任务1.2 认识二极管（课件）-《电子技术基础》同步教学（人民邮电版）

项目1 认识常用电子元器件 任务1.1 认识半导体 任务1.2 认识二极管 任务1.3 认识三极管 项目导入 电子元器件是电子元件和小型机器、仪器的组成部分，其本身常由若干零件构成，可以在同类产品中通用。最常见的电子元器件有二极管、三极管等。 任务1.2 认识二极管 提出问题 什么叫半导体？半导体和导体、绝缘体有什么不同？本征半导体或杂质半导体能称之为半导体器件吗？PN结是如何形成的？半导体在当今世界有何用途？ 把PN结用管壳封装，然后在P区和N区分别向外引出一个电极，即可构成一个二极管。二极管是电子技术中最基本的半导体器件之一。根据其用途分有检波管、开关管、稳压管和整流管等。 硅高频检波管 开关管 稳压管 整流管 发光二极管 电子工程实际中，二极管应用得非常广泛，上图所示即为各类二极管的部分产品实物图。 知识准备 1.2.1二极管的基本结构与类型 特点： 外壳 金属触丝 N型锗片 正极引线 负极引线 半导体二极管主要是依靠PN结而工作的。根据PN结构造面的特点，晶体二极管可分类如下： 1. 点接触型二极管 PN结 点接触型二极管是在锗或硅材料的单晶片上压触一根金属针后，再通过电流而形成的。点接触型二极管正向特性和反向特性相对较差，因此，不能使用于大电流和整流。但是，点接触型二极管构造简单、价格便宜，其PN结的静电容量小，因此适用于高频电路的检波、脉冲电路及计算机中的开关元件。 N型锗 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，也可以用于大电流开关元件。 负极引线 底座 金锑合金 PN结 铝合金小球 正极引线 2. 面接触型二极管 面接触型二极管采用合金法工艺制成的，结构如图示： 特点： 3. 平面型二极管 硅平面型二极管采用扩散法工艺制成：在半导体N型硅单晶片上扩散P型杂质，利用硅片表面氧化膜的屏蔽作用，在N型硅单晶片上仅选择性地扩散一部分而形成的PN结。结构如图示： 负极引线 P型硅 二氧化硅层 PN结 正极引线 平面型二极管的P区和N区部分表面，因被二氧化硅氧化膜覆盖，所以稳定性好且寿命较长。这种特制的硅二极管，不仅能通过较大的电流而在电路中起整流作用，而且性能稳定可靠，还可用于开关作用、脉冲电路以及高频电路。 特点： 根据用途二极管又可分为普通二极管、稳压二极管、发光二极管、光电二极管、检波二极管、整流二极管等。部分二极管的电路图符号以及文字符号如下： 普通二极管 图符号 稳压二极管 图符号 发光二极管 图符号 VD VDZ VD 除上述三种结构类型，还有键型二极管、合金型二极管、肖特基二极管、外延型二极管等很多结构类型的二极管，在此不一一赘述了。 光电二极管 图符号 VD 变容二极管 图符号 VD 1.2.2 二极管的伏安特性 U(V) 0.5 0 0.8 -50 -25 I (mA) 20 40 60 (A) 40 20 二极管的伏安特性是指流过二极管的电流与两端所加电压的函数关系。二极管既然是一个PN结，其伏安特性当然具有“单向导电性”。 二极管的伏安特性呈非线性，特性曲线上大致可分为四个区： 外加正向电压超过死区电压(硅管0.5V，锗管0.1V)时，内电场 大大削弱，正向电流迅速增长，二极管进入正向导通区。 死区 正向 导通区 反向 截止区 当外加正向电压较低时，由于外电场还 不能克服PN结内电场对多数载流子扩散运 动的阻力，故正向电流很小，几乎为零。 这一区域称之为死区。 外加反向电压超过反向击穿电压UBR时，反向电流突然增大，二 极管失去单向导电性，进入反向击穿区。 反向 击穿区 反向截止区内反向饱和电流很小，可近似视为零值。 正向导通区和反向截止区的讨论 U(V) 0.5 0 0.8 -50 -25 I (mA) 20 40 60 (A) 40 20 死区 正向 导通区 反向 截止区 反向 击穿区 当外加正向电压大于死区电压时，二极管由死区进入导通区，导通区中的正向电流随电压的增大迅速增大，但导通后二极管的端电压却几乎不变，硅二极管的正向导通电压典型值约为0.7V，锗二极管的正向导通电压典型值约为0.3V。 考虑到二极管的正向导通压降，二极管正向偏置时，通常应串联分压限流电阻。 在二极管两端加反向电压时，将有很小的、由少子漂移运动形成的反向饱和电流通过二极管。 反向电流有两个特点：一是它随温度的上升增长很快，二是在反向电压不超过某一范围时，反向电流的大小基本恒定，而与反向电压的高低无关(与少子的数量有限)。所以通常把反向截止区中由