第一章 晶体二极管及其应用（课件）西科大版

【任务目标】 项目一 直流稳压电源 1.半导体与二极管； 2.整流与滤波基础知识； 3.直流稳压电路基础知识； 4.测量整流滤波电路的波形； 5.制作可调直流调稳压电源。 1.1 晶体二极管 1.1.1 半导体及其主要特性 （1）半导体： 是导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料。 （2）本征半导体：纯净的、不含任何杂质的晶体半导体材料。 1、半导体： （3）常见的本征半导体材料：纯净的硅和锗。是由原子组成的晶体。 2、半导体的掺杂与载流子 （1）掺杂：在本征半导体导中添加一些特殊的杂质，使它的导电状态和性能就随外加强制力的作用而改变的方法。本征半导体的这种特性称为掺杂性。 （2）在半导体掺杂中，最重要的两种杂质是硼和磷。 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 （3）硅晶片中掺杂磷后的晶格结构与载流子示意图 （4）硅晶片中掺杂硼后的晶格结构与载流子示意图 （5）载流子 自由电子：带负电。 空穴：显正电 1.1.2 P型半导体和N型半导体 载流子以电子为主的半导体称为N型半导体。 1、N型半导体： 本征半导体掺杂不同元素的物质后，将产生不同的载流子。由此形成不同类型的半导体 载流子以空穴为主的半导体称为P型半导体。 2、P型半导体： N型半导体通过电子导电。 P型半导体通过空穴导电。 1.1.3 PN结 1、PN结的显著特性：单向导电性。 通过特殊制作工艺将P型半导体和N型半导体紧密结合在一起，在这两个半导体的交界处形成一个具有特殊性质的薄层，这个薄层被称为PN结。 2、正向电压与方向电压： PN结的P型半导体上加上高电位、N型半导体上加上低电位时PN结两端的电压称为正向电压 。 PN结的P型半导体上加上低电位、N型半导体上加上高电位时PN结两端的电压称为反向电压 。 3、PN结的单向导电性：在PN结上加上一定的正向电压，PN结就导通，产生正向电流；在PN结上加反向电压，PN结就截止。 PN结在正向电压作用下导通所产生的电流称为正向电流。 1.1.4 二极管的结构、符号和导电特性 1、二极管实物图片 2、二极管的结构、符号 3、二极管的导电特性 二极管具有单向导电性：在二极管两端加上一定的正向电压，二极管导通；反之，加上反向电压，二极管就截止。 （a）二极管正向导通 （b）二极管方向截止 1、二极管的伏安特性曲线 2、正向特性：是指二极管加正向电压时的伏安特性。有以下特性： 用来将加到二极管两端的电压与通过的电流之间的关系表示出来图像。因图像是曲线，所以把二极管的伏安特性图称为伏安特性曲线图。这个曲线图说明了二极管是非线性元件。 ①死区：二极管处于截止状态的电压范围称为死区，也就是指0V至二极管门坎电压的范围。 ②门槛电压或截止电压：二极管中开始刚出现正向电流的正向电压被称为门槛电压或截止电压。 1.1.5 二极管的伏安特性 ③导通电压：二极管两端的正向电压超过门槛电压后，随着电压的继续升高，电流开始增加较为缓慢，再以后急剧增大，此时，二极管两端电压几乎不再升高，像导体呈现出电阻很小的导通状态。把二极管导通后两端几乎稳定不变的电压称为导通电压。 ④通过实验研究，硅二极管和锗二极管的伏安特性相似，只是门坎电压和导通电压不一样。普通硅二极管的门坎电压约为0.5V，导通电压约为0.7V；普通锗二极管的门坎电压约为0.2V，导通电压约为0.3V。 3、反向特性：二极管加正向电压时的伏安特性 。有以下特性： ⑤反相截止：当二极管加上反向电压时，它呈现出很大的电阻，其中的电流极小，可认为二极管处于截止状态 将其中可忽略的极微小电流称为反向饱和电流。 ⑥反相击穿电压：当反向电压增大达到一定值时，反相电流突然急剧增大，但反向电压几乎不再增大。这种现象称为二极管反相击穿。把二极管出现反向击穿时的电压称为反向击穿电压。 ⑦击穿：当二极管反向电压达到反相击穿电压后，其中的反向电流将随反向电压的轻微升高而急剧增大。刚开始反向电流不大时，产生的热量不足以烧毁二极管，此时若降低二极管的反向电压，二极管还可回复正常。这时的击穿称为电击穿；若反向电流继续增大，产生的热量使二极管被烧毁，则二极管被彻底损毁，不能再恢复正常，这种击穿称为热击穿。 1.1.6 常用二极管的应用 1、常见的不同种类二极管 不同种类的二极管都具有单向导电性，但它们的作用各不相同。 2、二极管的分类 （1）按制造工艺分类 ①点接触型——PN结面积较小，工作电流小，常用于高频小信号电路。 ②面接触型——PN结面积较大，工作电流大，多用于整流电路。 （2）按制造材料分