考点1 二极管《电子技术基础与技能》山东省（春季高考）机械制造类 知识点讲解

山东省（春季高考）机械制造类 电子技术 复习讲义 第一章 常用半导体器件 第一节 二极管 【考纲要求】 了解二极管的结构、符号、工作特性及应用。 【知识和技能要点】 考点1 半导体及其特性 1. 定义 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质，常用的材料有硅和锗。 2. 特性 (1)半导体中带负电的自由电子和带正电的空穴同时参与导电。 (2)纯净半导体称为本征半导体，自由电子、空穴数目相等(电子空穴对)且常温下数量少， 导电能力差。 (3)半导体的导电能力受温度、光照、磁场、电场等因素影响变化很大，分别称为热敏性、光 敏性等，统称为其敏感特性。利用半导体对温度十分敏感的特性，制成了工业自动控制装置中 常用的热敏电阻；利用半导体对光十分敏感的特性，可制成光敏电阻、光电二极管、光电三极管 及光电池等光电器件。 3. P型半导体和 N 型半导体的形成(通过掺杂特性实现) (1)在纯净半导体中掺入5价元素(磷或锑),可形成多数载流子为自由电子、少数载流子为 空穴的 N 型(电子型)半导体，N 型半导体以自由电子导电为主。 (2)在纯净半导体中掺入3价元素(硼或铟),可形成多数载流子为空穴、少数载流子为自由 电子的 P 型(空穴型)半导体，P 型半导体以空穴导电为主。 (3)P 型半导体和N 型半导体整体都是电中性的。 4. PN结及其特性 (1)PN结的形成：在一块纯净半导体中，采用不同的掺杂工艺，使一半成为 P 型半导体，另一半成为 N 型半导体。通过扩散(多数载流子的运动)和漂移(少数载流子的运动)运动，在交界处会形成一种特殊的薄层，这种薄层称为 PN 结。它是构成各种半导体器件的基础。 (2)特性：PN结的主要特性是单向导电性。 考点2 二极管的结构及类型 1. 结构 从PN结的P区和N区各引出一个电极，用管壳封装构成二极管。P区电极为二极管正极，N区电极为二极管负极。 2. 内部结构、图形和文字符号 二极管的内部结构、图形和文字符号，如图所示。 (a) 结构图 (b) 符号 3. 类型及适用场合 (1)二极管按所用半导体材料的不同可分为锗管和硅管。 (2)按其内部结构的不同可分为点接触型、面接触型和平面型。点接触型适用于高频小电流场合，主要用于小电流整流和高频检波、混频等，如2AP、2AK系列；面接触型适用于低频大电流场合，主要用在大电流整流电路中，如2CP、2CZ系列。平面型主要用于开关、脉冲及高频电路中。如图7-6-1-2所示。 4. 特性 二极管具有单向导电性，二极管正向偏置(正偏)时导通，反向偏置(反偏)时截止。 5. 作用 整流、稳压、限幅、开关、检波及信号转换等。 考点3 二极管的伏安特性 1.定义 加到二极管两端的电压U与流过二极管的电流I之间的关系称为二极管的伏安特性，其关系可用二极管的伏安特性曲线表示，以普通硅二极管为例，如图7-6-1-3所示。 2.二极管伏安特性曲线分析 (1)正向特性 ①正向截止区(正向死区):当正向电压小于死区电压时二极管处于正向截止，正向电流近 似为零，管子对外呈现高阻特性；硅管死区电压约为0.5 V,锗管死区电压约为0.2 V。 ②正向导通区：当正向电压大于死区电压时，二极管正向导通，对应上图中第①段；当二极管正向导通后，电阻较小约为几十或几百欧，正向电流随正向电压的增加而急剧增加；正向管压降略大于死区电压，硅管约为0.7V,锗管约为0.3V。 (2)反向特性 ①反向截止区：如果反向电压小于击穿电压，二极管处于反向截止状态，对应上图中第②段，反向电阻约几百千欧，反向电流很小，即使反向电压增加，反向电流也基本不变，二极管呈现高阻性。 ②反向击穿区：若反向电压大于击穿电压，反向电流急剧增大，二极管反向击穿，失去单向导电性，对应上图中第③段。实际应用时，普通二极管所加反向电压不允许高于击穿电压，否则 会因为电流过大而损坏二极管，但稳压二极管是一种工作在反向击穿区的特殊二极管。 考点4 二极管的主要参数 1. 最高反向工作电压URM 二极管两端允许加的反向电压的峰值，其值一般为反向击穿电压URB的一半；选择二极管时，管子两端承受的的反向电压不能超过此值。 2. 最大整流电流IFM 二极管长时间正常工作时，允许通过的最大正向平均电流。选择二极管时，实际工作电流不能超过此值，以免管子过热损坏。 3. 最高工作频率 fM 保证二极管正常工作的最高频率。一般小电流二极管的fM高达几百兆赫，而大电流整流管的fM仅几千赫。 考点5 二极管的种类 常见二极管的种类，见表7-6-1-1。 考点6 二极管管脚极性及质量的判定 1.原理 PN结的单向导电性。 2.管脚极性的判定方法 (1)用指针式万用表的R×100或R×1k挡，测量小功率二极管的正反向电阻，阻值小时，黑表笔所接一端为二极管的正极；阻值大时，黑表笔所接一端为二极管的负极。 (2)用数字万用表的蜂鸣挡(二极管挡),将红、黑表笔分别接二极管的两个引脚，若显示1,则二极管呈反向特性。交换表笔后再测时应出现多位数字，此数字是以小数形式表示的二极管正向压降。显示正向压降时，红表笔所接引脚为二极管的正极。 (3)利用标识判定管脚极性：小功率二极管一端标有色环或色点的为二极管的负极；贴片二极管，有竖条一端为负极；发光二极管的长脚为正极，短脚为负极；有的用“P、N”或专用符号来确定管脚。 3.质量的判定方法(对于指针式万用表) (1)正反向电阻阻值相差越大，质量越好。 (2)正反向电阻阻值均很大(表针不动),说明内部断路。 (3)正反向电阻阻值均很小(表针指示为零),说明内部短路。 ①普通二极管不允许工作在反向击穿区，容易形成热击穿，造成管子永久性损坏。 ②二极管是非线性元件。 【练习题】 一、单项选择题 1.下列关于半导体的说法中，正确的是( ) A.因为N型半导体多数载流子是电子，所以它带负电 B.在硅或锗材料中掺入5价元素可形成P 型半导体 C.半导体材料掺杂后依然呈电中性 D.把一块P型半导体和一块N型半导体放在一起就会形成PN结 2.下列图中，硅二极管工作在导通状态的是( ) 3.当硅二极管加上0.3 V 正向电压时，该二极管( ) A.为小阻值 B.为大阻值 C.阻值为0 D.阻值为∞ 4.若某二极管反向击穿电压为150 V, 则其最高反向工作电压( ) A.约等于150 V B.可略大于150 V C.不得大于40 V D.等于75 V 5.分别用万用表的R×100 和 R×1k 挡测量二极管的正向电阻时，发现所测得阻值有所差别，这是因为( ) A.二极管已经击穿 B.二极管是非线性器件 C.二极管内部断路 D.不能用不同的挡位测量同一 只管子 6.用万用表测量二极管反向电阻时，若用两手把管脚紧紧捏住，则反向电阻将会( ) A.增大 B.减小 C.不变 D.可能增大，也可能减小 7.如图所示的电路中，当输入电压Ui=12V时，输出电压Uo为 A.12V B.2V C.5V D.0 8.分别用万用表的R×100和R×1k挡测量二极管的正向电阻时，发现所测得阻值有所差 别，这是因为( ) A.二极管已被击穿 B.不能用不同的挡位测量同一 只管子 C.二极管内部断路 D.二极管是非线性器件 9.如图所示，二极管VD1、VD2的状态是( ) A.VD1导通，VD2截止 B.VD2导通，VD1截止 C.VD1、VD2都导通 D.VD1、VD2都截止 10.如图所示，假设二极管正向电阻为零、反向电阻无穷大，则电压Uab是( ) 第10题图 A.-3V B.5V C.8V D.-8V 11.如图所示，二极管为一般硅管，则a点的电位是（ ） A.-0.7V B.4V C.0 D.0.7V 12.型号为2CZ系列的二极管是( ) A.普通管 B.整流管 C.开关管 D.稳压管 13.若用万用表测得普通二极管的正极电位是-5.7V,则负极电位是-5 V,则该二极管的工作状态是( ) A.正向击穿 B.反向击穿 C.截止 D.导通 14.下列关于二极管的说法中，正确的是( ) A.二极管有两个 PN 结 B.二极管的电流与其两端电压成正比 C.发光二极管不具有单向导电性 D.二极管在一定条件下会失去单向导电性 15.用数字万用表的二极管测量挡检测二极管，两表笔分别接二极管的两个引脚，下列说法正确的是( ) A.显示值为电阻值 B.若显示值为“000”,则二极管短路损坏 C.若显示值为“1”,则二极管断路损坏 D.根据检测值，不能判断二极管的类型 二、简答题 1.测量二极管伏安特性的原理图如图所示，问： (1)电路中Rp的作用是什么? (2)当电位器Rp向上移动时，电压表、电流表的示数如何变化? 2.用指针式万用表判断普通硅二极管极性的方法如图所示，请根据检测结果说明二极管的正、负极。 3.如图(a)所示为二极管限幅电路，VD为理想二极管，,E=3V。试在图(b)中画出的波形图。 4.如图所示，已知VA=3.7V,VB=0,VDA、VDB均为硅管，R=500Ω。 (1)说明输出端 Y 的电位。 (2)说明二极管的作用。 (3)试求流过R的电流。 【答案】 一、单项选择题 1. C 2. D 3. B 4．D 5. B 6. B 7. B 8.D 9. A 10. D 11. D 12. B 13. C 14. D 15. B 二、简答题 1.(1)限流作用。 (2)电流表示数增大，电压表示数不变。 2.a端为正极，b端为负极。 3. 4.(1)3V。 (2)VDB起隔离作用，VDA起钳位作用。 (3)0.03A 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $