2半導(dǎo)體二極管

1、一、復(fù)習(xí)引入 復(fù)習(xí)PN結(jié)的單身導(dǎo)電性。二、新授（一）二極管的結(jié)構(gòu)在PN結(jié)的兩端各引出一根電極引線，然后用外殼封裝起來就構(gòu)成了半導(dǎo)體二極管，簡稱二極管，如圖1（a）所示，其圖形符號如圖1（b）所示。由P區(qū)引出的電極稱正極（或陽極），由N區(qū)引出的電極稱負(fù)極（或陰極），電路符號中的箭頭方向表示正向電流的流通方向。（二）二極管的類型二極管的種類很多，按制造材料分類，主要有硅二極管和鍺二極管；按用途分類，主要有整流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管等；按接觸的面積大小分類，可分為點接觸型和面接觸型兩類。其中點接觸型二極管是一根很細(xì)的金屬觸絲（如三價元素鋁）和一塊N型半導(dǎo)體（如鍺）的表面接觸，然后

2、在正方向通過很大的瞬時電流，使觸絲和半導(dǎo)體牢固接在一起，三價金屬與鍺結(jié)合構(gòu)成PN結(jié)，如圖1（c）所示。由于點接觸型二極管金屬觸絲很細(xì)，形成的PN結(jié)很小，所以它不能承受大的電流和高的反向電壓。由于極間電容很小，所以這類管子適用于高頻電路。面接觸型或稱面結(jié)型二極管的PN結(jié)是用合金法或擴(kuò)散法做成的，其結(jié)構(gòu)如圖1（d）所示。由于這種二極管的PN結(jié)面積大，可承受較大的電流。但極間電容較大，這類器件適用于低頻電路，主要用于整流電路。如圖1（e）所示是硅工藝面型二極結(jié)構(gòu)圖，它是集成電路中常見的一種形式。 （a） (b) (c) (d) (e)圖1 半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號（三）二極管的主要參數(shù)1最大整流電流

3、IFMIFM是指二極管長期運行時允許通過的最大正向直流電流。IFM與PN結(jié)的材料、面積及散熱條件有關(guān)。大功率二極管使用時，一般要加散熱片。在實際使用時，流過二極管最大平均電流不能超過IFM，否則二極管會因過熱而損壞。 2最高反向工作電壓URM（反向峰值電壓）URM是指二極管在使用時允許外加的最大反向電壓，其值通常取二極管反向擊穿電壓的一半左右。在實際使用時，二極管所承受的最大反向電壓值不應(yīng)超過URM，以免二極管發(fā)生反向擊穿。 3反向電流IR與最大反向電流IRMIR是指在室溫下，二極管未擊穿時的反向電流值。IRM是指二極管在常溫下承受最高反向工作電壓URM時的反向漏電流，一般很小，但其受溫度影響

4、很大。當(dāng)溫度升高時，IRM顯著增大。4最高工作頻率fM二極管的工作頻率若超過一定值，就可能失去單向?qū)щ娦?，這一頻率稱為最高工作頻率。它主要由PN結(jié)的結(jié)電容的大小來決定。點接觸型二極管結(jié)電容較小，fM可達(dá)幾百兆赫茲。面接觸型二極管結(jié)電容較大，fM只能達(dá)到幾十兆赫茲。必須注意的是，手冊上給出的參數(shù)是在一定測試條件下測得的數(shù)值。如果條件發(fā)生變化，相應(yīng)參數(shù)也會發(fā)生變化。因此，在選擇使用二極管時應(yīng)注意留有余量。（四）二極管的應(yīng)用二極管陽極、陰極一般在二極管管殼上都注有識別標(biāo)記，有的印有二極管電路符號，對于玻璃或塑料封裝外殼的二極管，有色點或色環(huán)一端為陰極。對于極性不明的二極管，可用萬用表電阻檔通過測量二

5、極管的正、反向電阻來加以判斷。二極管在電子技術(shù)中有著廣泛應(yīng)用，如：整流電路、限幅電路、鉗位電路等。1 整流電路整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娮饔?，將交流電變成脈動直流電的電路。具體電路將在后續(xù)章節(jié)中介紹。2限幅電路限幅電路又稱削波電路，是用來限制輸入信號電壓范圍的電路。(1)單向限幅電路單向限幅電路如圖2（a）所示。輸入電壓和輸出電壓波形如圖2（b）所示。 (a)電路圖 （b）波形圖 圖2 單向限幅電路當(dāng)ui>Us時，二極管導(dǎo)通，理想二極管導(dǎo)通時正向電壓為零，uo=Us，輸入電壓正半周超出的部分降在電阻R上；當(dāng)ui<Us時，二極管截止，Us所在支路斷開，電路中電流為零，uR=0，u

6、o=ui。該電路使輸入信號上半周電壓幅度被限制在Us值，稱為上限幅電路。Us為上限門電壓用UIH表示。即UIH= Us。若將圖2中Us、VD極性均反向連接，可組成下限幅電路，產(chǎn)生相應(yīng)的下限門電壓UIL，原理請讀者自行分析。(2)雙向限幅電路通常將具有上、下門限的限幅電路稱為雙向限幅電路，電路及其輸入波形如圖3所示。圖中電源電壓U1、U2用來控制它的上、下門限值。若考慮二極管的導(dǎo)通電壓UF，則它的上、下門限值分別為： UIL=(U2+UF)，UIH=U1+UF當(dāng)ui<UIL時，二極 VD2導(dǎo)通，VD1截止，相應(yīng)的輸出電壓 uo=Uomin=UIL ；當(dāng)ui>UIH時，二極管VD1導(dǎo)通

7、，VD2截止，相應(yīng)的輸出電壓uo=Uomax=UIH。而當(dāng)UIL<ui<UIH時，二極管VD1、VD2均截止，則uo=uio （a）電路圖 （b）波形圖圖3雙向限幅電路3鉗位電路鉗位電路是使輸出電位鉗制在某一數(shù)值上保持不變的電路。鉗位電路在數(shù)字電子技術(shù)中的應(yīng)用最廣。如圖4所示是數(shù)字電路中最基本的與門電路，也是鉗位電路的一種形式。設(shè)二極管為理想二極管，當(dāng)輸入UA=UB=3V時，二極管VD1、VD2正偏導(dǎo)通，輸出電位被鉗制在UA和UB上，即UF=3V；當(dāng)UA=0V，UB=3V，則D1導(dǎo)通，輸出被鉗制在UF=UA=0V，D2反偏截止。圖4 鉗位電路（與門）4檢波電路檢波電路是把信號從已調(diào)波中檢出來的電路。檢波電路在調(diào)幅收音機(jī)及電視機(jī)中都有應(yīng)用，電路如圖5所示。圖5 檢波電路調(diào)幅廣播為了能使音頻（低頻）信號遠(yuǎn)距離傳送，則將音頻疊加在高頻載波信號之上發(fā)射出去，如圖5所示的ui的波形。接收端半導(dǎo)體收音機(jī)，經(jīng)檢波電路，首先由二極管VD去掉負(fù)半周，得到UA波形，然后利用電容C濾掉高頻載波，檢波音頻信號uo，再經(jīng)放大后送到喇叭就可還原為聲音了。課后作業(yè)：1、電路如圖所示，已知 ，試求ui與uo的波形。設(shè)二極管正向?qū)妷嚎珊雎圆挥嫛?、電路如圖所示，已知 ，二極管導(dǎo)通壓降為0.7V。試畫出ui與uo的波形，并標(biāo)出幅