1.1 晶体二极管（课件）-高二《电子技术基础与技能》同步教学（人民邮电版）

第1章 半导体器件 1.1 晶体二极管 1.3 场效应管 1.2 晶体三极管 1.4 晶闸管 本章首先介绍二极管的结构及单向导电性，二极管的主要参数；特殊二极管的应用；然后介绍晶体三极管的结构及电流放大作用，三极管的特性和主要参数；最后介绍场效应管的分类、特性及晶闸管的结构及导电特性。 1 1.1 晶体二极管 人们按照物质导电性能，通常将各种材料分为导体、绝缘体和半导体三大类。导电性能良好的物质称为导体，例如金、银、铜、铝等金属材料。另一类是几乎不导电的物质称为绝缘体，例如陶瓷、橡胶、塑料等材料。再一类是导电性能介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体，例如硅(Si)、锗(Ge)、砷化镓等都是半导体。 纯净半导体也叫本征半导体，这种半导体只含有一种原子，且原子按一定规律整齐排列。如常用半导体材料硅（Si）和锗（Ge）。在常温下，其导电能力很弱；在环境温度升高或有光照时，其导电能力随之增强。 常常在本征半导体中掺入杂质，其目的不单纯是为了提高半导体的导电能力，而是想通过控制杂质掺入量的多少，来控制半导体的导电能力的强弱。 1.1 晶体二极管 在硅本征半导体中，掺入微量的五价元素(磷或砷)，就形成N型半导体。 在硅本征半导体中，掺入微量的三价元素(铟或硼)，就形成P型半导体。 当把一块P型半导体和一块N型半导体用特殊工艺紧密结合时，在二者的交界面上会形成一个具有特殊现象的薄层，这个薄层被称为PN结。 （a)N型半导体 (b)P型半导体 1.1 晶体二极管 1.1.1 晶体二极管的结构与符号 1. 二极管的结构 晶体二极管是由一个PN结构成的，从P区引出的电极为二极管正极， N区引出的电极为二极管负极，用管壳封装起来即成二极管。 二极管的外形图 二极管符号 2. 电路符号 1.1 晶体二极管 1.1.2 晶体二极管的单向导电性 电阻是双向导电，二极管如何导电呢？ 按下图所示连接电路，观察指示灯的变化情况。（建议采用仿真演示） (a) 加正向电压导通 (b) 加反向电压截止 结论：二极管 具有单向导电性。 1.1 晶体二极管 1.1.3 晶体二极管的伏安特性 二极管的伏安特性曲线 (1) 正向特性（图中OAB段） ① 当二极管两端所加的正向电压由零开始增大时，在正向电压比较小的范围内，正向电流很小，二极管呈现很大的电阻，如图中OA段，通常把这个范围称为死区，相应的电压叫死区电压。硅二极管的死区电压为0.5V左右，锗二极管的死区电压约为0.1～0.2V。 1.1 晶体二极管 1.1.3 晶体二极管的伏安特性 二极管的伏安特性曲线 ② 外加电压超过死区电压以后，二极管呈现很小的电阻，正向电流ID迅速增加，这时二极管处于正向导通状态，如图中AB段为导通区，此时管子两端电压降变化不大，该电压值称为正向压降(或管压降)，常温下硅管约为0.6～0.7V，锗管约为0.2～0.3V。 1.1 晶体二极管 1.1.3 晶体二极管的伏安特性 二极管的伏安特性曲线 (2) 反向特性 （图中OCD段） ① 当给二极管加反向电压时，所形成的反向电流是很小的，而且在很大范围内基本不随反向电压的变化而变化，即保持恒定。如曲线OC段称为反向截止区，此处的IR称为反向饱和电流。 ② 当反向电压大到一定数值UBR时，反向电流会急剧增大，如图中CD段，这种现象称为反向击穿，相应的电压叫反向击穿电压。正常使用二极管时（稳压二极管除外），是不允许出现这种现象的，因为击穿后电流过大将会使管子损坏。 1.1 晶体二极管 1.1.4 稳压二极管 稳压二极管是一种用特殊工艺制造的面接触硅材料二极管，由于它具有稳定电压的功能，在稳压设备和一些电子电路中经常用到。所以把这种类型的二极管称为稳压管。 小型稳压管与二极管外型无异，图形符号和外形封装如图所示。（a）为符号图，(b)为实物图。 （a）符号 (b)实物 结论：稳压管工作在特性曲线 的反向击穿区。这表明稳压管在击 穿状态下，流过管子的电流在较大 范围内变化(△IZ)时，而管子两端 电压变化(△UZ)几乎不变，这就是 稳压管的稳压作用。 1.1 晶体二极管 1.1.5 其他二极管 1. 发光二极管 发光二极管(简称LED)的PN结工作在正向偏置状态。它是利用电信号变成光信号的一种半导体器件，它具有功耗低、体积小、工作可靠等特点。 2. 光敏二极管 光敏二极管又称光电二极管，其PN结工作在反向偏置状态。目前使用最多的是硅（