二极管及其应用(DOC)

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二极管及其应用

教学重点

1．了解二极管的伏安特性和主要参数。

2．了解硅稳压二极管、变容二极管、发光二极管、光电二极管等各种二极管的外形特征、功能和应用。

3．能用万用表检测二极管。

4．掌握单相半波、桥式全波整流电路的组成、性能特点和电路估算。

5．了解电容滤波电路的工作原理和估算。

教学难点

1．PN结的单向导电特性。

2．整流电路和滤波电路的工作原理。

学时分配

1.1 二极管

1.1.1 半导体的奇妙特性

导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体，如硅、锗等，其导电能力受多种因素影响。

热敏特性——温度升高，导电能力明显增强。 光敏特性——光照越强，导电性能越好。

掺杂特性——掺入杂质后会改善导电性。

1.1.2 二极管结构与电路图形符号

通过实物认识各类二极管

动画：PN 结的形成

1.1.3 二极管的单向导电特性 做一做：二极管的单向导电特性

1．二极管的单向导电特性 （1）加正向电压二极管导通 （2）加反向电压二极管截止

2．二极管特性曲线

二极管两端的电压、电流变化的关系曲线，即二极管的伏安特性曲线。

演示实验：利用晶体管特性图示仪测出二极管伏安特性曲线

正极＋

VD

正极＋

负极 －

（1）正向特性

正向电压较小，这个区域常称为正向特性的“死区”。一般硅二极管的“死区”电压约为0.5V，锗二极管约为0.2V。

正向电压超过“死区”电压后，电流随电压按指数规律增长。此时，两端电压降基本保持不变，硅二极管约为0.7V，锗二极管约为0.3V。

（2）反向特性

二极管加反向电压，此时流过二极管的反向电流称为漏电流。

当加到二极管两端的反向电压超过某一规定数值时，反向电流突然急剧增大，这种现象称为反向击穿现象，该反向电压称为反向击穿电压，用U（BR）表示。

实际应用时，普通二极管应避免工作在击穿范围，否则会因电流过大而损坏管子失去单向导电性。

1.1.4二极管的使用常识

1．二极管的型号

国产二极管的型号命名规定由五部分组成（部分二极管无第五部分），国外产品依各国标准而确定。

2．二极管的主要参数

（1）最大整流电流I FM

（2）反向饱和电流I R

（3）最高反向工作电压U RM

（4）最高工作频率f M

例：利用二极管的单向导电性和导通后两端电压基本不变的特点，可以构成限幅（削波）电路来限制输出电压的幅度。图（a）所示为一单向限幅电路。

设输入电压u i =10sin ωt （V ），U s =5V ，为简化分析，常将二极管理想化，即二极管导通

时，两端电压降很小，可视为短路，相当于开关闭合，；二极管反向截止时，反向电流很小，相当于开关断开，如图所示。

这样，单向限幅电路输出电压u o 被限制在＋5V ～－10V 之间，其波形如图（b ）所示。将电路稍作改动便可做成双向限幅电路。利用二极管的这一特性，通常可将其用于电路的过电压保护。

3．二极管的检测

动画：用万用表判断二极管极性

动画：用万用表检测普通二极管的好坏

二极管正、反向电阻值检测分析

R

（a ） 单向限幅电路

u i /V －u o －

S

S

相当于开关闭合

相当于开关断开

做一做：普通二极管的识别与检测 1.1.5 其他类型二极管

1．稳压二极管

（1）稳压二极管的外形和图形符号

（2）稳压二极管的伏安特性

从图中可以看出，如果把击穿电流限制在一定的范围内，管子就可以长时间稳定工作在反向击穿电压U Z ，即稳压值。所以稳压二极管稳压时工作于反向击穿状态。

稳压二极管的类型很多，主要有2CW 、2DW 系列，如2CW15其稳定电压为7.0～8.5V 。从晶体管手册可以查到常用稳压二极管的技术参数和使用资料。

（3）稳压管二极管的检测 检测方法与普通二极管相同，但稳压二极管的正向电阻比普通二极管的正向电阻要大一些。

2．发光二极管（LED ）

（1）发光二极管的电路图形符号

发光二极管与普通二极管一样也是由PN 结构成，同样具有单向导电性。其电路图形符号和文字符号如图所示。

（b ）图形符号

（a ）稳压管外形

发光二极管实物 图形符号

发光二极管被广泛运用于电路的状态显示、信息显示、装饰工程、照明等领域。 （2）发光二极管发光时工作在正偏置状态

发光二极管两端有一个“管压降”，根据制造材料的不同而不同。

例：电路如图所示，已知某发光二极管的导通电压U L =1.6V ，正向电流为5～20mA 时才能发光。试问：

（1）开关处于何种位置时发光二极管可能发光？

（2）为使发光二极管发光，电路中R 的取值范围为多少？

解：（1）当开关断开时发光二极管才有可能发光。当开关闭合时发光二极管的端电压为零，因而不可能发光。

（2）因为I Lmin =5mA ，I Lmax =20mA ，所以

R max =

Lmin

L I U U -=

56

.16- k Ω=0.88k Ω R min =

Lmax

L I U U -=

20

6

.16- k Ω=0.22 k Ω R 的取值范围为220～880Ω

3．光电二极管

（1）光电二极管的图形符号

广泛应用于制造各种光敏传感器、光电控制器的光电二极管其外形、图形符号及文字符号如图所示。

U S （6V R

VL

（2）光电二极管在反向电压作用下，如果没有光照时，反向电流极其微弱，称为暗电流；有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为亮电流。光的强度越大，反向电流也越

大。

4．变容二极管

（1）变容二极管的电路图形符号

已被广泛用于彩色电视机的电子调谐器、直接调频、自动频率控制及倍频器等微波电路中的变容二极管电路图形符号及文字标识如图所示。

2）变容二极管工作于反向偏置状态

当给变容二极管施加反向电压时，其两个电极之间的PN 结电容大小随加到变容二极管两端反向电压大小的改变而变化，其特性相当于一个可以通过电压控制的自动微调电容器。

做一做：发光二极管电平指示电路

1.2二极管整流及滤波电路

整流电路是直流电源的核心部分，它的作用是利用二极管的单向导电性，将输入的交流电压转换为脉动的直流电压。

滤波器是将整流后的脉动直流电压转变为平滑的直流电压。

常用的整流电路有半波整流电路和桥式整流电路。

1.2.1半波整流电路

做一做：单向半波整流电路

电路图形符号

变容二极管实物图

VD

光电二极管实物

图形符号

VL

1．半波整流工作过程

（1）当输入电压u 2为正半周时，二极管VD 受正向偏置而导通，电流i L 由 a 端→VD→R L →b 端，自上而下流过R L ，在R L 上得到一个极性为上正下负的电压U L 。若不计二极管的正向压降，此期间负载上的电压U L = u 2。

（2）当u 2为负半周时，二极管VD 因反向偏置而截止，此期间无电流通过R L ，负载上的电压u L = 0。

由此可见，在交流电一个周期内，二极管有半个周期导通，另半个周期截止，在负载电阻R L 上的脉动直流电压波形是输入交流电压的一半，故称为单相半波整流。

输出电压的极性取决于二极管在电路中的连接方式，如将图中二极管反接时，输出电压的极性也将随之变反。

2．负载上的直流电压与直流电流的估算 （1）负载上的直流电压U L

U L =0.45 U 2

式中，U 2为变压器二次电压有效值。

（2）负载上的直流电流I L

I L =

L L R U =0.45L

L R U

3．整流二极管的选择 选用二极管时要求其

I F ≥I D =I L

U RM ≥2U 2

根据最大整流电流和最高反向工作电压的计算值，查阅有关半导体器件手册，选用合适的二极管型号使其额定值大于计算值。

例：有一直流负载，电阻为1.5k Ω，要求工作电流为10mA ，如果采用半波整流电路，试求电源变压器的二次电压，并选择适当的整流二极管。

解： 因为U L =R L I L =1.5×103×10×10－3V=15V 由 U L =0.45U 2 ，变压器二次电压的有效值为U 2=

45.0L U =45

.015

V ≈33V

U L

T

半波整流电路

二极管承受的最大反向电压为U RM=2U2=1.41×33 V≈47V

根据求得的参数，查阅整流二极管参数手册，可选择I FM=100mA，U RM=50V的2CZ82B 型整流二极管，或选用符合条件的其他型号二极管，如1N4001、1N4002等。

1.2.2桥式整流电路

做一做：桥式整流电路

1．桥式整流电路的工作过程

（1）当输入电压u2为正半周时，VD1、VD3导通，VD2、VD4截止，电I L如图（a）中虚线箭头所示。此电流流经负载R L时，在R L上形成了上正下负的输出电压。

（2）当u2为负半周时，VD2、VD4导通，VD1、VD3截止，电流I L如图（b）中虚线箭头所示。该电流流经R L的方向和正半周时电流流向一致，同样在R L上形成了上正下负的输出电压。

由此可见，无论u2处于正半周还是负半周，都有电流分别流过两个二极管，并以相同方向流过负载R L，是单方向的全波脉动波形。

2．负载上的直流电压与直流电流的估算

（1）负载上的直流电压U L

U L =0.9 U 2

（2）负载上的直流电流I L

I L =

L L R U =0.9L

L R U

3．整流二极管的选择

I F ≥I L /2 U RM ≥2U 2

例：有一直流负载需直流电压6V ，直流电流0.4A ，如果采用单相桥式整流电路，试求电源变压器的二次电压，并选择整流二极管的型号。

解： 由U L =0.9U 2，可得变压器二次电压的有效值为U 2=9.0L U =9

.06

V ≈6.7V 通过二极管的平均电流 I F =

21I L =2

1

×0.4A=0.2A=200mA 二极管承受的反向电压 U RM =2U 2=9.4V

根据以上求得的参数，查阅整流二极管参数手册，可选择I FM =300mA ，U RM =10V 的2CZ56A 型整流二极管，或者选用符号条件的其他型号二极管，如1N4001等。

电路评价：

半波整流电路结构简单，使用元件少，电流利用率很低，输出电压脉动大。 桥式整流电路变压器利用率高，平均直流电压高，脉动小，二极管承受反向电压低。

1.2.3滤波电路

整流电路输出脉动的直流电，其中含有很大的交流成分，为了使输出电压接近于理想

的直流电压，滤除它的交流成分，此过程称为滤波，完成这一任务的电路称为滤波电路，也称滤波器。

滤波器通常由电容器、电感器和电阻器按一定的方式组合成多种形式的滤波电路。 1．电容滤波电路

利用电容器的充、放电作用使输出电压趋于平滑。

做一做：电容滤波电路

电容滤波电路输出直流电压的估算：

半波整流电容滤波 U L ≈U 2 桥式整流电容滤波 U L ≈1.2U 2 空载时（负载R L 开路） U L ≈1.4U 2

例：一个桥式整流电容滤波电路，电源由220V 、50H Z 的交流电压经变压器降压供电，负载电阻R L 为40Ω，输出直流电压为20V ，当开关闭合时，试求变压器二次电压，并估计滤波电容的耐压值和电容量。

解：（1）变压器二次电压

U 2=

2.1L U =2

.120

V =17 V （2）当负载空载时，电容器承受最大电压，所以电容器的耐压值为

U CM ≥2U 2=2×17 V =24 V

电容器的电容量应满足R L C （3～5）T /2，取R L C =2T ，T =1/f ，因此

C =

L 2R T =50

402 =1000μF 可选用1000μF/50V 的电解电容1只。

滤波电容的电容量可根据负载电流的大小参考下表进行选择。

滤波电容的选择

注：此为桥式整流电容滤波U L=12～36V时的电压参考值。

2．电感滤波电路

利用电感“通直流、阻交流”的作用达到滤波的目的。

电感滤波电路如图所示，随着电感L的增加，即X L=2πf L增加，阻止交流电通过的作用越强，滤波作用也越强，输出电压U L中的交流成分就越小。

技能实训：单相整流、滤波电路的测试

作业任务书

一、任务目标

1．会根据所示测试原理图绘制电路安装连接图。

2．会在通用印制电路板上搭接单相桥式整流电路。

3．能说明电路中各元器件作用，并能检测元器件。

4．用示波器观察单相桥式整流电路的输入、输出波形。测定其输入、输出电压间的量值关系。

5．用示波器观测电容滤波的工作效果，测定其输出电压的量值关系。

6．提高电子产品装接能力。

桥式整流电容滤波测试原理图

二、实施步骤

1．装调流程

绘制安装布线图→清点元器件→元器件检测→插装和焊接→通电前检查→通电测量→数据纪录。

2．装调步骤

（1）先安装单相桥式整流电路，整流元件采用整流桥堆。

（2）在桥式整流电路工作正常情况下，接入滤波电容。

注意：电源变压器一次绕组的两个接线端与电源插头线的连接处应用套管套上后再用绝缘胶布包住，以防止短路或触电。

三、测试记录

检查元器件安装正确无误后，才可以接通电源。测量时，先连线后接电源（或打开电源开关），拆线、改线或检修时一定要先断开电源；另外电源线不能接错，否则将可能损坏元器件。

1．整流电路测量（断开开关S1、S2）

（1）用数字万用表交流电压挡测量图的A、B端电压u2，用直流电压挡测量直流输出电压U L，记录在表中。

（2）用示波器观察u2和U L的波形，并绘制在表中。

2．整流、滤波电路的测量

（1）将开关S1闭合，S2断开，接滤波电容C1，用数字表测量输出电压，并用示波器观察其波形，并绘制在表中。

（2）将开关S1断开，S2闭合，接滤波电容C2，用数字表测量输出电压，并用示波器观察其波形，并绘制在表中。

桥式整流、电容滤波电路测试记录表

四、问题讨论

1．在整流电路中，滤波器的作用是什么？滤波电容的大小对输出电压有什么影响？

2．如果想设置负电压输出，电路应如何改接。

3．请叙述元器件在通用印制电路板上的插装和焊接体会。

4．在制作过程中团队合作有何重要性？如何利用团队合作完成任务。

完整版二极管7种应用电路详解

极管7种应用电路详解之一 许多初学者对二极管很“熟悉”，提起二极管的特性可以脱口而出它的单向导电特性，说到它 在电路中的应用 第一反应是整流， 对二极管的其他特性和应用了解不多， 认识上也认为掌握了二极管的 单向导电特性，就能分析二极管参与的各种电路， 实际上这样的想法是错误的， 而且在某种程度上是害 了自己，因为这种定向思维影响了对各种二极管电路工作原理的分析， 许多二极管电路无法用单向导电 特性来解释其工作原理。 二极管除单向导电特性外， 还有许多特性，很多的电路中并不是利用单向导电特性就能分析二 极管所构成电 路的工作原理， 而需要掌握二极管更多的特性才能正确分析这些电路， 例如二极管构成的 简易直流稳压电路，二极管构成的温度补偿电路等。 941二极管简易直流稳压电路及故障处理 二极管简易稳压电路主要用于一些局部的直流电压供给电路中， 由于电路简单，成本低，所以 应用比较广泛。 二极管简易稳压电路中主要利用二极管的管压降基本不变特性。 二极管的管压降特性：二极管导通后其管压降基本不变，对硅二极管而言这一管压降是 0.6V 左右，对锗二极管而言是 0.2V 左右。 如图9-40所示是由普通3只二极管构成的简易直流稳压电路。电路中的 VD1、VD2和VD3 是普通二极管，它们串联起来后构成一个简易直流电压稳压电路。 图9-40 3只普通二极管构成的简易直流稳压电路 1 ?电路分析思路说明 分析一个从没有见过的电路工作原理是困难的，对基础知识不全面的初学者而言就更加困难 了。 关于这一电路的分析思路主要说明如下。 (1) 从电路中可以看出 3只二极管串联，根据串联电路特性可知， 这3只二极管如果导通会同时导通， 如果截止 会同时截止。 (2) 根据二极管是否导通的判断原则分析，在二极管的正极接有比负极高得多的电压，无论是直流还 是交流的电压，此时二极管均处于导通状态。从电路中可以看出，在 VD1正极通过电阻 R1接电路中 的直流工作电压+V , VD3的负极接地，这样在 3只串联二极管上加有足够大的正向直流电压。由此分 析可知，3只二 极管VD1、VD2和VD3是在直流工作电压+V 作用下导通的。 (3) 从电路中还可以看出，3只二极管上没有加入交流信号电压， 因为在VD1正极即电路中的 A 点与 地之间接 有大容量电容 C1,将A 点的任何交流电压旁路到地端。 2 ?二极管能够稳定直流电压原理说明 电路中，3只二极管在直流工作电压的正向偏置作用下导通，导通后对这一电路的作用是稳定 了电路中A 点的直流电压。 众所周知，二极管内部是一个 PN 结的结构，PN 结除单向导电特性之外还有许多特性，其中 !￡ mime i-yAn^Of

二极管及其应用电路--笔记整理

半导体二极管及其应用电路 1．半导体的特性 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。半导体导电能力介于导体和绝缘体之间。它具有热敏性、光敏性（当守外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化）和掺杂性(往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显变化)。利用光敏性可制成光电二极管和光电三极管及光敏电阻;利用热敏性可制成各种热敏电阻;利用掺杂性可制成各种不同性能、不同用途的半导体器件,例如二极管、三极管、场效应管等。 2．半导体的共价键结构 在电子器件中,用得最多的材料是硅和锗,硅和锗都是四价元素,最外层原子轨道上具有4个电子,称为价电子。每个原子的4个价电子不仅受自身原子核的束缚,而且还与周围相邻的4个原子发生联系,这些价电子一方面围绕自身的原子核运动,另一方面也时常出现在相邻原子所属的轨道上。这样,相邻的原子就被共有的价电子联系在一起,称为共价键结构。 当温度升高或受光照时,由于半导体共价键中的价电子并不像绝缘体中束缚得那样紧,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, 自由电子和空穴是成对出现的,所以称它们为电子空穴对。在本征半导体中,电子与空穴的数量总是相等的。我们把在热或光的作用下,本征半导体中产生电子空穴对的现象,称为本征激发,又称为热激发。 由于共价键中出现了空位,在外电场或其他能源的作用下,邻近的价电子就可填补到这个空穴上,而在这个价电子原来的位置上又留下新的空位,以后其他价电子又可转移到这个新的空位上。为了区别于自由电子的运动,我们把这种价电子的填补运动称为空穴运动,认为空穴是一种带正电荷的载流子,它所带电荷和电子相等, 符号相反。由此可见, 本征半导体中存在两种载流子:电子和空穴。而金属导体中只有一种载流子——电子。本征半导体在外电场作用下,两种载流子的运动方向相反而形成的电流方向相同。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度时影响半导体性能的一个重要的外部因素。

二极管种类及应用

二极管 一、二极管的种类 二极管有多种类型：按材料分，有锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管等；按制作工艺可分为面接触二极管和点接触二极管；按用途不同又可分为整流二极管、检波二极管、稳压二极管、变容二极管、光电二极管、发光二极管、开关二极管、快速恢复二极管等；接构类型来分，又可分为半导体结型二极管，金属半导体接触二极管等；按照封装形式则可分为常规封装二极管、特殊封装二极管等。下面以用途为例，介绍不同种类二极管的特性。 1．整流二极管 整流二极管的作用是将交流电源整流成脉动直流电，它是利用二极管的单向导电特性工作的。 因为整流二极管正向工作电流较大，工艺上多采用面接触结构。南于这种结构的二极管结电容较大，因此整流二极管工作频率一般小于3kHz。 整流二极管主要有全密封金属结构封装和塑料封装两种封装形式。通常情况下额定正向T作电流LF在l A以上的整流二极管采用金属壳封装，以利于散热；额定正向工作电流在lA以下的采用全塑料封装。另外，由于T艺技术的不断提高，也有不少较大功率的整流二极管采用塑料封装，在使用中应予以区别。 由于整流电路通常为桥式整流电路(如图1所示)，故一些生产厂家将4个整流二极管封 装在一起，这种冗件通常称为整流桥或者整流全桥(简称全桥)。常见整流二极管的外形如图2所示。 选用整流二极管时，主要应考虑其最大整流电流、最大反向丁作电流、截止频率及反向恢复时间等参数。 普通串联稳压电源电路中使用的整流二极管，对截止频率的反向恢复时间要求不高，只要根据电路的要求选择最大整流电流和最大反向工作电流符合要求的整流二极管(例如l N 系列、2CZ系列、RLR系列等)即可。 开关稳压电源的整流电路及脉冲整流电路中使用的整流二极管，应选用工作频率较高、

半导体二极管及其应用

第1章半导体二极管及其应用 本章要点 ●半导体基础知识 ●PN结单向导电性 ●半导体二极管结构、符号、伏安特性及应用 ●特殊二极管 本章难点 ●半导体二极管伏安特性 ●半导体二极管应用 半导体器件是近代电子学的重要组成部分。只有掌握了半导体器件的结构、性能、工作原理和特点，才能正确地选择和合理使用半导体器件。半导体器件具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性强等优点，在各个领域中得到了广泛的应用。半导体二极管和三极管是最常用的半导体器件，而PN结又是组成二极管和三极管及各种电子器件的基础。本章首先介绍有关半导体的基础知识，然后将重点介绍二极管的结构、工作原理、特性曲线、主要参数以及应用电路等，为后面各章的学习打下基础。 1.1 PN结 1.1.1 半导体基础知识 1. 半导体特性 自然界中的各种物质，按其导电能力划分为：导体、绝缘体、半导体。导电能力介于导体与绝缘体之间的，称之为半导体。导体如金、银、铜、铝等；绝缘体如橡胶、塑料、云母、陶瓷等；典型的半导体材料则有硅、锗、硒及某些金属氧化物、硫化物等，其中，用来制造半导体器件最多的材料是硅和锗。 半导体之所以用来制造半导体器件，并不在于其导电能力介于导体与绝缘体之间，而在于其独特的导电性能，主要表现在以下几个方面。 (1) 热敏性：导体的导电能力对温度反应灵敏，受温度影响大。当环境温度升高时，其导电能力增强，称为热敏性。利用热敏性可制成热敏元件。 (2) 光敏性：导体的导电能力随光照的不同而不同。当光照增强时，导电能力增强，称为光敏性。利用光敏性可制成光敏元件。 (3) 掺杂性：导体更为独特的导电性能体现在其导电能力受杂质影响极大，称为掺杂性。这里所说的“杂质”，是指某些特定的纯净的其他元素。在纯净半导体中，只要掺入极微量的杂质，导电能力就急剧增加。一个典型的数据是：如在纯净硅中，掺入百万分之

半导体二极管及其应用习题解答

第1章半导体二极管及其基本电路 教学内容与要求 本章介绍了半导体基础知识、半导体二极管及其基本应用和几种特殊二极管。教学内容与教学要求如表所示。要求正确理解杂质半导体中载流子的形成、载流子的浓度与温度的关系以及PN结的形成过程。主要掌握半导体二极管在电路中的应用。 表第1章教学内容与要求 内容提要 1.2.1半导体的基础知识 1．本征半导体 高度提纯、结构完整的半导体单晶体叫做本征半导体。常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。自由电子和空穴是成对出现的，称为电子空穴对，它们的浓度相等。 本征半导体的载流子浓度受温度的影响很大，随着温度的升高，载流子的浓度基本按指数规律增加。但本征半导体中载流子的浓度很低，导电能力仍然很差， 2．杂质半导体 (1) N型半导体本征半导体中，掺入微量的五价元素构成N型半导体，N型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴。N型半导体呈电中性。 (2) P型半导体本征半导体中，掺入微量的三价元素构成P型半导体。P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。P型半导体呈电中性。 在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度，掺入杂质越多，多子浓度就越大。而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。 1.2.2 PN结及其特性 1．PN结的形成 在一块本征半导体上，通过一定的工艺使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半

导体，在P 型区和N 型区的交界处就会形成一个极薄的空间电荷层，称为PN 结。PN 结是构成其它半导体器件的基础。 2．PN 结的单向导电性 PN 结具有单向导电性。外加正向电压时，电阻很小，正向电流是多子的扩散电流，数值很大，PN 结导通；外加反向电压时，电阻很大，反向电流是少子的漂移电流，数值很小，PN 结几乎截止。 3. PN 结的伏安特性 PN 结的伏安特性： )1(T S -=U U e I I 式中，U 的参考方向为P 区正，N 区负，I 的参考方向为从P 区指向N 区；I S 在数值上等于反向饱和电流；U T =KT /q ，为温度电压当量，在常温下，U T ≈26mV 。 (1) 正向特性 0>U 的部分称为正向特性，如满足U ??U T ，则T S U U e I I ≈，PN 结的 正向电流I 随正向电压U 按指数规律变化。 (2) 反向特性 0>，则S I I -≈，反向电流与反向电压的大小基本无关。 (3) 击穿特性 当加到PN 结上的反向电压超过一定数值后，反向电流急剧增加，这种现象称为PN 结反向击穿，击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。 4. PN 结的电容效应 PN 结的结电容C J 由势垒电容C B 和扩散电容C D 组成。C B 和C D 都很小，只有在信号频率较高时才考虑结电容的作用。当PN 结正向偏置时，扩散电容C D 起主要作用，当PN 结反向偏置时，势垒电容C B 起主要作用。 1.2.3 半导体二极管 1. 半导体二极管的结构和类型 半导体二极管是由PN 结加上电极引线和管壳组成。 二极管种类很多，按材料来分，有硅管和锗管两种；按结构形式来分，有点接触型、面接触型和硅平面型几种。 2. 半导体二极管的伏安特性 半导体二极管的伏安特性是指二极管两端的电压u D 和流过二极管的电流i D 之间的关系。它的伏安特性与PN 结的伏安特性基本相同，但又有一定的差别。在近似分析时，可采用PN 结的伏安特性来描述二极管的伏安特性。 3. 温度对二极管伏安特性的影响 温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，温度每升高1o C ，PN 结的正向压降约减小（2~）mV 。 二极管的反向特性曲线随温度的升高将向下移动。当温度每升高10 o C 左右时，反向饱和电流将加倍。 4. 半导体二极管的主要参数 二极管的主要参数有：最大整流电流I F ；最高反向工作电压U R ；反向电流I R ；最高工作频率f M 等。由于制造工艺所限，即使同一型号的管子，参数也存在一定的分散性，因此手册上往往给出的是参数的上限值、下限值或范围。 5. 半导体二极管的模型 常用的二极管模型有以下几种：

二极管7种应用电路详解

二极管7种应用电路详解之一 许多初学者对二极管很“熟悉”，提起二极管的特性可以脱口而出它的单向导电特性，说到它在电路中的应用第一反应是整流，对二极管的其他特性和应用了解不多，认识上也认为掌握了二极管的单向导电特性，就能分析二极管参与的各种电路，实际上这样的想法是错误的，而且在某种程度上是害了自己，因为这种定向思维影响了对各种二极管电路工作原理的分析，许多二极管电路无法用单向导电特性来解释其工作原理。 二极管除单向导电特性外，还有许多特性，很多的电路中并不是利用单向导电特性就能分析二极管所构成电路的工作原理，而需要掌握二极管更多的特性才能正确分析这些电路，例如二极管构成的简易直流稳压电路，二极管构成的温度补偿电路等。 9.4.1 二极管简易直流稳压电路及故障处理 二极管简易稳压电路主要用于一些局部的直流电压供给电路中，由于电路简单，成本低，所以应用比较广泛。 二极管简易稳压电路中主要利用二极管的管压降基本不变特性。 二极管的管压降特性：二极管导通后其管压降基本不变，对硅二极管而言这一管压降是0.6V 左右，对锗二极管而言是0.2V左右。 如图9-40所示是由普通3只二极管构成的简易直流稳压电路。电路中的VD1、VD2和VD3是普通二极管，它们串联起来后构成一个简易直流电压稳压电路。 图9-40 3只普通二极管构成的简易直流稳压电路 1．电路分析思路说明 分析一个从没有见过的电路工作原理是困难的，对基础知识不全面的初学者而言就更加困难了。 关于这一电路的分析思路主要说明如下。 （1）从电路中可以看出3只二极管串联，根据串联电路特性可知，这3只二极管如果导通会同时导通，如果截止会同时截止。 （2）根据二极管是否导通的判断原则分析，在二极管的正极接有比负极高得多的电压，无论是直流还是交流的电压，此时二极管均处于导通状态。从电路中可以看出，在VD1正极通过电阻R1接电路中的直流工作电压+V，VD3的负极接地，这样在3只串联二极管上加有足够大的正向直流电压。由此分析可知，3只二极管VD1、VD2和VD3是在直流工作电压+V作用下导通的。 （3）从电路中还可以看出，3只二极管上没有加入交流信号电压，因为在VD1正极即电路中的A点与地之间接有大容量电容C1，将A点的任何交流电压旁路到地端。 2．二极管能够稳定直流电压原理说明 电路中，3只二极管在直流工作电压的正向偏置作用下导通，导通后对这一电路的作用是稳定了电路中A点的直流电压。 众所周知，二极管内部是一个PN结的结构，PN结除单向导电特性之外还有许多特性，其中

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第1章半导体二极管及其基本电路 1.1 教学内容与要求 本章介绍了半导体基础知识、半导体二极管及其基本应用和几种特殊二极管。教学内容与教学要求如表1.1所示。要求正确理解杂质半导体中载流子的形成、载流子的浓度与温度的关系以及PN结的形成过程。主要掌握半导体二极管在电路中的应用。 表1.1 第1章教学内容与要求 1.2 内容提要 1.2.1半导体的基础知识 1．本征半导体 高度提纯、结构完整的半导体单晶体叫做本征半导体。常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。自由电子和空穴是成对出现的，称为电子空穴对，它们的浓度相等。 本征半导体的载流子浓度受温度的影响很大，随着温度的升高，载流子的浓度基本按指数规律增加。但本征半导体中载流子的浓度很低，导电能力仍然很差， 2．杂质半导体 (1) N型半导体本征半导体中，掺入微量的五价元素构成N型半导体，N型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴。N型半导体呈电中性。 (2) P型半导体本征半导体中，掺入微量的三价元素构成P型半导体。P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。P型半导体呈电中性。 在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度，掺入杂质越多，多子浓度就越大。而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。 1.2.2 PN结及其特性 1．PN结的形成 在一块本征半导体上，通过一定的工艺使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半

导体，在P 型区和N 型区的交界处就会形成一个极薄的空间电荷层，称为PN 结。PN 结是构成其它半导体器件的基础。 2．PN 结的单向导电性 PN 结具有单向导电性。外加正向电压时，电阻很小，正向电流是多子的扩散电流，数值很大，PN 结导通；外加反向电压时，电阻很大，反向电流是少子的漂移电流，数值很小，PN 结几乎截止。 3. PN 结的伏安特性 PN 结的伏安特性： )1(T S -=U U e I I 式中，U 的参考方向为P 区正，N 区负，I 的参考方向为从P 区指向N 区；I S 在数值上等于反向饱和电流；U T =KT /q ，为温度电压当量，在常温下，U T ≈26mV 。 (1) 正向特性 0>U 的部分称为正向特性，如满足U >>U T ，则T S U U e I I ≈，PN 结的 正向电流I 随正向电压U 按指数规律变化。 (2) 反向特性 0>，则S I I -≈，反向电流与反向电压的大小基本无关。 (3) 击穿特性 当加到PN 结上的反向电压超过一定数值后，反向电流急剧增加，这种现象称为PN 结反向击穿，击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。 4. PN 结的电容效应 PN 结的结电容C J 由势垒电容C B 和扩散电容C D 组成。C B 和C D 都很小，只有在信号频率较高时才考虑结电容的作用。当PN 结正向偏置时，扩散电容C D 起主要作用，当PN 结反向偏置时，势垒电容C B 起主要作用。 1.2.3 半导体二极管 1. 半导体二极管的结构和类型 半导体二极管是由PN 结加上电极引线和管壳组成。 二极管种类很多，按材料来分，有硅管和锗管两种；按结构形式来分，有点接触型、面接触型和硅平面型几种。 2. 半导体二极管的伏安特性 半导体二极管的伏安特性是指二极管两端的电压u D 和流过二极管的电流i D 之间的关系。它的伏安特性与PN 结的伏安特性基本相同，但又有一定的差别。在近似分析时，可采用PN 结的伏安特性来描述二极管的伏安特性。 3. 温度对二极管伏安特性的影响 温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，温度每升高1o C ，PN 结的正向压降约减小（2~2.5）mV 。 二极管的反向特性曲线随温度的升高将向下移动。当温度每升高10 o C 左右时，反向饱和电流将加倍。 4. 半导体二极管的主要参数 二极管的主要参数有：最大整流电流I F ；最高反向工作电压U R ；反向电流I R ；最高工作频率f M 等。由于制造工艺所限，即使同一型号的管子，参数也存在一定的分散性，因此手册上往往给出的是参数的上限值、下限值或范围。 5. 半导体二极管的模型 常用的二极管模型有以下几种：

电路板中常用7大类二极管

电路板中常用7大类二极管 一、肖特基二极管 肖特基二极管，即肖特基势垒二极（SchottkyBarrierDiode,缩写成SBD）的简称。肖特基二极管是贵金属（金、银、铝、铂等）A为正极，以N型半导体B为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属-半导体器件。因此，SBD也称为金属－半导体（接触）二极管或表面势垒二极管。 它属一种低功耗、超高速半导体器件。最显著的特点为反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右。SBD具有开关频率高和正向压降低等优点，但其反向击穿电压比较低，大多不高于60V，最高仅约100V，以致于限制了其应用范围。其多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。在通信电源、变频器等中比较常见。

二、变容二极管 变容二极管又称"可变电抗二极管"，是利用pN结反偏时结电容大小随外加电压而变化的特性制成的。反偏电压增大时结电容减小、反之结电容增大，变容二极管的电容量一般较小，其最大值为几十皮法到几百皮法，最大区容与最小电容之比约为5:1。它主要在高频电路中用作自动调谐、调频、调相等，例如在电视接收机的调谐回路中作可变电容。变容二极管属于反偏压二极管，改变其PN结上的反向偏压，即可改变PN结电容量。反向偏压与结电容之间的关系是非线性的，变容二极管的电容值与反向偏压值的关系： (a) 反向偏压增加，造成电容减少； (b) 反向偏压减少，造成电容增加。 电容误差范围是一个规定的变容二极管的电容量范围。数据表将显示最小值、标称值及最大值，这些经常绘在图上。

二极管的基本特性与应用

几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也非常广泛。 二极管的工作原理 晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。 当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。 当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。 当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。 二极管的类型 二极管种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管等。按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平 面型二极管。点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面，通以脉冲电流，使触丝一端与晶片牢固 地烧结在一起，形成一个“PN结”。由于是点接触，只允许通过较小的电流（不超过几十毫安），适用于高频小电流电路，如收音机的检波等。 面接触型二极管的“PN结”面积较大，允许通过较大的电流（几安到几十安），主要用于把交流电变换成直流电的“整流” 电路中。 平面型二极管是一种特制的硅二极管，它不仅能通过较大的电流，而且性能稳定可靠，多用于开关、脉冲及高频电路中。 二极管的导电特性 二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。 1、正向特性 在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电 压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降”。 2、反向特性 在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。当 二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。 二极管的主要参数 用来表示二极管的性能好坏和适用范围的技术指标，称为二极管的参数。不同类型的二极管有不同的特性参数。对初学者而言，必须了解以下几个主要参数： 1、额定正向工作电流 是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值。因为电流通过管子时会使管芯发热，温度上升，温度超过容许限度（硅管为140左右，锗管为90左右）时，就会使管芯过热而损坏。所以，二极管使用中不要超过二极管额定正向工作电流值。例如，常用的IN4001－4007型锗二极管的额定正向工作电流为1A。 2、最高反向工作电压 加在二极管两端的反向电压高到一定值时，会将管子击穿，失去单向导电能力。为了保证使用安全，规定了最高反向工

光敏二极管应用电路

二极管应用电路 图4-1是采用光敏二极管的最简单的光检测电路，图(a)是二极管输出端为开路方式，其输出电压随入射光量的对数呈线性变化，但容易受温度变化的影响。图(b)是二级管输出端为短路方式.输出电流随入射光量的对数呈线性变化. 一般采用输出端短路的工作方式。然而，这两种电路都是光电二极管单个使用，其输出电压(或电流)非常小，一般要与晶体管或 IC等放大器组合使用。 图4-1 最简单的光检测电路 图4-2是无偏置电路实例、其中图(a)接高阻抗负载?图(b)接低阻抗负载。负载阻抗越高其特性越接近输出端开路方式，负载阻抗越低则越接近输出端短路方式。然而因二级管都是单个使用，所以输出信号极小?一般需要接放大电路。 图4-￡无偏置电路 图4-3是反向偏置电路实例。光敏二极管加反向偏置，则响应速度可提高几倍以上。图 4-3(a)是接有较大负载电阻的电路. 图4-3(b)是接有较小负载电阻的电路。图4-3(n)所示电路的输出电压比图4-3(b)所示电路大，但响应特性不如图4-3(b)。图4-3(b)所示电路的输出电压比图4-3(a)小，但响应速度比图4-3(a)快。它们的响应特性都比无偏置电路好，但暗电流 比无偏置电路大。

(b) 图43 反向偏置电路 图4-4是光敏二极管与晶体管组合应用电路实例。图 4-4(a)为典型的集电极输出电路形 式，而图4-4(b)为典型的发射极输出电路形式。 集电极输出电路适用于脉冲入射光电路，输出信号与输入信号的相位相反，输出信号 一般较大。而发射极输出电路适用于模拟信号电路，电阻 RB 可以减小暗电流，输出信号与 输入信号的相位相同，输出信号一般较小。 图4-4与晶体管组合应用电路 图4-5是光敏二极管 VD 与运放A 组合应用实例.团4-5(a)为无偏置方式，图 4-5(b)为 反向偏置方式。 无偏置电路可以用于测量宽范围的入射光， 例如照度计等，但响应特性比不上反向偏置 的电路，可用反馈电阻Rf 调整输出电压，如果Rf 用对数二极管替代. 的电压。反向偏置电路的响应速度快?输出信号与输入信号同相位。 VD Vo 5-15V VD -L 5 ?15V T Et, R E 3. 3Mfl 12V V T Vo 2- 2kD 则可以输出对数压缩 4. 7kfi %

第一章 二极管及其应用

第一章二极管及其应用 教学重点 1．了解二极管的伏安特性和主要参数。 2．了解硅稳压二极管、变容二极管、发光二极管、光电二极管等各种二极管的外形特征、功能和应用。 3．能用万用表检测二极管。 4．掌握单相半波、桥式全波整流电路的组成、性能特点和电路估算。 5．了解电容滤波电路的工作原理和估算。 教学难点 1．PN结的单向导电特性。 2．整流电路和滤波电路的工作原理。 学时分配 1.1 二极管 1.1.1 半导体的奇妙特性 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体，如硅、锗等，其导电能力受多种因素影响。 热敏特性——温度升高，导电能力明显增强。 光敏特性——光照越强，导电性能越好。

掺杂特性——掺入杂质后会改善导电性。 1.1.2 二极管结构与电路图形符号 通过实物认识各类二极管 动画：PN 结的形成 1.1.3 二极管的单向导电特性 做一做：二极管的单向导电特性 1．二极管的单向导电特性 （1）加正向电压二极管导通 （2）加反向电压二极管截止 2．二极管特性曲线 二极管两端的电压、电流变化的关系曲线，即二极管的伏安特性曲线。 演示实验：利用晶体管特性图示仪测出二极管伏安特性曲线 （1）正向特性 正向电压较小，这个区域常称为正向特性的“死区”。一般硅二极管的“死区”电压约为0.5V ，锗二极管约为0.2V 。 正向电压超过“死区”电压后，电流随电压按指数规律增长。此时，两端电压降基本保持 正极＋ VD 正极＋ 负极 －

不变，硅二极管约为0.7V ，锗二极管约为0.3V 。 （2）反向特性 二极管加反向电压，此时流过二极管的反向电流称为漏电流。 当加到二极管两端的反向电压超过某一规定数值时，反向电流突然急剧增大，这种现象称为反向击穿现象，该反向电压称为反向击穿电压，用U （BR ）表示。 实际应用时，普通二极管应避免工作在击穿范围，否则会因电流过大而损坏管子失去单向导电性。 1.1.4二极管的使用常识 1．二极管的型号 国产二极管的型号命名规定由五部分组成（部分二极管无第五部分），国外产品依各国标准而确定。 2．二极管的主要参数 （1）最大整流电流I FM （2）反向饱和电流I R （3）最高反向工作电压U RM （4）最高工作频率f M 例：利用二极管的单向导电性和导通后两端电压基本不变的特点，可以构成限幅（削波）电路来限制输出电压的幅度。图（a ）所示为一单向限幅电路。 设输入电压u i =10sin ωt （V ），U s =5V ，为简化分析，常将二极管理想化，即二极管导通 时，两端电压降很小，可视为短路，相当于开关闭合，；二极管反向截止时，反向电流很小，相当于开关断开，如图所示。 （a ） 单向限幅电路 （b ） 波形 u i /V －u o /V －S S 相当于开关闭合 相当于开关断开

二极管7种应用电路详解

许多初学者对二极管很“熟悉”，提起二极管的特性可以脱口而出它的单向导电特性，说到它在电路中的应用第一反应是整流，对二极管的其他特性和应用了解不多，认识上也认为掌握了二极管的单向导电特性，就能分析二极管参与的各种电路，实际上这样的想法是错误的，而且在某种程度上是害了自己，因为这种定向思维影响了对各种二极管电路工作原理的分析，许多二极管电路无法用单向导电特性来解释其工作原理。 二极管除单向导电特性外，还有许多特性，很多的电路中并不是利用单向导电特性就能分析二极管所构成电路的工作原理，而需要掌握二极管更多的特性才能正确分析这些电路，例如二极管构成的简易直流稳压电路，二极管构成的温度补偿电路等。 9.4.1 二极管简易直流稳压电路及故障处理 二极管简易稳压电路主要用于一些局部的直流电压供给电路中，由于电路简单，成本低，所以应用比较广泛。 二极管简易稳压电路中主要利用二极管的管压降基本不变特性。 二极管的管压降特性：二极管导通后其管压降基本不变，对硅二极管而言这一管压降是左右，对锗二极管而言是左右。 如图9-40所示是由普通3只二极管构成的简易直流稳压电路。电路中的VD1、VD2和VD3是普通二极管，它们串联起来后构成一个简易直流电压稳压电路。 图9-40 3只普通二极管构成的简易直流稳压电路 1．电路分析思路说明 分析一个从没有见过的电路工作原理是困难的，对基础知识不全面的初学者而言就更加困难了。 关于这一电路的分析思路主要说明如下。 （1）从电路中可以看出3只二极管串联，根据串联电路特性可知，这3只二极管如果导通会同时导通，如果截止会同时截止。 （2）根据二极管是否导通的判断原则分析，在二极管的正极接有比负极高得多的电压，无论是直流还是交流的电压，此时二极管均处于导通状态。从电路中可以看出，在VD1正极通过电阻R1接电路中的直流工作电压+V，VD3的负极接地，这样在3只串联二极管上加有足够大的正向直流电压。由此分析可知，3只二极管VD1、VD2和VD3是在直流工作电压+V作用下导通的。 （3）从电路中还可以看出，3只二极管上没有加入交流信号电压，因为在VD1正极即电路中的A点与地之间接有大容量电容C1，将A点的任何交流电压旁路到地端。 2．二极管能够稳定直流电压原理说明 电路中，3只二极管在直流工作电压的正向偏置作用下导通，导通后对这一电路的作用是稳定了电路中A点的直流电压。 众所周知，二极管内部是一个PN结的结构，PN结除单向导电特性之外还有许多特性，其中之一是二极管导通后其管压降基本不变，对于常用的硅二极管而言导通后正极与负极之间的电压降为。 根据二极管的这一特性，可以很方便地分析由普通二极管构成的简易直流稳压电路工作原理。3只二极管导通之后，每只二极管的管压降是，那么3只串联之后的直流电压降是×3=。 3．故障检测方法 检测这一电路中的3只二极管最为有效的方法是测量二极管上的直流电压，如图9-41所示是测量时接线示意图。如果测量直流电压结果是左右，说明3只二极管工作正常；如果测量直流电压结果是0V，要测量直流工作电压+V是否正常和电阻R1是否开路，与3只二极管无关，因为3只二极管同时击穿的可能性较小；如果测量直流电压结果大于，检查3只二极管中有一只开路故障。

稳压二极管原理电路及应用

` 稳压二极管原理电路及应用 引言 二极管因用途不同而种类繁多。稳压二极管是其中的一种。我们知道晶体二极管具有单向导电的性能。正向连接时是导电的(在电路中，二极管的正极接电源的正极，二极管的负极接电源的负极)，反向连接是不导电的，只有很小很小的漏电流。但是如果给某些特定二极管反向电压逐渐加大到某一数值，二极管就会被击穿，这时二极管又开始反向导电。随着导电电流逐渐增大(只要电流不是增加到损坏二极管的程度)，二极管两端的电压却基本上保持不变，几乎恒定在二极管击穿的电压数值上。这就是二极管的反向击穿特性。利用这个特性，人们制成稳压二极管[1]。由于这种反向击穿特性能起稳压作用，所以在电路中稳压二极管必须反向连接，就是二极管的正极接电源的负极，二极管的负极接电源的正极。 1．稳压二极管的原理及电路 1.1稳压管的特性 稳压管的伏安特性曲线如图l所示。由图可见，反向电压在一定围变化时，反向电流很小;当反向电压增高到击穿电压时，反向电流突然剧增，即稳压管反向击穿;此后，虽然电流在很大围变化，但稳压管两端的电压变化很小，这一特性便可用来稳压。稳压管与其他二极管不同的是，其反向击穿是可逆的。当反向电压去掉后，稳压管又恢复正常状态但是，如果反向电流超过允许值，稳压管的PN结也会因过热而损坏。由于硅管的热稳定性比锗管好，因此一般都用硅管做稳压二极管，例如2CW系列和2DW系列都是硅稳压二极管[2] 图1 硅稳压二极管伏安特性和符号 1.2 稳压管的主要参数 1.2.1 稳定电压U: 稳压管反向击穿后稳定工作时的电压值称为稳定电压，如2CW13型为5V一6.5V，具有温度补偿作用的2DW7A型稳压管为5.8V一6.6V。对于某只稳压管，其U是这个围的某一Z确定数值。因此在使用时，具体数值需要实际测试。 1.2.2 稳定电流I Z文档Word

二极管及其应用(DOC)

++++++++++++++++++++++++++++第一章 二极管及其应用 教学重点 1．了解二极管的伏安特性和主要参数。 2．了解硅稳压二极管、变容二极管、发光二极管、光电二极管等各种二极管的外形特征、功能和应用。 3．能用万用表检测二极管。 4．掌握单相半波、桥式全波整流电路的组成、性能特点和电路估算。 5．了解电容滤波电路的工作原理和估算。 教学难点 1．PN结的单向导电特性。 2．整流电路和滤波电路的工作原理。 学时分配

1.1 二极管 1.1.1 半导体的奇妙特性 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体，如硅、锗等，其导电能力受多种因素影响。 热敏特性——温度升高，导电能力明显增强。 光敏特性——光照越强，导电性能越好。 掺杂特性——掺入杂质后会改善导电性。 1.1.2 二极管结构与电路图形符号 通过实物认识各类二极管 动画：PN 结的形成 1.1.3 二极管的单向导电特性 做一做：二极管的单向导电特性 1．二极管的单向导电特性 （1）加正向电压二极管导通 （2）加反向电压二极管截止 2．二极管特性曲线 二极管两端的电压、电流变化的关系曲线，即二极管的伏安特性曲线。 演示实验：利用晶体管特性图示仪测出二极管伏安特性曲线 正极＋ VD 正极＋ 负极 －

（1）正向特性 正向电压较小，这个区域常称为正向特性的“死区”。一般硅二极管的“死区”电压约为0.5V，锗二极管约为0.2V。 正向电压超过“死区”电压后，电流随电压按指数规律增长。此时，两端电压降基本保持不变，硅二极管约为0.7V，锗二极管约为0.3V。 （2）反向特性 二极管加反向电压，此时流过二极管的反向电流称为漏电流。 当加到二极管两端的反向电压超过某一规定数值时，反向电流突然急剧增大，这种现象称为反向击穿现象，该反向电压称为反向击穿电压，用U（BR）表示。 实际应用时，普通二极管应避免工作在击穿范围，否则会因电流过大而损坏管子失去单向导电性。 1.1.4二极管的使用常识 1．二极管的型号 国产二极管的型号命名规定由五部分组成（部分二极管无第五部分），国外产品依各国标准而确定。 2．二极管的主要参数 （1）最大整流电流I FM （2）反向饱和电流I R （3）最高反向工作电压U RM （4）最高工作频率f M 例：利用二极管的单向导电性和导通后两端电压基本不变的特点，可以构成限幅（削波）电路来限制输出电压的幅度。图（a）所示为一单向限幅电路。

第1章__半导体二极管及其应用习题解答

第1章半导体二极管及其基本电路 自测题 1.1 判断下列说法是否正确，用“√”和“?”表示判断结果填入空内 1. 半导体中的空穴是带正电的离子。（?） 2. 温度升高后，本征半导体内自由电子和空穴数目都增多，且增量相等。（√） 3. 因为P型半导体的多子是空穴，所以它带正电。（?） 4. 在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。（√） 5. PN结的单向导电性只有在外加电压时才能体现出来。（√） 1.2 选择填空 1. N型半导体中多数载流子是 A ；P型半导体中多数载流子是B。 A．自由电子B．空穴 2. N型半导体C；P型半导体C。 A．带正电B．带负电C．呈电中性 3. 在掺杂半导体中，多子的浓度主要取决于B，而少子的浓度则受 A 的影响很大。 A．温度B．掺杂浓度C．掺杂工艺D．晶体缺陷 4. PN结中扩散电流方向是A；漂移电流方向是B。 A．从P区到N区B．从N区到P区 5. 当PN结未加外部电压时，扩散电流C飘移电流。 A．大于B．小于C．等于 6. 当PN结外加正向电压时，扩散电流A漂移电流，耗尽层E；当PN 结外加反向电压时，扩散电流B漂移电流，耗尽层D。 A．大于B．小于C．等于 D．变宽E．变窄F．不变 7. 二极管的正向电阻B，反向电阻A。 A．大B．小 8. 当温度升高时，二极管的正向电压B，反向电流A。 A．增大B．减小C．基本不变 9. 稳压管的稳压区是其工作在C状态。 A．正向导通B．反向截止C．反向击穿1.3 有A、B、C三个二极管，测得它们的反向电流分别是2μA、0.5μA、5μA；在外加相同的正向电压时，电流分别为10mA、30mA、15mA。比较而言，哪个管子的性能最好？ 【解1.3】：二极管在外加相同的正向电压下电流越大，其正向电阻越小；反向电流越小，其单向导电性越好。所以B管的性能最好。 题习题1 1.1 试求图P1.1所示各电路的输出电压值U O，设二极管的性能理想。

二极管及其应用教案

项目一二极管及其应用 任务一二极管的特性与分类 课时：2课时 教学目标： （1）认识不同种类二极管的种类、符号及结构 （2）理解二极管的伏安曲线和单向导电性 （3）掌握二极管的特征参数 （4）能检测二极管的好坏 教学重点： 掌握二极管的特征参数 教学难点： 二极管好、坏检测 教学方法：讲授法 教学过程： 活动一认识二极管 一、认识二极管 用于电视机、收音机、电源装置等电子产品中的各种不同外形的二极管如下图所示。二极管通常用塑料、玻璃或金属材料作为封装外壳，外壳上一般印有标记以便区别正负电极。 活动二二极管的特性及参数 一、晶体二极管的结构 二极管的结构如下图所示，在P型与N型半导体的交界面会形成一个具有特殊电性能的薄层，称为PN结。从P区引出的电极作为正极，从N区引出的电极作为负极。 二极管基本结构二极管图形符号 二、二极管的分类 二极管是电子电路中常用的电子元器件之一，它主要起开关、限幅、箝位、检波、整流及稳压的作用。 1 .按材料分：有硅二极管、锗二极管（锗管正向压降比硅管小）和砷化镓二极管。 2. 按用途分：可分为普通二极管和特殊二极管。普通二极管包括检波二极管、整流二极管、开关二极管、稳压二极管；特殊二极管包括变容二极管、光电二极管、发光二极管等。 常用二极管的种类

三、晶体二极管的伏安特性曲线 二极管的电流i D 与加在二极管两端的电压v D 的关系曲线，称为二极管伏安特性曲线。 （1）正向特性 ?死区 当二极管外加正向电压较小时，正向电流几乎为零。 ?正向导通区 当二极管正向电压大于死区电压V th 时，电流 随电压增加，二极管处于导通状态。 ?导通电压 硅二极管约为0.7V ，锗二极管约为0.3V 。 （2）反向特性 ?反向截止区 当二极管承受的反向电压未达到击穿电压V （BR ）时，二极管呈现很大电阻。 ?反向击穿区 当二极管承受的反向电压已达到击穿电压V （BR ）时，反向电流急剧增加，该现象称为 二极管反向击穿。 四、二极管的单向导电性 实验：二极管的单向导电特性， 按下图连接电路。 按图（a ）连接电路，此时小灯泡亮，表示二极管加正向电压而导通。 按图（b ）连接电路，此时小灯泡不亮，表示二极管加反向电压而截止。 通过观察以上实验证实，二极管具有单向导电性。 五、二极管的主要参数 最大整流电流I FM ：是管子长期运行时允许通过的最大正向平均电流。 最高反向工作电压V RM ：又称额定工作电压，它是保证二极管不至于反向击穿而规定的最高反向电压。 反向饱和电流I R ：它指管子未进入击穿区的反向电流，其值越小，则管子的单向导电性越好。 最高工作频率f M ：是保证管子正常工作的最高频率。 六、特殊二极管 1） 稳压二极管 稳压二极管简称稳压管， 是一种用特殊工艺制造的面接触型硅半导体二极管，它即具有普通二极管的单向导电性，又可以稳定地工作于击穿区而不损坏。在反向电压较低时，稳压二极管截止，当反向电压达到一定数值时，反向电流突然增加，稳压管进入击穿区，此时反向电流在很大范围变化稳压管两端电压固定在某一数值基本保持不变

常见二极管分类及应用简介

各种二极管的用途及常用二极管分类介绍 常用二极管 1.整流二极管 作用：利用PN结的单向导电性把交流电变成脉动直流电，整流二极管结构主要是平面接触型，其特点是允许通过的电流比较大，反向击穿电压比较高，但PN结电容比较大，一般广泛应用于处理频率不高的电路中。例如整流电路、嵌位电路、保护电路等。整流二极管在使用中主要考虑的问题是最大整流电流和最高反向工作电压应大于实际工作中的值，并要满足散热条件。 2.检波（也称解调）二极管 作用：利用二极管单向导电性将高频或中频无线电信号中的低频信号或音频信号提取出来广泛应用于半导体收音机、录机、电视机及通信等设备的小信号电路中，其工作频率较高，处理信号幅度较弱。检波二极管一般可选用点接触型锗二极管，例如2AP系列、1N34/A/、1N60等。选用时，应根据电路的具体要求来选择工作频率高、反向电流小、正向电流足够大的检波二极管，主要考虑工作频率。虽然检波和整流的原理是一样的，而整流的目的只是为了得到直流电，而检波则是从被调制波中取出信号成分（包络线）。检波电路和半波整流线路完全相同。因检波是对高频波整流，二极管的结电容一定要小，所以选用点接触二极管。能用于高频检波的二极管大多能用于限幅、箝位、开关和调制电路。 3.变容二极管 又称压控变容器，是根据电压变化而改变节电容的半导体，工作在反向偏压状态。应用：高频调谐、通信电路中可做可变电容器使用。有专用于谐振电路调谐的电调变容二极管，适用于参放的参放变容二极管，以及固体功率源中倍频、移相的功率阶跃变容二极管，用于电视机高频头的频道转换和调谐电路，多以硅材料制作。 4.快速二极管 快速二极管的工作原理与普通二极管是相同的，但由于普通二极管工作在开关状态下的反向恢复时间较长，约4～5ms，不能适应高频开关电路的要求。快速二极管主要应用于高频整流电路、高频开关电源、高频阻容吸收电路、逆变电路等，其反向恢复时间可达10ns。快速二极管主要包括快恢复二极管和肖特基二极管。 快恢复二极管（简称FRD）是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极管，主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。快恢复二极管在制造上采用掺金、单纯的扩散等工艺，可