第一章、二極管及其應(yīng)用建議學(xué)時(shí)：6學(xué)時(shí)（授課4學(xué)時(shí)+習(xí)題講解2學(xué)時(shí)）知識(shí)點(diǎn)了解P型和N型半導(dǎo)體、PN結(jié)；了解二極管伏安特性；理解二極管單向?qū)щ娦裕焕斫舛O管的理性模型；掌握二極管整流電路的工作原理（半波、全波）；（重點(diǎn)）掌握限幅電路的工作原理；（重點(diǎn)）了解特殊二極管的使用。重點(diǎn)在電路分析和應(yīng)用，計(jì)算為輔1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體是指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一種物質(zhì)。半導(dǎo)體材料區(qū)別于其他物質(zhì)的獨(dú)特特性有：1）光敏與熱敏特性:當(dāng)半導(dǎo)體受到外界光和熱的激發(fā)時(shí)，其導(dǎo)電能力將發(fā)生顯著變化。2）摻雜特性:在純凈的半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)，其導(dǎo)電能力也會(huì)有顯著的增加。1.1.1本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體是一種完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。但在室溫下，具有足夠能量的價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛而稱為自由電子，其在共價(jià)鍵中留下的空位，稱為空穴。當(dāng)產(chǎn)生一個(gè)自由電子的同時(shí)，都會(huì)留下一個(gè)空位，即產(chǎn)生一個(gè)空穴，所以在本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴總是成對(duì)出現(xiàn)，稱為電子-空穴對(duì)1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中，摻入5價(jià)元素磷（或砷、銻等）就形成N型半導(dǎo)體。自由電子數(shù)量較多，成為這種半導(dǎo)體的多數(shù)載流子，簡(jiǎn)稱多子；空穴數(shù)量較少，則是少數(shù)載流子，簡(jiǎn)稱少子P型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入微量的3價(jià)元素硼（或鋁、銦等）就形成P型半導(dǎo)體空穴是多子，自由電子是少子【思考與討論】在N型半導(dǎo)體中如果摻入足夠量的三價(jià)元素，可將其改型為P型半導(dǎo)體，對(duì)嗎？在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，溫度變化時(shí)，載流子的數(shù)量變化嗎？1.1.3PN結(jié)P區(qū)的多子（空穴）擴(kuò)散到N區(qū)，與N區(qū)的自由電子復(fù)合而消失；N區(qū)的多子（自由電子）擴(kuò)散到P區(qū)，與P區(qū)的空穴復(fù)合而消失，形成了由不能移動(dòng)的帶電離子構(gòu)成的空間電荷區(qū)，即PN結(jié)1.2半導(dǎo)體二極管1.2.1二極管結(jié)構(gòu)1.二極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)由P區(qū)引出的電極稱為陽(yáng)極（或稱正極），N區(qū)引出的電極稱為陰極（或稱負(fù)極）其箭頭方向表示正向電流的方向，即由陽(yáng)極指向陰極的方向1.2.2二極管單向?qū)щ娦远O管陽(yáng)極接電源正極，陰極接電源負(fù)極，這種情況稱為二極管正向偏置，簡(jiǎn)稱正偏稱此時(shí)的狀態(tài)為導(dǎo)通狀態(tài)二極管陽(yáng)極接電源負(fù)極，陰極接電源正極，這種情況稱為二極管反向偏置，簡(jiǎn)稱反偏。這時(shí)，電流表中顯示出很?。ㄒ话銥槲布?jí)）的電流，該電流稱為反向電流，幾乎不隨外加電壓而變化（又稱反向飽和電流）。稱此時(shí)的狀態(tài)為截止?fàn)顟B(tài)。二極管正向偏置導(dǎo)通、反向偏置截止的這種特征稱為單向?qū)щ娦?.2.3二極管的伏安特性伏安特性用流過(guò)電子元器件的電流I與它兩端電壓U的關(guān)系來(lái)描述1正向特性A點(diǎn)電壓稱為死區(qū)電壓或開(kāi)啟電壓，用Uon表示，在室溫下，硅管的Uon≈0.5V，鍺管的Uon≈0.1V。當(dāng)U＞Uon以后的正向特性曲線上升較快，二極管才真正處于導(dǎo)通狀態(tài)。二極管兩端電壓變化很小，工程上定義這一電壓為導(dǎo)通電壓，用UVD表示，通常，硅管的導(dǎo)通電壓約為0.7V，鍺管的導(dǎo)通電壓約為0.2V。2反向特性曲線左下部分表示，二極管外加反向電壓時(shí)情況，反向電流很小，管子處于反向截止?fàn)顟B(tài)，呈現(xiàn)出很大的電阻3擊穿特性當(dāng)反向電壓增大到UB后，反向電流急劇增加，這種現(xiàn)象稱為二極管的反向擊穿，發(fā)生擊穿時(shí)所加的電壓稱為反向擊穿電壓，記做UB?！緦?shí)際電路應(yīng)用】——二極管降壓電路由于二極管導(dǎo)通時(shí)有一個(gè)正向壓降，且該壓降為固定值，因此在一些電路中可以采用二極管對(duì)電壓進(jìn)行降壓以供后級(jí)電路使用。圖中三個(gè)串聯(lián)的二極管將5V電壓降到3V左右為MCU供電。

1.3二極管的應(yīng)用1.3.1二極管的電路模型理想模型認(rèn)為當(dāng)二極管具有正向偏置時(shí)導(dǎo)通，電壓為零，即當(dāng)二極管的偏置電壓大于0V，就認(rèn)為二極管導(dǎo)通，此時(shí)電流無(wú)窮大，將二極管看成短路；反向偏置時(shí)截止，電流為零，即當(dāng)二極管的偏置電壓小于0V，二極管截止，電流為0，呈現(xiàn)斷路；反向擊穿電壓為無(wú)窮大。具有這樣特性的二極管稱為理想二極管

1.3.2二極管整流電路及整流橋堆利用二極管的單向?qū)щ娦裕瑢⒔涣麟娮兂蓡蜗蛎}動(dòng)直流電壓稱為整流1.半波整流電路全波橋式整流電路1.3.3

二極管限幅電路所謂限幅電路是用來(lái)限制信號(hào)電壓范圍的電路1.二極管下限幅電路二極管上限幅電路【思考與討論】1.4

特殊二極管1.4.1

穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管是通過(guò)半導(dǎo)體特殊工藝處理后，使它具有陡峭的反向擊穿特性的二極管，穩(wěn)壓二極管又稱為齊納二極管穩(wěn)壓管穩(wěn)壓的原理，實(shí)際上是利用穩(wěn)壓管在反向擊穿后，在一定的電流范圍內(nèi)，端電壓基本不變的特點(diǎn)而實(shí)現(xiàn)的。為保證穩(wěn)壓作用所需的流過(guò)穩(wěn)壓二極管的最小穩(wěn)定工作電流為IZmin，為防止電流過(guò)大從而造成損壞所容許的流過(guò)穩(wěn)壓二極管的最大穩(wěn)定工作電流為IZmax。在IZmin到IZmax變化時(shí)，電壓變化很小，基本不變，起到了穩(wěn)壓的效果?！舅伎寂c討論】現(xiàn)有兩只穩(wěn)壓管，它們的穩(wěn)定電壓分別為5V和8V，正向?qū)妷簽?.7V。試問(wèn)（1）若將它們串聯(lián)相接，則可得到幾種穩(wěn)壓值？各為多少？（2）若將它們并聯(lián)相接，則又可得到幾種穩(wěn)壓值？各為多少？1.4.2

發(fā)光二極管光二極管簡(jiǎn)稱LED，是一種將電能轉(zhuǎn)換為光能的半導(dǎo)體器件【實(shí)際電路應(yīng)用】——保險(xiǎn)絲熔斷指示電路發(fā)光二極管主要用于指示電路，當(dāng)保險(xiǎn)絲管FU完好時(shí)，綠色發(fā)光二極管LED2亮，由于VD1和LED2的共同作用，使LED1兩端等電位，故紅色發(fā)光二極管LED1不亮。當(dāng)保險(xiǎn)絲管FU熔斷后，LED2因無(wú)電壓熄滅，LED1由于VD1和R的共同作用而發(fā)光。根據(jù)燈的亮滅可判斷保險(xiǎn)絲管FU是否熔斷。知識(shí)梳理與總結(jié)半導(dǎo)體是導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一種材料，其晶體結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電機(jī)理與金屬有很大不同，并具有光敏、熱敏和摻雜特性。二極管的基本結(jié)構(gòu)就是PN結(jié)，PN結(jié)是由雜質(zhì)半導(dǎo)體，即P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體有機(jī)結(jié)合而形成的。二極管具有單向?qū)щ娦?。二極管的伏安特性（曲線），即電流隨電壓變化而變化的特性（曲線）。形象地反映出二極管的工作狀