半導體二極管課件整流

半導體二極管課件整流2023/7/311第1頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月電工電子技術(shù)第7章常用半導體器件

7.1PN結(jié)和半導體二極管………………1437.1.1PN結(jié)…………1447.1.2半導體二極管………………1447.1.3特殊二極管7.1.4二極管整流濾波電路7.1.5穩(wěn)壓二極管簡單穩(wěn)壓電路2023/7/312第2頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第7章常用半導體器件下頁2023/7/313第3頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月7.1半導體基礎知識1.自然界的物質(zhì)，按導電能力分，導體：半導體：絕緣體：金、銀、銅、鐵、鋁……橡膠、陶瓷……＋硅、鍺、硒……分為第7章常用半導體器件2023/7/314第4頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月自然界的一切物質(zhì)是由分子和原子組成的。7.1半導體基礎知識原子＝原子核（＋）＋電子（－）＋物質(zhì)按導電能力強弱可分為導體、絕緣體和半導體

。

2023/7/315第5頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月7.1半導體基礎知識2.半導體的性質(zhì)

摻雜性（雜敏性）——指半導體對摻入雜質(zhì)很敏感。

熱敏性——指半導體對溫度變化很敏感，如：熱敏電阻。

光敏性——指半導體受光照射時，電阻率顯著減小，如：光敏二極管、光電三極管、光敏電阻。半導體材料的獨特性能，是由半導體內(nèi)部的導電機理決定的。2023/7/316第6頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月7.1半導體基礎知識3.本征半導體純凈的且具有晶體結(jié)構(gòu)的半導體，稱為本征半導體。最常用的半導體為硅（Si）和鍺（Ge），它們的共同特征是四價元素，即每個原子最外層為4個電子。＋4硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)簡化模型半導體中的原子是按照一定的規(guī)律整齊地排列著，呈晶體結(jié)構(gòu)。2023/7/317第7頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月半導體的原子結(jié)構(gòu)電子原子核原子核電子退出第一幫助回退前進開始最后返回2023/7/318第8頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月+4+4+4+4+4+4+4+4+4晶格結(jié)構(gòu)共價鍵晶體中，每個原子都和周圍的4個原子通過共價鍵的形式，緊密聯(lián)系在一起。

下頁2023/7/319第9頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月7.1半導體基礎知識在一定的溫度或光照的激發(fā)下，有些價電子獲得足夠的能量可以掙脫共價鍵的束縛，成為自由電子，同時原來的共價鍵中就留下了一個空位，稱為空穴。由于熱激發(fā)而在晶體中出現(xiàn)電子空穴對的現(xiàn)象，稱為本征激發(fā)。半導體區(qū)別于導體的一個重要特點。下頁2023/7/3110第10頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月+4+4+4+4+4+4+4+4+4本征激發(fā)由于熱激發(fā)而在晶體中出現(xiàn)電子空穴對的現(xiàn)象下頁2023/7/3111第11頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月7.1半導體基礎知識4.摻雜半導體P型半導體N型半導體摻入少量的三價元素

(如硼)多子—空穴摻入少量的五價元素

(如磷)多子—自由電子下頁2023/7/3112第12頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月7.1半導體基礎知識P型半導體——在本征半導體中摻入少量的三價元素（如硼），就形成了P型半導體。多子——空穴少子——自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4+3+4+4+4+4+4+4+4+42023/7/3113第13頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月N型半導體——在本征半導體中摻入少量的五價元素（如磷），就形成了N型半導體。多子——自由電子少子——空穴7.1半導體基礎知識+4+4+4+4+4+4+4+4+4+52023/7/3114第14頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月7.1半導體基礎知識無論是N型半導體還是P型半導體，其中多子和少子的移動都能形成電流。但是，由于多子的數(shù)量遠遠大于少子的數(shù)量，因此起主要導電作用的是多數(shù)載流子。一般可近似認為多數(shù)載流子的數(shù)量與摻入雜質(zhì)的濃度是相等的。摻入雜質(zhì)后，雖然形成了N型或P型半導體，但整個半導體晶體仍然呈電中性。2023/7/3115第15頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月7.1半導體基礎知識5.PN結(jié)及其單向?qū)щ娦栽谝粔K純凈的半導體中，通過特殊工藝，使它的一邊成為P型半導體，另一邊成為N型半導體，則兩種半導體的交界面上就形成了一個具有特殊性能的薄層——PN結(jié)。半導體器件的核心－－－－－－－－－－－－P區(qū)＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋N區(qū)－－－－－－－－－－－－P區(qū)＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋N區(qū)內(nèi)電場PN結(jié)2023/7/3116第16頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月對少子的

起增強作用，當這兩種運動達到動態(tài)平衡時，就形成了

。

的建立，對多數(shù)載流子的

起削弱作用，內(nèi)電場的方向由

區(qū)指向

區(qū)。擴散的結(jié)果使它們的交界處建立起一個

，P型半導體中的多數(shù)載流子由

向

區(qū)進行擴散，由

向

區(qū)進行擴散。PN結(jié)形成的過程中，PNNP空間電荷區(qū)NP內(nèi)電場擴散漂移PN結(jié)N型半導體中的多數(shù)載流子PN

結(jié)的形成過程：（即：內(nèi)電場）2023/7/3117第17頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月7.1半導體基礎知識--------------------++++++++++++++++++++內(nèi)電場外電場空間電荷區(qū)變窄外電場空間電荷區(qū)加寬加正向電壓時加反向電壓時PN--------------------++++++++++++++++++++內(nèi)電場NPPN結(jié)“正向?qū)?，反向截至”的特性，說明PN結(jié)具有“單向?qū)щ娦浴?023/7/3118第18頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月7.1.2二極管及其特性1.二極管Diode整流二極管普通二極管開關(guān)二極管LED下頁2023/7/3119第19頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月7.1.2二極管及其特性在PN結(jié)上引出兩個電極并加上管殼就形成了半導體二極管。二極管的正極稱為陽極，與P區(qū)相連；負極稱為陰極，與N區(qū)相連。1.二極管+-DDiode下頁2023/7/3120第20頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月

只要給二極管加上正向電壓就能導通嗎？二極管的單向?qū)щ娦訧下頁2023/7/3121第21頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月2.二極管的伏安特性二極管兩端的電壓及流過它的電流的關(guān)系。正向特性反向特性死區(qū)正向?qū)ǚ聪蚪刂狗聪驌舸?Pag163)

只要給二極管加上正向電壓就能導通嗎？0UBRU

(V

)I

(mA

)UonA伏安特性曲線反向擊穿電壓下頁2023/7/3122第22頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月7.1.2二極管及其特性二極管的單向?qū)щ娦?.二極管Diode2023/7/3123第23頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月3.判別二極管管腳和好壞對于×Ω檔，指針表的表筆與數(shù)字多用表相反。注意：下頁2023/7/3124第24頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月4.主要參數(shù)（2）最大工作電流二極管允許長期工作通過（3）最大反向工作電壓保證二極管長期運行時（4）反向擊穿電壓反向電流明顯增大，IF的最大正向平均電流。URM所承受的最大反向電壓。UBRIDR例

限流電阻超過某規(guī)定值時的反向電壓。0UBRU

(V

)I

(mA

)IFImaxURM+VCCSi：0.7V（1）閥值電壓Ge：0.3V7.1.2二極管及其特性UonUon下頁2023/7/3125第25頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月5.二極管的限幅作用7.1.2

二極管及其特性下頁2023/7/3126第26頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月7.1.3特殊二極管及其作用1.穩(wěn)壓二極管（穩(wěn)壓管）穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)，0UZDZU

(V

)I

(mA

)IZIZminIZmax反向擊穿電壓較低，擊穿特性陡，這樣電流在較大范圍內(nèi)變化時，電壓基本不變。擊穿具有非破壞性。IZminIZmaxI下頁2023/7/3127第27頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月0.7U(V)20主要參數(shù)：①

穩(wěn)壓值UZ②穩(wěn)定電流

IZ通常為10mA左右③

動態(tài)電阻十幾Ω~幾十Ω，越小越好④最大耗散功率

PZmUZ符號：(uA)I(mA)OIZmixIZIZmaxPN結(jié)的反向擊穿特性＝rZ?UZ?IZPZm=UZIZmax?UZ?IZ7.1.3特殊二極管及其作用1.穩(wěn)壓二極管（穩(wěn)壓管）下頁2023/7/3128第28頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月反向擊穿0UBRU

(V

)I

(mA

)IFImaxURMUonPN結(jié)反向偏置時，在一定的電壓范圍內(nèi)，流過PN結(jié)的電流很小，基本上可視為零值。但當電壓超過某一數(shù)值時，反向電流會急劇增加，這種現(xiàn)象稱為PN結(jié)反向擊穿。（1）雪崩擊穿（2）齊納擊穿（3）熱擊穿下頁2023/7/3129第29頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月7.1.3特殊二極管及其作用2.發(fā)光二極管LEDLightEmittingDiode符號：下頁2023/7/3130第30頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月LEDLightEmittingDiode符號：下頁2023/7/3131第31頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月LED的應用①電源或信號指示②顯示屏③景觀亮化④照明白光LED的主要技術(shù)參數(shù)VD

=2～3.5

VID

=15～30

mAPD

=0.03～0.06

W光通量

=100

l

m/W下頁2023/7/3132第32頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月自變色發(fā)光二極管最大電壓3.5V接3V電源下頁2023/7/3133第33頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月自閃發(fā)光二極管最大電壓3.5V下頁2023/7/3134第34頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)射管符號：PN結(jié)在反偏時對光的敏感特性透光體玻璃封裝PN結(jié)接收管符號：(光敏管)3.光電、光敏二極管4.變?nèi)荻O管下頁7.1.3特殊二極管及其作用2023/7/3135第35頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)：（1）半導體有哪些特性？有什么特性？（2）PN

結(jié)是怎樣形成的？

摻雜性

熱敏性

光敏性PN結(jié)具有“單向?qū)щ娦浴痹谝粔K純凈的半導體中，通過特殊工藝，使它的一邊成為P型半導體，另一邊成為N型半導體，則兩種半導體的交界面上就形成了一個具有特殊性能的薄層——PN結(jié)。下頁2023/7/3136第36頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月二極管的單向?qū)щ娦?.1.4

二極管整流電路下頁第7章常用半導體器件整流——將交流電變?yōu)槊}動直流電2023/7/3137第37頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月一、半波整流電路整流——將交流電變?yōu)槊}動直流電輸出電壓：UO=

0.45U2整流管在截止期間所加的UDRM

=U2M最大反向電壓為u2的峰值：下頁第7章常用半導體器件7.1.4

二極管整流電路2023/7/3138第38頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月退出第一幫助回退前進開始最后返回半波整流的優(yōu)點：電路結(jié)構(gòu)簡單，需要二極管少。輸出脈動大，整流效率低，半波整流的缺點：交流電有一半時間沒有利用上。下頁一、半波整流電路第7章常用半導體器件7.1.4

二極管整流電路2023/7/3139第39頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月二、橋式全波整流電路整流——將交流電變?yōu)槊}動直流電輸出電壓：UO=

0.9U2每個整流管在截止期間所加的UDRM

=U2M最大反向電壓為u2的峰值：下頁第7章常用半導體器件7.1.4

二極管整流電路2023/7/3140第40頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月二、橋式全波整流電路UO=

0.9U2下頁7.1.4

二極管整流電路第7章常用半導體器件2023/7/3141第41頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月橋堆實物下頁二、橋式全波整流電路第7章常用半導體器件7.1.4

二極管整流電路2023/7/3142第42頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月一、半波整流濾波電路整流——將交流電變?yōu)槊}動直流電輸出電壓：UO=

U2整流管在截止期間所加的UDRM

=U2M最大反向電壓為u2的峰值：C下頁7.1.4

整流、濾波電路第7章常用半導體器件2023/7/3143第43頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月

半波整流電容濾波C波形UO=

U2下頁2023/7/3144第44頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月二、橋式全波整流濾波電路整流——將交流電變?yōu)槊}動直流電輸出電壓：UO=

1.2U2每個整流管在截止期間所加的UDRM

=U2M最大反向電壓為u2的峰值：C下頁第7章常用半導體器件7.1.4

整流、濾波電路2023/7/3145第45頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月兩種整流方式的比較CUO=

U2CUO=

1.2U2第7章常用半導體器件7.1.4

整流、濾波電路下頁2023/7/3146第46頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月兩種整流方式的比較CC第7章常用半導體器件7.1.4

整流、濾波電路下頁2023/7/3147第47頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月單相橋式整流電感濾波電路三、電感濾波電路下頁2023/7/3148第48頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月電感濾波原理

電感器具有“通直流，阻交流”的特性，而經(jīng)過整流得到的脈動直流電具有直流和交流成分。這樣交流成分不能通過電感器L，而直流成分可通過電感器L流動，從而在負載RL上得到平滑的直流電壓。電感濾波適用于負載電流較大且經(jīng)常變化的場合。下頁2023/7/3149第49頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月復式濾波電路四、復式濾波電路下頁2023/7/3150第50頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月倍壓整流多倍壓整流雙電源五、其它整流濾波電路下頁2023/7/3151第51頁，課件