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1、第１章 二极管及其应用12１.１ 二极管的识别１.２ 二极管的应用返回１.１ 二极管的识别二极管又称晶体二极管(diode),是一种用半导体材料制成的具有单向导电特性的二端元件,在电子电路中广泛用于整流、检波、限幅、稳压等电路.１.１.１ 二极管的结构１?二极管的结构及电路符号半导体二极管是由一个PN结加上相应的电极引出线,并用管壳封装而成,结构如图１.１(a)所示.由P型区引出的电极称为阳极(或正极＋),N型区引出的电极称为阴极(或负极－).二极管在电路中的图形符号如图１.１(b)所示,文字符号用VD表示.常见二极管的外形如图１.１(c)所示.下一页
2、返回１.１ 二极管的识别２?半导体的基本知识自然界中的各种物质,按导电能力划分为导体、绝缘体、半导体三类,半导体导电能力介于导体和绝缘体之间.在电子器件中,用得最多的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge).半导体具有热敏性、光敏性和掺杂性的特点.１)本征半导体本征半导体是一种纯净的、不含有任何杂质的、具有晶体结构的半导体.纯净的硅和锗都是四价元素,其最外层原子轨道上具有四个价电子,每个原子的四个价电子不仅受自身原子核的束缚,还与周围相邻的４个原子发生联系,形成共价键结构,如图１.２所示.上一页下一页返回１.１ 二极管的识别当外界温度升高或受光照时,共价键中
3、的价电子从外界获得一定的能量,少数价电子会挣脱共价键的束缚,成为自由电子,同时在原来共价键的相应位置上留下一个空位,这个空位称为空穴,如图１.３所示.本征半导体中的自由电子和空穴总是成对出现,在外加电场的作用下,它们会发生定向运动形成电流,所以都称为载流子.２)杂质半导体在纯净的四价半导体材料(主要是硅和锗)中掺入微量三价(例如硼、铝、铟等)或五价(例如磷、砷、锑等)杂质元素,半导体的导电能力就会发生显著变化,这是由于掺杂后的半导体中,增加了载流子数目.杂质半导体可分为P型半导体和N型半导体两大类.上一页下一页返回１.１ 二极管的识别(１)P型半导体.
4、在纯净的半导体中掺入少量的三价杂质元素就形成P型半导体,如图１.４所示.P型半导体的多数载流子(称多子)是空穴,少数载流子(称少子)是电子,空穴为P型半导体中形成电流的主要载流子,所以P型半导体又称为空穴半导体.(２)N型半导体.在纯净的半导体中掺入少量的五价杂质元素就形成N型半导体,如图１.５所示.N型半导体的多数载流子是自由电子,少数载流子是空穴,自由电子为N型半导体中形成电流的主要载流子,所以N型半导体又称为电子半导体.上一页下一页返回１.１ 二极管的识别(３)PN结.在一块纯净的半导体基片上,通过特殊的掺杂工艺使其一边形成P型半导体,另一边形成
5、N型半导体,那么在两种半导体的交接面,会形成一个特殊的阻挡层,称为PN结,如图１.６所示.１.１.２ 二极管的种类１?二极管的分类(１)按制造材料分:有锗(Ge)二极管、硅(Si)二极管、磷化镓(GaP)二极管和磷砷化镓(GaAsP)二极管等.(２)按照封装形式分:有塑料封装(塑封)二极管、玻璃封装(玻封)二极管、金属封装二极管和片状二极管等.上一页下一页返回１.１ 二极管的识别(３)按照功率分:大功率二极管(５A以上)、中功率二极管(１~５A)和小功率二极管(１A以下).(４)按照用途分:有普通二极管、整流二极管、稳压二极管、发光二极管、变容二极管、
6、光敏二极管和激光二极管等.２?半导体二极管的命名方法国内半导体器件的命名由五个部分组成,如图１.７所示.其型号组成部分的符号及其意义见表１.１所示.上一页下一页返回１.１ 二极管的识别１.１.３ 二极管的特性二极管的基本特性可以用流过它的电流iVD与其两端电压uVD之间的关系来描述,称伏安特性曲线,如图１.８所示,通常可以用如图１.９所示的实验电路来测试.１?正向特性二极管正向特性测试电路如图１.９(a)所示,二极管正极接直流稳压电源正极,即高电位,二极管的负极通过毫安表和限流电阻接直流稳压电源负极,即低电位,此时二极管外加“正向电压”,称为“正向偏置
7、”.测试时,调节直流稳压电源电压,观察电压表读数,使二极管两端的电压从０V开始逐渐增加,逐点测量并记录电压表和毫安表的对应数值,即可绘制出二极管正向特性曲线,如图１.８中OB段.上一页下一页返回１.１ 二极管的识别二极管正向偏置时,当两端的正向电压很小时,正向电流几乎为零,这一部分称为死区,如图１.８中０A段,相应的A点的电压称为死区电压或阈值电压,常温下硅管死区电压约为０.５V,锗管约为０.１V.当正向电压超过死区电压后,二极管开始导通,正向电流随正向电压的增大而急剧增大,管子呈现低阻状态.这时二极管的正向电流在很大的范围内变化,而二极管两端的电压却
8、基本不变,称为二极管的“正向导通压降”(硅管约为０.７V,锗管约为０.３V),如图１.８中AB
