝把P型半導體和N型半導體結合在一起，則會在它們的交界處形成一個特殊的薄層，這個薄層就稱為PN結。

PN結的形成需要經歷一下三個階段：1、多子擴散，形成多子擴散阻擋層；2、多子擴散形成阻擋層，促使少子漂移；3、多子擴散與少子漂移達到動態平衡，從而形成PN結。

2.

PN結的形成——（4）PN結的形成（1）多子擴散，形成多子擴散阻擋層：由于濃度差異，N區的電子向P區擴散，P區中的空穴向N區擴散；當電子和空穴相遇時，將發生復合而消失，在交界面兩側形成空間電荷區；空間電荷區形成一個內電場Ein，阻擋多子擴散、促使少子漂移。

2.

PN結的形成——（4）PN結的形成（2）多子擴散形成阻擋層，促使少子漂移

：多子擴散的結果是在交界面形成阻擋層，阻擋多子擴散、促使少子漂移。隨著多子擴散運動的進行，阻擋層不斷增厚，擴散運動逐漸減弱，漂移運動不斷加強。當兩種運動達到動態平衡時，空間電荷區的寬度保持一定，PN結就形成了。

3.

PN結的特性——單向導電性

PN結的單向導電性：（1）外加一定正向電壓，PN結導通；（2）外加反向電壓，PN結截止。

3.

PN結的特性——單向導電性

（1）外加一定正向電壓，PN結導通；

當外加電壓使PN結正向偏置（簡稱正偏）時，外加電場Eout與內電場Ein的方向相反，使空間電荷區變窄，阻擋層變薄，PN結呈低電阻特性。當外加電壓大于一定數值時，大量多子在外電場的作用下越過阻擋層形成較大的電流，故稱PN結導通。外加正向電壓（正偏）－－電源正極接P區，負極接N區外電場的方向與內電場方向相反外電場削弱內電場，耗盡層變窄擴散電流＞漂移漂移多子擴散形成正向電流I

FI

F3.

PN結的特性——單向導電性3.

PN結的特性——單向導電性

（2）外加反向電壓，PN結截止。

當外加電壓使PN結反向偏置（簡稱反偏）時，空間電荷區變寬，阻擋層變厚，PN結呈阻斷特性。少子的漂移運動占主導，形成的反向電流極小（μA級），在近似分析時可忽略不計，相當于開關的斷開狀態，故稱PN結截止。

PN視頻演示外加反向電壓（反偏）－電源正極接N區，負極接P區外電場的方向與內電場方向相同外電場加強內電場，耗盡層變寬漂移電流＞擴散電流少子漂移形成反向電流I

RI

R3.

PN結的特性——單向導電性總結PN結正偏

較大正向電流

呈低電阻稱為導通；PN結反偏反向電流近似為零呈高電阻稱為截止；由此可以得出結論：PN結具有單向導電性。四、二極管的伏安特性１.測試電路伏安特性：兩端電壓與流過電流之間的關系。（a）正向特性測試電路

（b）反向特性測試電路２．二極管的伏安特性曲線反向飽和電流硅：0.5V死區電壓IU0擊穿電壓UBR導通電壓硅：0.7V鍺鍺：0.1V鍺：0.2V正向特性反向特性反向擊穿特性３．二極管的等效模型——實際化３．二極管的等效模型——理想化導通壓降二極管的V—A特性iuFUFU串聯電壓源模型理想二極管模型４．二極管的主要參數

（1）最大整流電流IF二極管長期連續工作時，允許通過二極管的最大整流電流的平均值。（2）最高反向工作電壓URM允許二極管上的反向電壓的峰值，即耐壓值，通常規定為反向擊穿電壓UBR一半。

（3）反向電流IR——

二極管未擊穿時的反向電流值在室溫下，硅二極管的反向電流一般在納安(nA)級；鍺二極管的反向電流一般在微安(

A)級。（4）最高工作頻率fM

——保證二極管單向導通作用的最高工作頻率。五、特殊二極管——二極管的分類1、二極管的分類●按所用半導體材料不同分類：硅二極管、鍺二極管●按制作工藝不同分類：點接觸型、面接觸型、平面接觸型●按用途不同分類：普通二極管、整流二極管、穩壓二極管、檢波二極管、變容二極管、發光二極管、光電二極管等。五、特殊二極管－－發光二極管2、發光二極管

發光二極管是一種具有單向導電性的發光器件，通常用砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)等材料制成，當其通過一定大小的正向電流時而發光，發光顏色主要取決于所用的半導體材料。

五、特殊二極管－－發光二極管發光二極管的主要參數

1.峰值波長：指發光光譜中強度最大的波長，與PN結半導體材料和制造工藝有關，決定二極管發光的顏色。

2.正向電壓：指發光二極管正向導通時兩端的電壓。發光二極管正向導通電壓一般在2V左右。

3.正向電流：指發光二極管正向導通、正常發光時流過二極管的電流。發光二極管正常工作電流一般為7——50mA。

4.反向電壓：指發光二極管所能承受的最高反向電壓。發光二極管最高反向電壓比普通二極管的最高反向工作電壓小得多，一般只有幾伏。

5.耗散功率：指發光二極管正常工作時所能承受的最大電流與電壓的乘積。一般發光二極管的耗散功率為0.02——0.2W。五、特殊二極管－－發光二極管發光二極管的使用

發光二極管使用時，一定要串接限流電阻R。限流電阻R的阻值可根據供電電源的大小、發光二極管正向電壓以及其最大正向工作電流三者來決定，一般為幾百到幾千歐姆。另外，發光二極管工作溫度一般為-20~+75℃，安裝時不要靠近電路中的發熱元件，以免燒毀。

一定要串接限流電阻五、特殊二極管－－穩壓二極管+-DZ＋UZ－穩壓二極管是應用在反向擊穿區的特殊二極管。當穩壓二極管工作在反向擊穿狀態下,工作電流IZ在Izmax和Izmin之間變化時,其兩端電壓近似為常數穩定電壓正向同二極管3、穩壓二極管例：已知ui

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