模塊5模擬電路基礎(chǔ)5.1二極管認(rèn)知5.1.1半導(dǎo)體及其主要特性

典型的半導(dǎo)體材料有硅Si和鍺Ge以及砷化鎵GaAs。1)本征半導(dǎo)體

完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體材料稱為本征半導(dǎo)體。

本征半導(dǎo)體中存在兩種導(dǎo)電粒子

帶負(fù)電的自由電子

帶正電的空穴

在外電場(chǎng)的作用下自由電子和空穴作定向移動(dòng)形成電流，統(tǒng)稱載流子。1)本征半導(dǎo)體

本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴相伴產(chǎn)生，數(shù)目相同，這種物理現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。

在常溫下本征激發(fā)產(chǎn)生的自由電子和空穴很少，本征半導(dǎo)體導(dǎo)電性能比較差。2)雜質(zhì)半導(dǎo)體

在本征半導(dǎo)體中加入微量雜質(zhì)，導(dǎo)電性能將大大提高，這是半導(dǎo)體的摻雜特性。根據(jù)摻入雜質(zhì)不同，可制成兩大類型的雜質(zhì)半導(dǎo)體，①P型半導(dǎo)體——本征半導(dǎo)體中加入微量的三價(jià)元素構(gòu)成，如硼等

(空穴型半導(dǎo)體)空穴為多數(shù)載流子，自由電子為少數(shù)載流子,②N型半導(dǎo)體——本征半導(dǎo)體中加入微量的五價(jià)元素構(gòu)成，如磷等

(電子型半導(dǎo)體)電子為多數(shù)載流子，空穴為少數(shù)載流子

3)PN結(jié)

采用摻雜工藝，通過擴(kuò)散作用，將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊半導(dǎo)體（通常是硅或鍺）基片上，在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)。

(2)PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

在PN結(jié)兩端加上不同極性的電壓，PN結(jié)會(huì)呈現(xiàn)出不同的導(dǎo)電性能

PN結(jié)外加正向電壓內(nèi)電場(chǎng)被削弱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成較大的正向電流PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)(2)PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

在PN結(jié)兩端加上不同極性的電壓，PN結(jié)會(huì)呈現(xiàn)出不同的導(dǎo)電性能

PN結(jié)外加反向電壓內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)難以進(jìn)行呈高阻特性PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)(2)PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)正偏導(dǎo)通，反偏截止的特性，稱為其單向?qū)щ娦浴?dǎo)電方向是由P區(qū)指向N區(qū)。5.1.2二極管基本知識(shí)1)二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)

二極管由一個(gè)PN結(jié)加上兩個(gè)接觸電極、引線和管殼構(gòu)成。二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)如圖所示。

常用二極管的符號(hào)1)二極管的分類(1)按制造工藝分：點(diǎn)接觸型二極管、面接觸型二極管、平面型二極管等(2)按材料分可分：硅管和鍺管。(3)按用途分：檢波管、整流管、穩(wěn)壓管、開關(guān)管、發(fā)光管等。1)二極管的分類3)二極管的伏安特性二極管的伏安特性曲線（1)正向特性二極管正向偏置是指二極管正極接高電位（電源正極），負(fù)極接低電位（電源負(fù)極）。當(dāng)外加正向電壓大于死區(qū)電壓時(shí)，二極管導(dǎo)通。

（鍺管約為0.2V，硅管約為0.5V)

二極管正向?qū)ê?，正向電壓變化范圍很小，近似恒壓特性。（鍺管約為0.3V，硅管約為0.7V)

正向?qū)ǖ亩O管相當(dāng)于一個(gè)接通的開關(guān)。（2)反向特性二極管反向偏置是指二極管正極接低電位（電源正極），負(fù)極接高電位（電源負(fù)極）。加反向電壓時(shí)，反向電流很小，而且在一定范圍內(nèi)基本不隨反向電壓的變化而變化，二極管截止。

反向截止的二極管相當(dāng)于一個(gè)斷開的開關(guān)。綜上所述，二極管具備PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，正向?qū)ā⒎聪蚪刂?/p>

（3)二極管的主要參數(shù)：①最大整流電流IFM允許通過二極管平均電流的最大值。正常工作時(shí)通過二極管的電流應(yīng)該小于IFM，否則二極管可能會(huì)因過熱而損壞。②最大反向作電壓URM允許加在二極管兩端反向電壓的最大值（一般情況下URM約為擊穿電壓的一半），正常工作時(shí)二極管兩端所加電壓最大應(yīng)小于URM，否則二極管將會(huì)反向擊穿損壞。③最大反向電流IRM。在最大反向電壓下的反向電流。此值越小，二極管的單向?qū)щ娦阅茉胶?，工作越穩(wěn)定。

5.1.3二極管的檢測(cè)1)判別二極管的極性萬用表置于“R×1k”擋，兩表筆分別接到二極管的兩端，如果測(cè)得的電阻值較小，則為二極管的正向電阻，這時(shí)與黑表筆接的是二極管正極。2)檢測(cè)二極管的好壞(1)如果二極管的正、反向電阻應(yīng)相差很大，且反向電阻接近于無窮大（∞），則表示該二極管的單向?qū)щ娦阅芎茫?2)如果某二極管正、反向電阻均為無窮大（∞），說明該二極管內(nèi)部斷路損壞；如果正、反向電阻均為0，說明該二極管已被擊穿短路；(3)如果正、反向電阻相差不大，說明該二極管質(zhì)量太差，不宜使用。2)檢測(cè)二極管的好壞(1)如果二極管的正、反向電阻應(yīng)相差很大，且反向電阻接近于無窮大（∞），則表示該二極管的單向?qū)щ娦阅芎茫?2)如果某二極管正、反向電阻均為無窮大（∞），說明該二極管內(nèi)部斷路損壞；如果正、反向電阻均為0，說明該二極管已被擊穿短路；(3)如果正、反向電阻相差不大，說明該二極管質(zhì)量太差，不宜使用。2)檢測(cè)二極管的好壞(1)如果二極管的正、反向電阻應(yīng)相差很大，且反向電阻接近于無窮大（∞），則表示該二極管的單向?qū)щ娦阅芎茫?2)如果某二極管正、反向電阻均為無窮大（∞），說明該二極管內(nèi)部斷路損壞；如果正、反向電阻均為0，說明該二極管已被擊穿短路；(3)如果正、反向電阻相差不大，說明該二極管質(zhì)量太差，不宜使用。5.1.4常見的二極管1)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓管的反向擊穿特性曲線非常陡峭。在反向擊穿區(qū)，反向擊穿電流在較大范圍內(nèi)變化時(shí)，管子兩端的電壓變化范圍卻很小。穩(wěn)壓二極管就是利用其反向擊穿特性進(jìn)行穩(wěn)壓的。穩(wěn)壓二極管必須工作在反向擊穿狀態(tài)。即其正極應(yīng)接被穩(wěn)定電壓的負(fù)極，其負(fù)極應(yīng)接被穩(wěn)定電壓的正極。2)發(fā)光二極管發(fā)光二極管（LED）是將電能轉(zhuǎn)換成光能的半導(dǎo)體器件，廣泛應(yīng)用于儀表、儀器、計(jì)算機(jī)、電氣設(shè)備作電源信號(hào)指示；音響設(shè)備調(diào)諧和電平指示；廣告顯示屏顯示等。其優(yōu)點(diǎn)是體積小，耗電量低，使用壽命長(zhǎng)，光轉(zhuǎn)換率高，可靠性高，驅(qū)動(dòng)電壓低，穩(wěn)定性好，通過調(diào)制電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱等。發(fā)光二極管的工作電壓采用正向電壓。3)光電二極管