6. 2晶体二极管(课件）-高二《汽车电工电子基础》同步教学（北京理工大学出版社）

任务6. 2晶体二极管 活动6. 2. 1晶体二极管的结构、符号、类型及伏安特性 1.晶体二极管的结构、符号 晶体二极管的核心部分是一个PN结。在PN结两端加电极引线和管壳后就制成了一个晶体二极管。二极管的结构和符号如图6一6所示。 2.晶体二极管的类型 (1)按结构分类 半导体二极管按其结构的不同可分为点接触型和面接触型两类。 点接触型二极管是将一根很细的金属触丝(如三价元素铝)和一块半导体(如锗)熔接后做出相应的电极引线，再外加管壳密封而成。 下一页 返回 任务6. 2晶体二极管 其结构如图6一6(a)所示。点接触型二极管的极间电容很小，不能承受高的反向电压和大的电流，往往用来作小电流整流、高频检波及开 关管。 面接触型二极管的结构如图6一6(b)所示。这种二极管的PN结面积大，可承受较大的电流，但极间电容也大。这类器件适用于整流，而不宜用于高频电路中。 图6-6(c)为集成电路中的平面型二极管的结构图，图6一6(d)为二极管的电路符号。 (2)按用途分类 二极管按用途分为:晶体二极管、双向触发二极管、高频变阻二极管、变容二极管、发光二极管、肖特基二极管。 上一页 下一页 返回 任务6. 2晶体二极管 3.二极管的伏安特性 由半导体物理的理论得出半导体二极管的电流与电压之间有如下的关系: 根据式(6一1)作出的半导体二极管正向伏安特性曲线如图6 -7曲线①所示。但实测出的二极管伏安特性曲线如图6 -7曲线②所示。即二极管正向导电时，必须克服一定的17值电压(又称死区电压)后，才开始导电。正向电压17值很小时，二极管的正向电流也是很小的。 二极管的阑值电压是由PN结之外的N型区和P型区半导体本身的电阻(又称体电阻)引起的。 上一页 下一页 返回 任务6. 2晶体二极管 锗二极管的阑值电压为(0.1~0.2 ) v，硅二极管的阂值电压为0.5v左右。 二极管在反向接法下，若 则 ，因此反向 二极管的反向电流在一定的环境温度下和一定的反向电压数值内儿乎不随反向电压的变化而变化，但在实际使用中，当反向电压达到一定大小后，电场力增大到有可能将共价键上的电子拉出，使少数载流子数目大大增加从而使反向电流迅速增大，反向电压过高也会造成电子运动速度增大，高速运动的电子与原子核外层电子碰撞后产生出新的电子一空穴对，并引起连锁反应而使载流子数目大大增加，反向电流迅速增大。上述情况都是反向电压超过一定大小后发生的，这种造成反向电流迅速增加的现象称为电击穿。 上一页 下一页 返回 任务6. 2晶体二极管 产生电击穿的反向电压值称为二极管的击穿电压UBR。二极管工作时若无特殊的保护措施，出现电击穿后将造成PN结损坏，使二极管丧失单向导电的作用。为防止二极管出现电击穿，允许施加于二极管的最高反向工作电压为击穿电压值的二分之一。 活动6.2.2晶体二极管的单向导电性 1.二极管的正向接法 如果将电源的高电位接在二极管的P型区电极，低电位接在N型区电极，如图6一8(a)所示，这种接法称为二极管的正向接法。 2.二极管的反向接法 上一页 下一页 返回 任务6. 2晶体二极管 半导体二极管在正向接法下，外电场的方向与PN结内电场方向相反，在正向电压作用下将使空间电荷区变薄，内电场减弱，这就使多数载流子的扩散运动强于漂移运动，多数载流子能不断地越过交界面，这些载流子在正向电压的作用下形成二极管的正向电流。 半导体二极管加入正向电压后内电场被削弱，因此管子的正向电压U F较低，为1 V左右(大电流二极管超过1 V，小电流二极管低于1 V，正向接法时二极管电流较大，因此管子在正向导电时表现出的电阻较小。 如果将电源的高电位接在二极管N型区电极，低电位接在P型区电极，如图6一8(b)所示，这种接法称为二极管的反向接法。 上一页 下一页 返回 任务6. 2晶体二极管 二极管加反向电压后，空间电荷区会增宽，内电场增强，多数载流子的扩散运动不能进行，这时只有P型区和N型区内的少数载流子在电场力的作用下产生漂移运动。因此反向接法下的二极管电流极小，这个电流称为二极管的反向电流。此反向电流由少数载流子的漂移运动产生，在半导体内少数载流子的数目受环境温度影响，当环境温度一定时，少数载流子的数目基本上也维持一定，因此在一定的温度下，二极管反向电流在一定的反向电压范围内不随反向电压的改变而发生变化，故称二极管的反向电流为反向饱和电流IS。 活动6.2.3二极管的识别与检测 1.识别方法 上一页 下一页 返回 任务6. 2晶体二极管 二极管的识别很简单，小功率二极管的N极(负极)，大多采用一种色圈标出来。有些二极管也用二极管专用符号标志为“P””N”来确定二极管极性。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负。