《电子技术基础教学内容.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子技术基础教学内容.ppt（105页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、电子技术基础2.1 半导体二极管半导体二极管半导体的导电特性：半导体的导电特性：半导体的导电特性：半导体的导电特性：(可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。掺杂性掺杂性掺杂性掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变能力明显改变能力明显改变能力明显改变(可做成各种不同用途的半导可做成各种不同用途的半导可做成各种不同用途的半导可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。体器件，
2、如二极管、三极管和晶闸管等）。体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。光敏性：光敏性：光敏性：光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化 (可做可做可做可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等管、光敏三极管等管、光敏三极管等管、光敏三极管等)。热敏性：热敏性：热敏性：热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境
3、温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强l在T T=0和没有外界激发时，没有可以自由运动的带电粒子载流子，这时它相当于绝缘体。例如高纯度半导体材料硅、锗都是单晶体结构。如图所示分别为锗和硅的原子结构示意图。2.1.1本征半导体本征半导体 完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。l在硅、锗制成单晶体后，最外层的4个价电子不仅受自身原子核的束缚，还与其相邻的4个原子核相互吸引，2个相邻原子之间有1对价电子，称为共价键结
4、构。l半导体共价键中的价电子并不像绝缘体中的电子被束缚得那么紧，在室温300K时，由于热激发，就会使一些价电子获得足够的能量挣脱共价键的束缚，成为自由电子。这种现象称为本征激发。在电子挣脱共价键的束缚成为自由电子后，共价键就留下1个空位，这个空位叫做空穴。显然，空穴带有正电荷。当温度越高时，电子空穴就越多；电子空穴的热运动是杂乱无章的，对外不显电性。2.1.12.1.1 本征半导体本征半导体本征半导体本征半导体晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构共价健共价健共价键中的两个
5、电子，称为共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为价电子价电子价电子价电子。Si Si Si Si价电子价电子 Si Si Si Si价电子价电子 价电子在获得一定能量（温价电子在获得一定能量（温价电子在获得一定能量（温价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣度升高或受光照）后，即可挣度升高或受光照）后，即可挣度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为脱原子核的束缚，成为脱原子核的束缚，成为脱原子核的束缚，成为自由电自由电自由电自由电子子子子（带负电），同时共价键中（带负电），同时共价键中（带负电），同时共价键中（带负电），同时共价键中留下一个空位
6、，称为留下一个空位，称为留下一个空位，称为留下一个空位，称为空穴空穴空穴空穴（带（带（带（带正电）正电）正电）正电）。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。空穴空穴 温度愈高，晶体中产生的温度愈高，晶体中产生的温度愈高，晶体中产生的温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。自由电子便愈多。自由电子便愈多。自由电子便愈多。自由电子自由电子 在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，在外电场的作用下，空穴吸引相
7、邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。当于正电荷的移动）。当于正电荷的移动）。当于正电荷的移动）。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流电流电流电流
8、 (1)(1)自由电子作定向运动自由电子作定向运动自由电子作定向运动自由电子作定向运动 电子电流电子电流电子电流电子电流 (2)(2)价电子递补空穴价电子递补空穴价电子递补空穴价电子递补空穴 空穴电流空穴电流空穴电流空穴电流注意：注意：注意：注意：(1)(1)本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；其导电性能很差；其导电性能很差；其导电性能很差；(2)(2)温度愈高，温度愈高，温度愈高，温度愈高，载流子的数目愈多载流子的数目愈多载流子的数目愈多载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈半导体的导电性能也就愈半导体的
9、导电性能也就愈半导体的导电性能也就愈好。好。好。好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体
10、中载定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。流子便维持一定的数目。流子便维持一定的数目。流子便维持一定的数目。2.1.2 2.1.2 杂质半导体杂质半导体杂质半导体杂质半导体 掺杂后自由电子数目大量掺杂后自由电子数目大量掺杂后自由电子数目大量掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这增加，自由电子导电成为这增加，自由电子导电成为这增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，种半导体的主要导电方式，种半导体的主要导电方式，种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或称为电子半导体或称为电子半导体或称为电子半
11、导体或N N型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素 Si Si Si Sip+多余多余电子电子磷原子磷原子在常温下即可变为自在常温下即可变为自由电子由电子失去一个电子变失去一个电子变为正离子为正离子 在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂质形成杂质形成杂质形成杂质半导体。半导体。半导体。半导体。在在在在N N 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中自由电子是多数自由电子是多数自由电子是多数自由电子是多数载流子，空穴
12、是少数载流子。载流子，空穴是少数载流子。载流子，空穴是少数载流子。载流子，空穴是少数载流子。掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称导体的主要导电方式，称导体的主要导电方式，称导体的主要导电方式，称为空穴半导体或为空穴半导体或为空穴半导体或为空穴半导体或 P P型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素 Si Si Si Si 在在在在 P P 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中空穴是多数载空穴
13、是多数载空穴是多数载空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。流子，自由电子是少数载流子。流子，自由电子是少数载流子。流子，自由电子是少数载流子。B硼原子硼原子接受一个电子接受一个电子接受一个电子接受一个电子变为负离子变为负离子变为负离子变为负离子空穴空穴无论无论无论无论N N型或型或型或型或P P型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。（1）N型半导体型半导体l在本征半导体中（如硅、锗中）掺入少量的5价元素杂质，如磷、锑、砷等，磷原子有5个价电子，它的4个价电子与相邻的硅组成共价键后，还多余1个价电
14、子，多余的价电子很容易受激发成为自由电子。掺入的磷元素越多，则自由电子就越多。l由于磷原子在硅晶体中给出了1个多余的电子，称磷为施主杂质，或N型杂质。但在产生自由电子的同时并不产生新的空穴，因此在N型半导体中，自由电子数远大于空穴数。这样的一种半导体将以自由电子导电为主，所以自由电 子称为多数载流子，而空穴称为少数载流 子。l在本征半导体中（如硅、锗中）掺入少量的3价元素杂质，如硼、铟等，硼原子最外层只有3个价电子，它与周围硅原子组成共价键时，因缺少1个价电子，在晶体中就留有1个空穴，空穴数量增多，自由电子则相对很少。如图所示。由于硼原子在硅晶体中能接受电子，故称硼为受主杂质，或P型杂质。在产
15、生空穴的同时并不产生新的自由电子，因此在P型半导体中，空穴数远大于自由电子数。在这种半导体中以空穴导电为主，故空穴为多数载流子，而自由电子为少数载流子。注意不论是N型半导体还是P型半导体都是电中性，对外不显电性。（2）P型半导体型半导体P型型半半导导体体 PN结结的的形形成成 PN结的形成结的形成l当P型半导体和N型半导体接触后，在交界面处由于载流子的扩散运动，P区的空穴向N区扩散，N区的电子向P区扩散。在P区和N区的接触面上就产生了正、负离子层。N区一侧失去自由电子剩下正离子，P区一侧失去空穴剩下负离子，这个区域称为空间电荷区，即PN结。同时形成一个由N区指向P区的内电场，内电场对扩散运动起
16、阻碍作用，电子和空穴的扩散运动随着内电场的增强而逐渐减弱，最后达到动态的平衡。PNPNPNPN结及其单向导电性结及其单向导电性结及其单向导电性结及其单向导电性2.1 半导体二极管2.1.3 PN2.1.3 PN结结结结1.1.PN PN PN PN结的形成结的形成结的形成结的形成多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型半导体 内电场越强，漂移运动越内电场越强，漂移运动越内电场越强，漂移运动越内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变强，而漂移使空间电荷区变强，而漂移使空间电荷区
17、变强，而漂移使空间电荷区变薄。薄。薄。薄。扩散的结果使空间扩散的结果使空间电荷区变宽。电荷区变宽。扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移这一对相反的这一对相反的这一对相反的这一对相反的运动最终达到运动最终达到运动最终达到运动最终达到动态平衡，空动态平衡，空动态平衡，空动态平衡，空间电荷区的厚间电荷区的厚间电荷区的厚间电荷区的厚度固定不变。度固定不变。度固定不变。度固定不变。+动画动画形成空间电荷区形成空间电荷区lPN结单向导电性结单向导电性lPN结在使用时总是加一定的电压,若PN结外加正向电压(P区的电位高于N区的电位),称为正向偏置,简称正偏。这时PN结外电场与内电场方向相反，PN结变窄，
18、则P区的多数载流子空穴和N区的多数载流子自由电子在回路中形成较大的正向电流IF，使PN结正向导通。这时PN结呈低电阻状态。l若PN结外加反向电压（P区的电位低于N区的电位），称为反向偏置，简称反偏。这时外加电场与内电场方向相同，使内电场增强，PN结变厚，多数载流子运动难以进行，而P区的少数载流子自由电子和N区的少数载流子空穴在回路中形成极小的反向电流IR，称PN结反向截止。这时PN结呈高阻状态。2.1 半导体二极管l由此可知，PN结正向偏置时，呈导通状态；反向偏置时，呈截止状态。这就是PN结的单向导电性。另外在室温下，少数载流子形成的反向电流虽然很小，但它随温度的上升而明显增加，使用时要特别注
19、意。图图 PN结的单向导电性结的单向导电性（a）加正向电压时导通；（）加正向电压时导通；（b）加反向电压时截止）加反向电压时截止2.1 半导体二极管2 PN2 PN结的单向导电性结的单向导电性结的单向导电性结的单向导电性 (1)PN (1)PN 结加正向电压结加正向电压结加正向电压结加正向电压（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场IF 内电场被削内电场被削内电场被削内电场被削弱，多子的扩弱，多子的扩弱，多子的扩弱，多子的扩散加强，形成散加强，形成散加强，形成散加强，形成较大的扩散电较大的扩散电较大的扩散电较大的扩散电流。流。流
20、。流。PN PN 结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，PNPN结变窄，正向电流较大，正向结变窄，正向电流较大，正向结变窄，正向电流较大，正向结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，电阻较小，电阻较小，电阻较小，PNPN结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。内电场内电场PN+PN PN 结变宽结变宽结变宽结变宽(2)PN(2)PN 结加反向电压结加反向电压结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）外电场外电场外电场外电场 内电场被加内电场被加强，少子的漂强，少子的漂移加强，由于移加强，由于少子数量很少，少子数量很少，
21、形成很小的反形成很小的反向电流。向电流。IR P P接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正 温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。+PN PN 结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，PNPN结变宽，反向电流较小，反向电阻结变宽，反向电流较小，反向电阻结变宽，反向电流较小，反向电阻结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，较大，较大，较大，PNPN结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。内电场内电场内
22、电场内电场P PN N+l半导体二极管由一个PN结加上相应的引出端和管壳构成。它有两个电极，P区引出线称二极管的正极（又称阳极），N区引出线称二极管的负极（又称阴极）。常见二极管的外形和符号如图所示。二极管的结构二极管的结构二极管的结构二极管的结构 二极管的内部结构示意图和符号二极管的内部结构示意图和符号2.1 半导体二极管l二极管的种类很多，按结构分，常见的有点接触型和面接触型。点接触型二极管的PN结是用一根含杂质元素的金属丝压在半导体晶片上，经特殊工艺、方法处理而成，如图所示。因其结面积小，允许通过的电流小，但结电容小，工作频率高，主要用在高频检波和开关电路。面接触型二极管的PN结是用合金
23、或扩散法做成的，其结构如图所示。由于面接触型二极管的PN结结面积大，PN结电容较大，一般适于较低的频率下工作，允许通过较大电流和具有较大功率容量，主要用于整流电路。按制造材料分，常用的有硅二极管和锗二极管，其中硅二极管的热稳定性比锗二极管好得多。按用途分，常用的有普通二极管、整流二极管、检波二极管、稳压二极管、光电二极管、开关二极管等等。2.1 半导体二极管常见二极管的结构和符号常见二极管的结构和符号（a）点接触型；（）点接触型；（b）面接触型；（）面接触型；（c）符号）符号 2.1 半导体二极管1 1、基本结构基本结构基本结构基本结构(a)(a)点接触型点接触型点接触型点接触型(b)(b)面
24、接触型面接触型面接触型面接触型 结面积小、结结面积小、结结面积小、结结面积小、结电容小、正向电电容小、正向电电容小、正向电电容小、正向电流小。用于检波流小。用于检波流小。用于检波流小。用于检波和变频等高频电和变频等高频电和变频等高频电和变频等高频电路。路。路。路。结面积大、正结面积大、正结面积大、正结面积大、正向电流大、结电向电流大、结电向电流大、结电向电流大、结电容大，用于工频容大，用于工频容大，用于工频容大，用于工频大电流整流电路。大电流整流电路。大电流整流电路。大电流整流电路。(c)(c)平面型平面型平面型平面型 用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。用
25、于集成电路制作工艺中。PNPN结结面积可大可小，用于结结面积可大可小，用于结结面积可大可小，用于结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。高频整流和开关电路中。高频整流和开关电路中。高频整流和开关电路中。2.1.4半导体二极管半导体二极管阴极引线阴极引线阳极引线阳极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层P型硅型硅N 型硅型硅(c)平面型平面型金属触丝金属触丝阳极引线阳极引线N 型锗片型锗片阴极引线阴极引线外壳外壳(a )点接触型点接触型铝合金小球铝合金小球N型硅型硅阳极引线阳极引线PN 结结金锑合金金锑合金底座底座阴极引线阴极引线(b )面接触型面接触型二极管的结构和符号示意图二极管的结构和符号示
26、意图二极管的结构和符号示意图二极管的结构和符号示意图阴极阴极阳极阳极(d )符号符号D2.2.伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性硅管硅管硅管硅管0.5V,0.5V,锗锗锗锗管管管管0 0.1V.1V。反向击穿反向击穿电压电压U(BR)导通压降导通压降导通压降导通压降 外加电压大于死区电外加电压大于死区电外加电压大于死区电外加电压大于死区电压二极管才能导通。压二极管才能导通。压二极管才能导通。压二极管才能导通。外加电压大于反向击穿外加电压大于反向击穿外加电压大于反向击穿外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去电压二极管被击穿，失去电压二极管被击穿，失去电压二极管被击穿，失去单向导电性。单向导电性
27、。单向导电性。单向导电性。正向特性正向特性正向特性正向特性反向特性反向特性特点：非线性特点：非线性特点：非线性特点：非线性硅硅硅硅0 0 0 0.60.8V.60.8V锗锗锗锗0 0.2.20.3V0.3VUI死区电压死区电压死区电压死区电压PN+PN+反向电流反向电流反向电流反向电流在一定电压在一定电压在一定电压在一定电压范围内保持范围内保持范围内保持范围内保持常数。常数。常数。常数。l当二极管两端加正向电压时，便有正向电流通过。但当二极管承受电压很低时，还不足以克服PN结内电场对多数载流子运动的阻挡作用，因此，这时正向电流IF仍然很小，二极管呈现的电阻较大，称为死区。通常，硅材料二极管的死
28、区电压约为0.5V，锗材料二极管的死区电压为0.2V。l当外加电压超过一定电压数值UT时，外电场大大抵消了内电场，二极管的电阻变得很小，正向电流IF随外加电压的增加而显著增大。如图所示。当二极管完全导通后，正向压降基本维持不变，称为二极管的正向导通电压或门槛电压，一般硅管为0.7V,锗管为0.3V。2.1 半导体二极管1 、正向特性、正向特性l二极管加反向电压，此时外电场与内电场方向一致，只有少数载流子的漂移运动，形成反向电流IR。如图所示。反向电流IR极小，一般硅管为几微安以下，锗管较大，为几十到几百微安。这种特性称为反向截止特性。2.1 半导体二极管2、反向特性反向特性 当外加反向电压增大
29、到一定数值时，外加电场过强，可能破坏共价键而把价电子拉出，使少数载流子的数目剧增；强电场也可能引起电子与原子碰撞，产生新的电子空穴对，而引起载流子的数目急剧上升。这都将使反向电流突然剧增，这种现象称二极管反向击穿，击穿时对应的电压称为反向击穿电压UBR。如图所示。普通二极管发生反向击穿后，将会因电流过大使管子过热而造成永久性损坏，这种现象叫做热击穿。2.1 半导体二极管3、反向击穿特性反向击穿特性3 3、主要参数主要参数主要参数主要参数（1 1）最大整流电流最大整流电流最大整流电流最大整流电流 I IOMOM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。二极管长期使用时，允许流过二极管的
30、最大正向平均电流。二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。（2 2）反向工作峰值电压反向工作峰值电压反向工作峰值电压反向工作峰值电压U URWMRWM是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二极管反向击穿电压极管反向击穿电压极管反向击穿电压极管反向击穿电压U UBRBR的一半或三分之二。二极管击穿后单向的一半或三分之二。二极管击穿后单向的一半或三分之二。二极管击穿后单向的一半
31、或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。导电性被破坏，甚至过热而烧坏。导电性被破坏，甚至过热而烧坏。导电性被破坏，甚至过热而烧坏。（3 3）反向峰值电流反向峰值电流反向峰值电流反向峰值电流I IRMRM指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，说明管子的单向导电性差，说明管子的单向导电性差，说明管子的单向导电性差，I IRMRM受温度的影响，温度越高反向受温度的影响，温度越高反向受温度的影
32、响，温度越高反向受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小电流越大。硅管的反向电流较小电流越大。硅管的反向电流较小电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为硅锗管的反向电流较大，为硅锗管的反向电流较大，为硅锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。管的几十到几百倍。管的几十到几百倍。管的几十到几百倍。二极管二极管二极管二极管的单向导电性的单向导电性的单向导电性的单向导电性 （1 1）二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负负负负 ）时，
33、）时，）时，）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。正向电流较大。正向电流较大。正向电流较大。（2 2）二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正正正正 ）时，）时，）时，）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大
34、，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。反向电流很小。反向电流很小。反向电流很小。（3 3 3 3）外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。向导电性。向导电性。向导电性。（4 4 4 4）二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。流愈大。流愈大。流愈大。二极管电路分析举例二极管电路分析举例二
35、极管电路分析举例二极管电路分析举例 定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止否则，正向管压降否则，正向管压降否则，正向管压降否则，正向管压降硅硅硅硅0 0 0 0.60.7V.60.7V锗锗锗锗0 0.2.20.3V0.3V 分析方法：分析方法：分析方法：分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压的高低或所加电压的高低或所加电压的高低或所加电压U UD D的正负。的正负。的正负。的正负。若若若若 V V阳阳阳阳 VV阴阴阴阴或或或或 U UD D为
36、正为正为正为正(正向偏置正向偏置正向偏置正向偏置 )，二极管导通，二极管导通，二极管导通，二极管导通若若若若 V V阳阳阳阳 VVV阴阴阴阴 二极管导通二极管导通二极管导通二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，U UABAB=6V6V否则，否则，否则，否则，U UABAB低于低于低于低于6V6V一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为6.36.3或或或或6.7V6.7V例例1：取取取取 B B 点作参考点，断开点作参考点，断开点作参考点，断开点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极
37、二极管，分析二极管阳极二极管，分析二极管阳极二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。和阴极的电位。和阴极的电位。和阴极的电位。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。D6V12V3k BAUAB+两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起取取取取 B B 点作参考点，断开二极管，点作参考点，断开二极管，点作参考点，断开二极管，点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。分析二极管阳极和阴极的电位。分析二极管阳极和阴极的电位。分析二极管阳极和阴极的电位。V V1 1阳阳阳阳
38、=6 V6 V，V V2 2阳阳阳阳=0 V=0 V，V V1 1阴阴阴阴 =V V2 2阴阴阴阴=12 V12 VU UD1D1=6V=6V，U UD2D2=12V=12V U UD2D2 U UD1D1 D D2 2 优先导通，优先导通，优先导通，优先导通，D D1 1截止。截止。截止。截止。若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，U UABAB =0 V=0 V例例2:D D1 1承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为6 V6 V流过流过流过流过 D D2 2 的电流为的电流为的电流
39、为的电流为求：求：求：求：U UABAB 在这里，在这里，在这里，在这里，D D2 2 起钳起钳起钳起钳位作用，位作用，位作用，位作用，D D1 1起隔离起隔离起隔离起隔离作用。作用。作用。作用。BD16V12V3k AD2UAB+u ui i 8V 8V，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路 u uo o=8V=8V u ui i 8V 8V，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路 u uo o=u ui i已知：已知：已知：已知：二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出二极
40、管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出 u uo o 波形。波形。波形。波形。8V8V例例例例3 3：二极管的用途：二极管的用途：二极管的用途：二极管的用途：整流、检波、整流、检波、整流、检波、整流、检波、限幅、钳位、开限幅、钳位、开限幅、钳位、开限幅、钳位、开关、元件保护、关、元件保护、关、元件保护、关、元件保护、温度补偿等。温度补偿等。温度补偿等。温度补偿等。u ui i18V18V参考点参考点参考点参考点二极管阴极电位为二极管阴极电位为二极管阴极电位为二极管阴极电位为 8 V8 VD D8V8VR Ru uo ou ui i+（1 1）符号符号符号符号 UZIZIZM UZ IZ（2
41、2）伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性 稳压管正常工作时稳压管正常工作时稳压管正常工作时稳压管正常工作时加反向电压加反向电压加反向电压加反向电压使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻 稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两电流变化很大，但其两电流变化很大，但其两电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用端电压变化很小，利用端电压变化很小，利用端电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路此特性，稳压管在电路此特性，稳压管在电路此特性，稳压管在电路中可起稳压作用。中可起稳压作用。中可起稳压作用。中可起稳压作用。_+UI
42、O2.1.5 2.1.5 特殊二极管特殊二极管特殊二极管特殊二极管1 1、稳压二极管、稳压二极管、稳压二极管、稳压二极管（3 3）主要参数主要参数主要参数主要参数1)1)1)1)稳定电压稳定电压稳定电压稳定电压U UZ Z 稳压管正常工作稳压管正常工作稳压管正常工作稳压管正常工作(反向击穿反向击穿反向击穿反向击穿)时管子两端的电压。时管子两端的电压。时管子两端的电压。时管子两端的电压。2)2)2)2)电压温度系数电压温度系数电压温度系数电压温度系数 环境温度每变化环境温度每变化环境温度每变化环境温度每变化1 1 1 1 C C引起引起引起引起稳压值变化的稳压值变化的稳压值变化的稳压值变化的百分
43、数百分数百分数百分数。3)3)3)3)动态电阻动态电阻动态电阻动态电阻4)4)4)4)稳定电流稳定电流稳定电流稳定电流 I IZ Z、最大稳定电流、最大稳定电流、最大稳定电流、最大稳定电流 I IZMZM5)5)5)5)最大允许耗散功率最大允许耗散功率最大允许耗散功率最大允许耗散功率 P PZM ZM=U UZ Z I IZMZMr rZ Z愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。l光电二极管又称光敏二极管，是一种将光信号转换成电信将光信号转换成电信号号的特殊二极管。它的反向电流随光照强度的增加而上升，通常在管壳备
44、有一个玻璃窗口以接受光照。其外形和符号如图所示。l光电二极管工作在反向偏置状态。当管壳上的玻璃窗口无光照时，反向电流很小，称为暗电流；有光照时反向电流很大，称为亮电流，且光照越强，亮电流越大。如果在外电路接上负载，便可获得随光照强弱而变化的电信号。是光电二极管的基本应用电路，无光照时，负载RL上无电压；有光照时，亮电流在RL上转换为电压输出，从而实现光电转换。2.2.光电二极管光电二极管光电二极管光电二极管2.2.光电二极管光电二极管光电二极管光电二极管反向电流随光照强度的增加而上升。反向电流随光照强度的增加而上升。反向电流随光照强度的增加而上升。反向电流随光照强度的增加而上升。I IU U
45、照度增加照度增加照度增加照度增加符号符号符号符号发光二极管发光二极管发光二极管发光二极管有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管类似，正向电压较一般二极管高，电流为几管类似，正向电压较一般二极管高，电流为几管类似，正向电压较一般二
46、极管高，电流为几管类似，正向电压较一般二极管高，电流为几 几十几十几十几十mAmA光电二极管光电二极管光电二极管光电二极管发光二极管发光二极管发光二极管发光二极管l光电二极管使用时应注意：l 保证光电二极管的反偏电压不小于5V，否则光电流和光强度不呈线性关系；l 保持光电二极管的管壳清洁，否则光电灵敏度会下降。光电二极管的外形及符号光电二极管的外形及符号（a）外形；（）外形；（b）符号）符号 光电二极管的基本应用电路光电二极管的基本应用电路2.2.光电二极管光电二极管光电二极管光电二极管 发光二极管是一种将电能转换成光能的元器件，简写成LED（Light Emitting Diode）。通常用
47、元素周期表中、族元素的化合物，如砷化镓、磷化镓等制成。发光二极管和普通二极管相似，也是由一个PN结构成，发光二极管正向导通时，由于空穴和电子的直接复合而放出能量，发出一定波长的可见光，由于光的波长不同，颜色也不相同。常见的发光二极管有红、绿、黄等颜色。下图为发光二极管的外形和符号。3 3、发光二极管、发光二极管、发光二极管、发光二极管l发光二极管正向偏置并达到一定电流时就会发光。工作电流在1030mA时，正向压降为23V。通常管脚引线较长的为正极，较短的为负极。当管壳上有凸起的标志时，靠近标志的管脚为正极。发光二极管的外形及符号发光二极管的外形及符号（a）外形；（）外形；（b）符号）符号3 3
48、、发光二极管、发光二极管、发光二极管、发光二极管l使用发光二极管时也要串入限流电阻，避免流过的电流太大。改变电流的大小还可以改变发光的亮度。图a是常用的直流驱动电路。限流电阻R可按下式计算：l式中UF为LED的正向电压，约为2V；IF为正向工作电流，可从产品手册中查得。用交流电源驱动时，图b所示。此时，在计算限流电阻R时仍用上式，不过上式中的U是交流电压的有效值，二极管D可避免LED承受高的反向电压。3 3、发光二极管、发光二极管、发光二极管、发光二极管l发光二极管除可单个使用外，也常做成七段式或矩阵式，工作电流一般为几毫安到几十毫安之间。LED的反向击穿电压一般大于5V，但为使器件长时间稳定
49、而又可靠地工作，安全使用电压选择在5V以下。LED的驱动电路的驱动电路（a）直流驱动；（）直流驱动；（b）交流驱动）交流驱动3 3、发光二极管、发光二极管、发光二极管、发光二极管 变容二极管是利用PN结的电容效应工作的，即空间电荷区内没有载流子，起着绝缘介质的作用，PN结类似一个平板电容器。它的电容量一般为几十皮法至几百皮法，且随反偏电压（030V）的升高而减小（约15倍）。因此变容二极管是工作在反向偏置状态，其符号如图所示。l变容二极管的常见用途是 作为调谐电容使用，例如 在电视机的频道选择器中，利用它来微调选择电台的 频道。变容二极管的符号变容二极管的符号4 4、变容二极管、变容二极管、变
50、容二极管、变容二极管2.2 半导体三极管半导体三极管2.2.1 2.2.1 三极管基本结构三极管基本结构三极管基本结构三极管基本结构NNP基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极NPNNPN型型型型BECB BE EC CPNPPNP型型型型P PP PN N基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极符号：符号：符号：符号：BECIBIEICBECIBIEICNPNNPN型三极管型三极管型三极管型三极管PNPPNP型三极管型三极管型三极管型三极管部分三极管的外型部分三极管的外型l三极管根据基片的材料不同，分为锗管和硅管两大类，目前国内生产的硅管多为