電工電子技術(shù)

教學(xué)課件

(模塊6常用半導(dǎo)體器件)

丁衛(wèi)民編單元6二極管一、半導(dǎo)體及PN結(jié)1.半導(dǎo)體（1）導(dǎo)體

導(dǎo)電性能好的物質(zhì)，諸如金屬銅、鋁和鐵之類。（2）絕緣體

幾乎不能導(dǎo)電，諸如橡膠、陶瓷、塑料、石英等。（3）半導(dǎo)體

導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為半導(dǎo)體，如四價(jià)元素硅、鍺、硒等都是常用的材料。2.純凈半導(dǎo)體純凈半導(dǎo)體也稱本征半導(dǎo)體，是由一種原子構(gòu)成的半導(dǎo)體。純凈半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，常溫下，核外電子不易參與導(dǎo)電，導(dǎo)電能力很差。3.摻雜半導(dǎo)體

如果在純凈的半導(dǎo)體中摻入少量雜質(zhì)元素，其導(dǎo)電能力也會(huì)顯著增強(qiáng)。由于摻雜的方式不同，可構(gòu)成兩種半導(dǎo)體，即N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體：內(nèi)部自由電子（帶負(fù)電）濃度高，主要靠電子導(dǎo)電。P型半導(dǎo)體：

內(nèi)部空穴（帶正電）濃度高，主要靠空穴導(dǎo)電。4.PN結(jié)及其單向?qū)щ娦裕?）PN結(jié)的形成在一塊半導(dǎo)體芯片上（如硅或鍺），通過不同的摻雜工藝，使其一邊形成N型半導(dǎo)體，另一邊形成P型半導(dǎo)體，在這兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體的交界面處會(huì)形成一個(gè)具有特殊性質(zhì)的薄層，這個(gè)特殊的薄層稱為空間電荷區(qū)，即PN結(jié)。（2）單向?qū)щ娦訮N結(jié)其實(shí)就是空間電荷層，具有內(nèi)部電場(chǎng)。當(dāng)不加外加電壓時(shí)，內(nèi)部電場(chǎng)和PN結(jié)兩邊載流子濃度差的擴(kuò)散作用相等而處于電平衡狀態(tài)。但當(dāng)加有外接電壓時(shí)，平衡被打破，將有不同大小的電流通過PN結(jié)。

當(dāng)電壓按下圖(a)中正負(fù)極性所加時(shí)（稱電壓正向偏置），這時(shí)電流很大，認(rèn)為PN結(jié)導(dǎo)通。

當(dāng)電壓按下圖(b)中正負(fù)極性所加時(shí)（稱電壓反向偏置），這時(shí)電流很?。s為零），認(rèn)為PN結(jié)截止（不通）。所以，PN結(jié)的特性是單方向?qū)娏?，即單向?qū)щ娦?。PN結(jié)的特性歸納為：

正向?qū)?，反向截止，單向?qū)щ娦浴?/p>

二、半導(dǎo)體二極管（1）結(jié)構(gòu)及符號(hào)在一個(gè)PN結(jié)的兩側(cè)分別引出電極引線，用管殼封裝就制成半導(dǎo)體二極管。其管芯就是一個(gè)PN結(jié)。（2）特性

二極管具有PN結(jié)所具備的特性，即二極管的特性歸納為：正向?qū)ǎ聪蚪刂?，單向?qū)щ娦远O管按芯片材料的不同，可分為硅二極管和鍺二極管兩種。（3）二極管的特性曲線①

正向特性

從正向曲線知，當(dāng)加于二極管兩端的正向偏置電壓很小且小于某一數(shù)值時(shí)，二極管中的正向電流很小，近似為零，這一電壓值稱為死區(qū)電壓，硅管約為0.5V，鍺管約為0.2V。當(dāng)正向偏置電壓超過死區(qū)電壓后，二極管開始導(dǎo)通，正向電流隨電壓增大而迅速增大。二極管導(dǎo)通后，電流在一定范圍內(nèi)變化，二極管的正向?qū)妷?正向管壓降)幾乎維持不變，常溫下，硅管的正向管壓降約為0.7V，鍺管約0.3V。②反向特性當(dāng)二極管兩端加上反向電壓時(shí)，當(dāng)反向偏置電壓小于某一數(shù)值時(shí)，只有極小的反向電流，約為幾到幾十微安。反向電流大小基本恒定，不隨反向電壓的增大而增大，故稱為反向飽和電流，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)反向偏置電壓超過某一數(shù)值時(shí)，反向電流突然急劇增加，管子不再截止而失去單向?qū)щ娦?，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿，對(duì)應(yīng)的反向偏置電壓稱為為反向擊穿電壓。二極管一旦擊穿，由于電流、電壓值均很大，將使管子過熱而損壞。所以在使用二極管時(shí)，所加反向電壓應(yīng)遠(yuǎn)小于其反向擊穿電壓，以保證二極管可靠工作。實(shí)際中，常將二極管視為理想二極管，即忽略管壓降和反向飽和電流，認(rèn)為：二極管正向?qū)〞r(shí)，正向壓降為0，相當(dāng)于開關(guān)閉合；在二極管反向截止時(shí)，反向電壓為0，相當(dāng)于開關(guān)斷開，即具備開關(guān)作用。三、特殊二極管1.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管是用特殊工藝制作的，它工作在反向擊穿區(qū)，利用它反向擊穿時(shí)電流增加而電壓則保持恒定的特性來穩(wěn)定電壓。如圖，它通常工作在反向擊穿特性的A、B點(diǎn)之間。當(dāng)通過穩(wěn)壓管的反向電流I在Izmin<IZ<Izmax之間變化時(shí)，兩端電壓UZ基本保持穩(wěn)定，穩(wěn)壓管正是利用這一點(diǎn)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作用。穩(wěn)壓管被反向擊穿，但不一定損壞，只要限制流過管子的反向電流就可保證不因過熱而損壞。2.發(fā)光二極管發(fā)光二極管（簡稱LED）是一種把電能轉(zhuǎn)換成光能的發(fā)光元件。當(dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓時(shí)，它能發(fā)出一定顏色的光。光的顏色取決于制作二極管的材料，不同的材料可使二極管發(fā)紅光、綠光、黃光等。3.光電二極管

光電二極管是