半导体二极管及其基本电路-3

二极管基本电路与分析方法二极管是一种最简单的半导体器件，具有只能单向导电的特点。

在电子电路中，二极管通常用于整流、限流、调制和混频等功能。

本文将介绍二极管的基本电路和分析方法。

一、二极管基本电路1.正向偏置电路正向偏置电路是将二极管的P端连接到正电压，N端连接到负电压的电路。

这种电路可以使二极管处于导通状态，实现电流流动。

2.逆向偏置电路逆向偏置电路是将二极管的P端连接到负电压，N端连接到正电压的电路。

这种电路可以使二极管处于截止状态，即不导电。

二、二极管分析方法1.静态分析静态分析是指在稳态条件下分析二极管的工作状态。

在正向偏置电路中，如果二极管被接入电路且正向电压大于二极管的正向压降时，二极管处于导通状态；反之，二极管处于截止状态。

在逆向偏置电路中，无论接入电路与否，二极管都处于截止状态。

2.动态分析动态分析是指在变化条件下分析二极管的工作状态。

例如，当正向电压瞬时增加时，二极管可能处于导通状态。

此时，需要考虑二极管的导通压降和电流变化情况。

三、常见二极管电路1.整流电路整流电路是将交流信号转换为直流信号的电路。

常见的整流电路有半波整流电路和全波整流电路。

半波整流电路只利用了交流信号的一半，而全波整流电路则利用了交流信号的全部。

整流电路中的二极管起到了只允许电流在一个方向上流动的作用。

2.限流电路限流电路是通过限制电流的大小来保护其他元件不受损坏的电路。

常见的限流电路有稳压二极管电路和过载保护电路。

稳压二极管电路利用二极管的电流-电压特性，使得二极管具有稳定的电流输出能力；过载保护电路则通过限制电流大小来保护负载电路。

3.调制电路调制电路是将低频信息信号调制到高频载波信号上的电路。

常见的调制电路有调幅电路和调频电路。

在调制电路中，二极管起到了快速改变电流或电压的作用，实现信号的调制效果。

4.混频电路混频电路是将两个不同频率的信号进行混合，得到新的频率信号的电路。

在混频电路中，二极管可以起到信号选择和调谐的作用，实现频率混合。

第二章半导体二极管及其基本电路2-1．填空（1）N型半导体是在本征半导体中掺入；P型半导体是在本征半导体中掺入。

（2）当温度升高时，二极管的反向饱和电流会。

（3）PN结的结电容包括和。

（4）晶体管的三个工作区分别是、和。

在放大电路中，晶体管通常工作在区。

（5）结型场效应管工作在恒流区时，其栅-源间所加电压应该。

（正偏、反偏）答案：（1）五价元素；三价元素；（2）增大；（3）势垒电容和扩散电容；（4）放大区、截止区和饱和区；放大区；（5）反偏。

2-2．判断下列说法正确与否。

（1）本征半导体温度升高后，两种载流子浓度仍然相等。

（）（2）P型半导体带正电，N型半导体带负电。

（）（3）结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证R GS大的特点。

（）（4）只要在稳压管两端加反向电压就能起稳压作用。

（）（5）晶体管工作在饱和状态时发射极没有电流流过。

（）（6）在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。

（）（7）PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。

（）（8）若耗尽型N沟道MOS场效应管的U GS大于零，则其输入电阻会明显减小。

（）答案：（1）对；温度升高后，载流子浓度会增加，但是对于本征半导体来讲，电子和空穴的数量始终是相等的。

（2）错；对于P型半导体或N型半导体在没有形成PN结时，处于电中性的状态。

（3）对；结型场效应管在栅源之间没有绝缘层，所以外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证R GS大的特点。

（4）错；稳压管要进入稳压工作状态两端加反向电压必须达到稳压值。

（5）错；晶体管工作在饱和状态和放大状态时发射极有电流流过，只有在截止状态时没有电流流过。

（6）对；N型半导体中掺入足够量的三价元素，不但可复合原先掺入的五价元素，而且可使空穴成为多数载流子，从而形成P型半导体。

（7）对；PN结在无光照、无外加电压时，处于动态平衡状态，扩散电流和漂移电流相等。

二极管原理及其基本电路二极管是一种最简单的半导体器件，它具有非常重要的功能和应用。

本文将介绍二极管的原理以及其基本电路。

一、二极管的原理二极管是由一种带有p型半导体和n型半导体的材料组成的。

在p-n 结的区域内，因为半导体的材料特性，会形成一个电势垒。

当外加电压的极性与电势垒形成的方向相反时，电势垒将变得更大，称为反向偏置；当外加电压的极性与电势垒形成的方向一致时，电势垒将变得更小，称为正向偏置。

在二极管的工作中，主要有以下几个重要的特性。

1.正向电压特性：当二极管处于正向偏置状态时，在两端加上正向电压时，电势垒逐渐缩小，直到消失。

在这个过程中，二极管的导电性变得很好。

正向电压越大，二极管导通越好。

2.反向电压特性：当二极管处于反向偏置状态时，在两端加上反向电压时，电势垒逐渐增加。

当反向电压超过反向击穿电压时，二极管就会发生击穿，电流急剧增大，此时二极管就会损坏。

3.导通和截止特性：当二极管处于正向偏置状态时，正向电压不超过一定限制时，二极管会导通。

当正向电压超过这个限制时，二极管截止，不导通。

而当二极管处于反向偏置状态时，无论外加电压的大小，其表现都是开路状态，不导通。

二、二极管的基本电路二极管广泛地应用于各种电路中，下面介绍几个常见的二极管基本电路。

1.正向电压特性测试电路：这是一个测试二极管正向电压特性的电路。

它由一个电压源、一个限流电阻和一个二极管组成。

通过改变电压源的电压，可以测量二极管在不同电压下的电流。

当电压逐渐增加时，电流也逐渐增加，直到达到二极管的最大电流。

2.整流电路：整流电路主要用于将交流电转换为直流电。

它由一个二极管和负载组成。

当二极管处于正向偏置状态时，它允许正向电流通过，从而将正半周期的交流信号变为直流信号。

而当二极管处于反向偏置状态时，它阻止反向电流通过。

3.限流电路：限流电路主要用于限制电流的大小。

它由一个电压源、一个电阻和一个二极管组成。

二极管起到了稳压和限流的作用。

第3章半导体二极管及其基本应用电路判断下列说法是否正确，用“√”和“”表示判断结果填入空内1. 半导体中的空穴是带正电的离子。

（）2. 温度升高后，本征半导体内自由电子和空穴数目都增多，且增量相等。

（）3. 因为P型半导体的多子是空穴，所以它带正电。

（）4. 在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。

（）填空1. 半导体是导电能力介于_______和_______之间的物质。

2．利用半导体的_______特性，制成杂质半导体；利用半导体的_______特性,制成光敏电阻，利用半导体的_______特性,制成热敏电阻。

3．PN结加正向电压时_______，加反向电压时_______，这种特性称为PN结的_______ 特性。

4. 二极管最主要的特性是，使用时应考虑的两个主要参数是和和。

;5. 稳压管工作在伏安特性的________区，在该区内的反向电流有较大变化，但它两端的电压 _ ______。

6. 当温度升高时，二极管的正向特性曲线将 ________，反向特性曲线将_______。

选择填空1. 在本征半导体中加入元素可形成N型半导体，加入元素可形成P型半导体。

A. 五价B. 四价C. 三价2. N型半导体中多数载流子是；P型半导体中多数载流子是。

A．自由电子 B．空穴3. N型半导体；P型半导体。

A．带正电 B．带负电 C．呈电中性4. 在掺杂半导体中，多子的浓度主要取决于，而少子的浓度则受的影响很大。

A．温度 B．掺杂浓度 C．掺杂工艺 D．晶体缺陷5. PN结中扩散电流方向是；漂移电流方向是。

A．从P区到N区 B．从N区到P区6. 当PN结未加外部电压时，扩散电流飘移电流。

A．大于 B．小于 C．等于7. 当PN结外加正向电压时，扩散电流漂移电流，耗尽层；当PN结外加反向电压时，扩散电流漂移电流，耗尽层。

A．大于 B．小于 C．等于D．变宽 E．变窄 F．不变8 二极管的正向电阻，反向电阻。

电子学基础知识一．半导体二极管及其基本电路基本要求•正确理解：PN结的形成及单向导电性•熟练掌握：普通二极管、稳压二极管的外特性及主要参数•能够查阅电子器件相关手册难点重点1．ＰＮ结的形成（1）当Ｐ型半导体和Ｎ型半导体结合在一起时，由于交界面处存在载流子浓度的差异，这样电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。

但是，电子和空穴都是带电的，它们扩散的结果就使Ｐ区和Ｎ区中原来的电中性条件破坏了。

Ｐ区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，Ｎ区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。

这些不能移动的带电粒子通常称为空间电荷，它们集中在Ｐ区和Ｎ区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，这就是我们所说的ＰＮ结。

图（1）浓度差使载流子发生扩散运动（2）在这个区域内，多数载流子已扩散到对方并复合掉了，或者说消耗殆尽了，因此，空间电荷区又称为耗尽层。

（3）Ｐ区一侧呈现负电荷，Ｎ区一侧呈现正电荷，因此空间电荷区出现了方向由Ｎ区指向Ｐ区的电场，由于这个电场是载流子扩散运动形成的，而不是外加电压形成的，故称为内电场。

图（2）内电场形成（4）内电场是由多子的扩散运动引起的，伴随着它的建立将带来两种影响：一是内电场将阻碍多子的扩散，二是P区和N区的少子一旦靠近PN结，便在内电场的作用下漂移到对方，使空间电荷区变窄。

（5）因此，扩散运动使空间电荷区加宽，内电场增强，有利于少子的漂移而不利于多子的扩散；而漂移运动使空间电荷区变窄，内电场减弱，有利于多子的扩散而不利于少子的漂移。

当扩散运动和漂移运动达到动态平衡时，交界面形成稳定的空间电荷区，即ＰＮ结处于动态平衡。

2．ＰＮ结的单向导电性（1）外加正向电压（正偏）在外电场作用下，多子将向ＰＮ结移动，结果使空间电荷区变窄，内电场被削弱，有利于多子的扩散而不利于少子的漂移，扩散运动起主要作用。

结果，Ｐ区的多子空穴将源源不断的流向Ｎ区，而Ｎ区的多子自由电子亦不断流向Ｐ区，这两股载流子的流动就形成了ＰＮ结的正向电流。