《电工电子技术与技能》第十讲 二极管相关特性（课件）浙江省（单独招生考试）

开课老师 时间 晶体二极管相关特性 复习课 考纲解读 01 了解二极管的基本结构，理解二极管的单向导电性和伏安特性曲线。 考纲解读 二极管相关特性 一、半导体的基础知识 1.自然界的物质按照导电能力划分,可以分为导体、半导体和绝缘体。 2.半导体:导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 3.半导体的特性:光敏性、热敏性、掺杂性。 4.载流子:半导体中存在的两种携带电荷的参与导电的“粒子”,包括自由电子和空穴。其中自由电子带负电荷,空穴带正电荷。 5.半导体的分类。 按是否含有杂质可分为本征半导体和杂质半导体。 (1)本征半导体(纯净半导体):内部的自由电子数与空穴数相等。 (2)杂质半导体又可以分为N型半导体和P型半导体。 ①N型半导体是指主要靠电子导电的半导体。即多数载流子为自由电子,少数载流子为空穴。 ②P型半导体是指主要靠空穴导电的半导体。即多数载流子为空穴,少数载流子为自由电子。 二极管相关特性 6.PN结:经过特殊的工艺加工,将P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起,则在这两种半导体的交界面就会出现一个特殊的接触面,称为PN结。 PN结的单向导电性:PN结加正向电压时导通,加反向电压时截止。 二极管相关特性 二极管相关特性 二、半导体二极管 1.半导体二极管的结构和符号。 (1)结构:二极管的核心是一个PN结。 (2)符号:箭头表示正向导通电流的方向。 二极管的符号 二极管相关特性 2.二极管的单向导电性。 二极管具有单向导电性,当二极管正向偏置时,二极管导通;当二极管反向偏置时,二极管截止。二极管的这种特性称为单向导电性。 三、二极管的分类 (1)按材料分:硅管、锗管。 (2)按PN结面积分:点接触型(电流小,高频应用)、面接触型(电流大,用于整流)。 (3)按用途分:普通二极管、发光二极管、稳压二极管、光电二极管、变容二极管等。不同类型的二极管在电路图中有不同的符号,如图所示。 普通二极管　 发光二极管　　 稳压二极管　　 光电二极管　　 变容二极管 二极管相关特性 二极管的伏安特性曲线如图所示。 　二极管的伏安特性曲线 四、二极管的伏安特性曲线 二极管相关特性 (1)正向特性:二极管正向偏置时,二极管处于导通状态,此时的伏安特性称为正向特性。 ①死区:当正向电压小于死区电压时,二极管正向电流极小,二极管处于截止状态(如图中的OA段)。硅二极管的死区电压约为0.5 V,锗二极管的约为0.2 V。 ②正向导通:当外加电压大于死区电压后,电流随电压增大而急剧增大,二极管处于导通状态(如图中的AB段)。硅二极管的导通压降约为0.7 V,锗二极管的约为0.3 V。 二极管相关特性 (2)反向特性:二极管反向偏置时,二极管处于截止状态,此时的伏安特性称为反向特性。 ①反向截止区:反向电压小于击穿电压时,二极管处于反向截止状态。 ②反向击穿区:反向电压达到或超过击穿电压时,二极管反向击穿,反向电流急剧增大。 由二极管的伏安特性曲线可知,二极管的电压与电流变化不呈线性关系,其内阻不是常数,所以二极管是一种非线性器件。 二极管相关特性 从二极管的伏安特性曲线可知，二极管的电压与电流变化不成线性关系，其阻值不是常数，所以二极管是一种非线性器件。 二极管相关特性 (3)温度特性： 二极管的特性会受到温度的显著影响，其主要表现为正向特性和反向特性的变化。 二极管相关特性 ①正向特性方面： 随着温度的升高，二极管的正向压降会减小。这是因为温度升高会增加半导体中的载流子浓度和迁移率，从而导致电流更容易通过二极管，使得正向压降降低。例如，在常温下，硅二极管的正向压降约为 0.7 V，但当温度升高到100°C 时，正向压降可能会降低到约0.5 V 。 二极管相关特性 ②反向特性方面： 如图所示，当温度升高时，二极管的反向饱和电流会增大。这是因为温度升高会增加本征激发产生的载流子数量，从而导致反向电流增加。例如，一个普通的硅二极管在常温下的反向饱和电流可能非常小，只有纳安(nA)级，但在高温下可能会增加到微安(μA)级。 总结：随着温度的升高，其正向特性曲线左移，即正向压降减小；反向特性曲线下移，即反向电流增大。 二极管相关特性 (1)最大整流电流IFM:指二极管长期运行时,允许通过的最大正向平均电流。 (2)最高反向工作电压URM:指二极管正常使用时所允许加的最高反向工作电压。通常取作二极管反向击穿电压的一半。超过该电压时,二极管会被击穿。 五、二极管的主要曲线 二极管相关特性 (1)判别极性:①一般标注有黑色环或白色环的一端引脚为负极。②若辨识不清,则可用指针式万用表的R×100或R×1 k电阻挡判别。两表笔分别接二极管两个引脚,任意测量两次,得到一大一小两个阻值,阻值小的一次,黑表笔接的是正极,红表笔接的是负极。 (2)判别好坏:①好:正向电阻大,反向电阻小,正反向阻值相差越大,表明二极管的单向导电性越好。②击穿或短路:两个阻值均接近于0或很小。③断路或烧毁:两个阻值均接近于∞。 五、二极管的检测和使用 历年真题梳理 02 历年考点梳理 考核内容 知识点 近三年题号分布 分值 题型 2022 2023 2024 2022 2023 2024 晶体二极管及整流滤波电路 二极管伏安特性曲线，二极管单向导电性 12、20 11 12、A36 4 2 5 单项选择题 历年考点梳理 2022 2023 2024 考点：考查二极管单向导电性的分析。 思路：分析二极管VD是否导通时，采用假设法，假定二极管VD断开。 如图所示，二极管VD的正向导通电压为0.5 V，通过VD的电流大小为(　　) A．0 B．1.5 mA C．1.8 mA D．3.6 mA 历年考点梳理 2022 2023 2024 考点：根据电路中二极管的工作状态来计算电阻及两端的电压。 思路：确定二极管两端的电压。 如图所示，已知VD为理想二极管，则电阻R两端的电压UAB是(　　) A．－8 V B．－2 V C．2 V D．18 V 历年考点梳理 2022 2023 2024 如图所示，理想稳压二极管VZ的稳压值UZ为5 V，输入ui＝10sin(ωt) V的正弦交流电压，Ri＝RL＝1 kΩ，其电阻RL上的电压uL波形是(　　) 历年考点梳理 2022 2023 2024 如图所示，理想稳压二极管VZ的稳压值UZ为5 V，输入ui＝10sin(ωt) V的正弦交流电压，Ri＝RL＝1 kΩ，其电阻RL上的电压uL波形是(　　) 考点：稳压二极管的特性掌握情况。 思路：判断稳压二极管是否起到稳压作用。 历年考点梳理 2022 2023 2024 如图所示，图中VD1、VD2为理想二极管，R1＝1 kΩ，E1＝6 V，E2＝9 V，则Uo的大小是(　　) A．3 V B．6 V C．9 V D．15 V 考点：二极管单向导电性。 思路：判断稳压二极管是否起到稳压作用。 历年考点梳理 2022 2023 2024 考点：二极管的伏安特性曲线 思路：确定二极管两端的电压与电流的对应关系。 电路如图(a)所示，已知输入电压Ui＝4.6 V，电阻R＝1 kΩ，二极管的正向伏安特性曲线如图(b)所示，则二极管的正向压降为(　　) A．0.4 V B．0.5 V C．0.6 V D．0.7 V Boss级隐藏题库 03 关卡1、如果晶体二极管的正向、反向电阻都很大,则该晶体二极管 (　　) A.正常 B.已被击穿 C.内部断路 D.内部短路 Boss级隐形题库 解题思路：晶体二极管的检测 答案：C 关卡2、如图所示为二极管电路，已知二极管为硅材料，测得二极管的压降为0.72 V，通电一段时间后，二极管温度明显提高很多，此时二极管两端的电压(　　) A．等于0.72 V B．大于0.72 V C．小于0.72 V D．不能确定   Boss级隐形题库 解题思路：二极管的特性 答案：C 关卡2、如图所示为二极管电路，已知二极管为硅材料，测得二极管的压降为0.72 V，通电一段时间后，二极管温度明显提高很多，此时二极管两端的电压(　　) A．等于0.72 V B．大于0.72 V C．小于0.72 V D．不能确定   Boss级隐形题库 解题思路：二极管的特性 答案：C 关卡3、二极管的反向漏电流随温度升高会(　　) A．减小 B．不变 C．小幅增大 D．明显增大 Boss级隐形题库 解题思路：二极管的特性 答案：D 关卡4、电路如图所示，设二极管为理想元件，其正向导通压降为0，当Ui＝3 V时，则Uo的值(　　) A．不能确定 B．等于0 C．等于5 V D．等于3 V Boss级隐形题库 解题思路：二极管的特性 答案：D 关卡5、若两只相同的灯泡HL1、HL2接在如图所示的电路中，则(　　) A．HL1比HL2亮 B．HL2比HL1亮 C．HL1、HL2一样亮 D．以上都不对 Boss级隐形题库 解题思路：二极管的特性 答案：B 备考建议 04 备考建议 做卷模拟计时，适当紧张感带入，控制做卷时长，保持节奏、注重规范 列出各考点疑问清单，有计划有目地的学习 “保温”的基础上，加强对知识盲区的攻克。刷基础、刷错题 回归教材,理清框架，查漏补缺 多看教材+多做试题+多思考 这个题目还能怎么改？ 这个知识点还可能出什么题？ 这个知识点在以往试题中，都出现了那些类型？ 不建议挑战难题、怪题、超纲题 $$