二極管及其應用

1、—202—第4章半導體二極管及其應用半導體二極管及其應用電子電路區(qū)別于以前所學電路的主要特點是電路中引入各種電子器件。電子器件的類型很多，目前使用得最廣泛的是半導體器件——二極管、穩(wěn)壓管、晶體管、絕緣柵場效應管等。由于本課程的任務不是研究這些器件內部的物理過程，而是討論它們的應用，因此，在簡單介紹這些器件的外部特性的基礎上，討論它們的應用電路。4.14.1PNPN結和半導體二極管結和半導體二極管4.1.14.1.1PNPN結的單向導電性

2、結的單向導電性我們在物理課中已經知道，在純凈的四價半導體晶體材料（主要是硅和鍺）中摻入微量三價（例如硼）或五價（例如磷）元素，半導體的導電能力就會大大增強。這是由于形成了有傳導電流能力的載流子。摻入五價元素的半導體中的多數載流子是自由電子，稱為電子半導體或N型半導體。而摻入三價元素的半導體中的多數載流子是空穴，稱為空穴半導體或Ｐ型半導體。在摻雜半導體中多數載流子（稱多子）數目由摻雜濃度確定，而少數載流子（稱少子）數目與溫度有關，并且溫度

3、升高時，少數載流子數目會增加。在一塊半導體基片上通過適當的半導體工藝技術可以形成Ｐ型半導體和Ｎ型半導體的交接面，稱為PN結。PN結具有單向導電性：當PN結加正向電壓時，Ｐ端電位高于N端，PN結變窄由多子形成的電流可以由Ｐ區(qū)向Ｎ區(qū)流通，見圖41(a)而當PN結加反向電壓時，Ｎ端電位高于Ｐ端，PN結變寬由少子形成的電流極小，視為截止(不導通)，見圖41(b)。4.1.4.1.２半導體二極管半導體二極管半導體二極管就是由一個PN結加上相應的電

4、極引線及管殼封裝而成的。由Ｐ區(qū)引出的電極稱為陽極，Ｎ區(qū)引出的電極稱為陰極。因為PN結的單向導電性，二極管導通時電流方（a）PN結加正向電壓（b）PN結加反向電壓圖41PN結的單向導電性RRNPIE外加電場自建電場NPI≈0E外加電場自建電場—204—這說明，對應同樣大小的正向電流，正向壓降隨溫升而減小。研究表明，溫度每升高10C，正向壓降減小2mV。2.反向特性二極管加上反向電壓時，形成很小的反向電流，且在一定溫度下它的數量基本維持不變

5、，因此，當反向電壓在一定范圍內增大時，反向電流的大小基本恒定，而與反向電壓大小無關，故稱為反向飽和電流，一般小功率鍺管的反向電流可達幾十μA，而小功率硅管的反向電流要小得多，一般在0.1μA以下，當溫度升高時，少數載流子數目增加，使反向電流增大，特性曲線下移，研究表明，溫度每升高100C，反向電流近似增大一倍。3反向擊穿特性當二極管的外加反向電壓大于一定數值（反向擊穿電壓）時，反向電流突然急劇增加稱為二極管反向擊穿。反向擊穿電壓一般在幾

6、十伏以上。4.1.44.1.4二極管的主要參數二極管的主要參數二極管的特性除用伏安特性曲線表示外，參數同樣能反映出二極管的電性能器件的參數是正確選擇和使用器件的依據。各種器件的參數由廠家產品手冊給出，由于制造工藝方面的原因，既使同一型號的管子，參數也存在一定的分散性，因此手冊常給出某個參數的范圍，半導體二極管的主要參數有以下幾個：１最大整流電流IDM指的是二極管長期工作時，允許通過的最大的正向平均電流。在使用時，若電流超過這個數值，將使

7、ＰＮ結過熱而把管子燒壞。２反向工作峰值電壓VRMVRM是指管子不被擊穿所允許的最大反向電壓。一般這個參數是二極管反向擊穿電壓的一半，若反向電壓超過這個數值，管子將會有擊穿的危險。３反向峰值電流IRMIRM是指二極管加反向電壓VRM時的反向電流值，IRM越小二極管的單向導電性愈好。IRM受溫度影響很大，使用時要加以注意。硅管的反向電流較小，一般在幾微安以下，鍺管的反向電流較大，為硅管的幾十到幾百倍。４最高工作頻率?M二極管在外加高頻交流電