2半导体二极管

导通:u 导通 D=Uon+ID×rD 截止: 截止 iD=0
2、交流小信
Q
UD
ID
id
+
id
+ -
uD =UD +ud
uD
-
rd
ud
交流小信号模型
当在二极管的工作点上叠加有低频交流小信号电压ud时， 只要工作点选择合适， 足够小，可将Q点附近的伏安特性 只要工作点选择合适，且ud足够小，可将 点附近的伏安特性 线性化)， 曲线看成直线(线性化 曲线看成直线 线性化 ，则交流电压与电流之间的关系可用一 来近似。 个线性电阻rd来近似。 rd ——工作点处的交流电阻。 rd = UT / ID 工作点处的交流电阻。 ★注意：小信号模型只能反映交流电压和电流之间的关系， 注意：小信号模型只能反映交流电压和电流之间的关系， 不能反映总的电压与电流的关系。 不能反映总的电压与电流的关系。
3、二极管的伏安特性曲线与材料和温度的关系： 二极管的伏安特性曲线与材料和温度的关系： iD 锗 硅 iD 80 20
0
uD
0
uD
材 料 硅 锗
导通 反向饱 开启 电压 压降 和电流 0.5V 0.6~0.8V <1A 0.1V 0.2~0.3V 几十 几十A
温度升高， 增大(1倍 ° 温度升高， IS增大 倍/10°C) 下降， 温度升高， 温度升高，Uon下降， 正向曲线左移2~2.5mV/ °C。 正向曲线左移 。
IZ
电击穿有两种： 电击穿有两种： 雪崩击穿 齐纳击穿
击穿 低掺杂的 高掺杂的 结 结 原因 PN结， PN结，价 价电子被 电子被场 碰撞电离 致激发 如果反向击穿时，电流过大， 如果反向击穿时，电流过大，使 >6V <4V 击穿 管子消耗的平均功率超过二极管 电压 容许值，会使管子过热而烧毁， 容许值，会使管子过热而烧毁， >0 <0 温度 为不可逆击穿。 称为热击穿，为不可逆击穿。 电击穿可利用，热击穿需避免。 *电击穿可利用，热击穿需避免。 系数

一、N 型半导体：
N型
电子为多数载流子
+4 +4 +4
空穴为少数载流子
+4 +5 +4 自由电子
磷原子 施主原子
载流子数 电子数
N型杂质半导体的特点：
1、与本征激发不同，施主原子在提供多余电子的同时 并不产生空穴，而成为正离子被束缚在晶格结构 中，不能自由移动，不起导电作用。
2、在室温下，多余电子全部被激发为自由电子，故N
特性 符号及等效模型：
iD
uD
S
S
正向偏置时： 管压降为0，电阻也为0。 反向偏置时： 电流为0，电阻为∞。
正偏导通，uD = 0； 反偏截止， iD = 0 R =
二、二极管的恒压降模型
iD U (BR) URM O IF uD
iD UD(on) uD
uD = UD(on)
0.7 V (Si) 0.2 V (Ge)
iD 急剧上升
死区 电压
UD(on) = (0.6 0.8) V 硅管 0.7 V (0.1 0.3) V 锗管 0.2 V iD = IS < 0.1 A(硅) 几十 A (锗) 反向电流急剧增大 (反向击穿)
U(BR) U 0 U < U(BR)
反向击穿类型： 电击穿 — PN 结未损坏，断电即恢复。 热击穿 — PN 结烧毁。 反向击穿原因： 齐纳击穿： 反向电场太强，将电子强行拉出共价键。 (Zener) (击穿电压 < 6 V) 反向电场使电子加速，动能增大，撞击 雪崩击穿： 使自由电子数突增。 (击穿电压 > 6 V)
t
例: ui = 2 sin t (V)，分析二极管的限幅作用。 1、 0.7 V < ui < 0.7 V

半导体二极管在信号调制与解调中起到重要作用，是实现通信和数据传输的关键元件。
详细描述
在信号调制与解调过程中，二极管用于实现信号的振幅调制、频率调制和相位调制等，以适应不同的通信需求和 传输方式。
03
半导体二极管的发展历程
晶体管的发明
1947年，贝尔实验室的威廉·肖克利 、约翰·巴丁和沃尔特·布拉顿发明了晶 体管，这是电子技术历史上的一个重 大突破。
能效问题
总结词
能效问题是半导体二极管面临的主要挑 战之一，它影响了设备的性能和运行时 间。
VS
详细描述
随着技术的不断进步，对半导体二极管的 能效要求越来越高。由于二极管在转换电 能时存在一定的能量损失，因此提高能效 成为了亟待解决的问题。为了解决这一问 题，科研人员不断探索新的材料和工艺， 以提高二极管的转换效率和稳定性。
04
现代半导体二极管的设计更加注重性能、可靠性和集成度等方面，使 得半导体二极管的应用范围更加广泛。
04
半导体二极管的市场前景
半导体二极管的市场前景
• 半导体二极管是一种电子器件，它只允许电流在一个方向上流 动。由于其独特的单向导电性，二极管在各种电子应用中发挥 着关键作用。
05
半导体二极管的挑战与解决方 案
制造成本问题
总结词
制造成本是影响半导体二极管广泛应用的关键因素之一，降低制造成本有助于提高其市 场竞争力。
详细描述
随着技术的不断进步，半导体二极管的制造成本逐渐降低，但仍面临成本高昂的问题。 为了降低制造成本，科研人员不断探索新的制造工艺和材料，以提高生产效率和降低成 本。此外，政府和企业也加大对半导体二极管产业的扶持力度，推动其向更广泛的应用
可靠性问题
总结词

半导体二极管的类型半导体二极管的类型及其特性半导体二极管是电子工程中的基础元件，广泛应用于各种电子设备中。

了解不同类型的半导体二极管以及其特性对于电子工程师和设计师至关重要。

本文将详细介绍几种常见的半导体二极管类型及其主要特性。

一、普通二极管普通二极管是最基本的半导体二极管，由P型半导体和N型半导体组成。

它具有单向导电性，即只允许电流从一个方向流过。

正向偏置时，二极管导通，电阻较小；反向偏置时，二极管截止，电阻极大。

普通二极管常用于整流、检波和开关等电路。

二、发光二极管（LED）发光二极管是一种能够将电能转化为光能的特殊二极管。

当LED正向偏置时，电子与空穴复合释放出能量，激发荧光物质发光。

LED具有发光效率高、寿命长、体积小等优点，广泛应用于显示器、照明、指示器等领域。

三、稳压二极管（Zener Diode）稳压二极管是一种利用PN结反向击穿特性实现电压稳定的特殊二极管。

当反向电压达到稳压值时，稳压二极管进入击穿状态，保持电压基本不变。

稳压二极管具有稳定电压、响应速度快等优点，常用于电压稳定器、过电压保护等电路。

四、肖特基二极管（Schottky Diode）肖特基二极管是一种采用金属与半导体接触形成的结构，具有低功耗、快速开关速度和高频特性。

与普通二极管相比，肖特基二极管的反向漏电流较大，但正向压降低，适用于高频整流、检波、开关等电路。

五、光电二极管（Photodiode）光电二极管是一种能够将光能转化为电能的特殊二极管。

当光照射到光电二极管上时，光子激发半导体内的电子，产生电流。

光电二极管具有灵敏度高、响应速度快等优点，广泛应用于光通信、光电检测等领域。

总结：半导体二极管作为电子工程中的基础元件，具有多种类型，每种类型都有其独特的特性和应用场景。

普通二极管实现基本的整流和开关功能；发光二极管将电能转化为光能，为显示和照明领域提供支持；稳压二极管实现电压稳定，保护电路免受电压波动影响；肖特基二极管适用于高频电路，提高电路性能；光电二极管实现光能与电能的转换，为光通信和光电检测等领域提供解决方案。

半导体二极管及其基本应用1. 二极管是什么？说到二极管，大家可能会想，“这玩意儿是什么？吃的吗？”其实，二极管是个小小的电子元件，但它的作用可大得很！简而言之，二极管就像个单行道，电流只能朝一个方向走，通俗点说，它让电流变得有规矩。

不论是在家里的电子产品里，还是在我们身边的各种科技设备中，二极管几乎无处不在。

听起来神秘，其实它在我们生活中默默无闻地工作着。

那么，二极管是怎么工作的呢？想象一下，一个人站在一个门口，门只能向一个方向打开，外面的人想进来，就得从这扇门走，反之则不行。

这就是二极管的基本原理。

它能让电流顺利通过，但一旦反向，它就会坚决拒绝，像个守门员一样把电流挡在外面。

1.1 二极管的类型当然，二极管可不是单一品种，市场上有各种各样的二极管，就像水果摊上的水果一样多。

例如，有普通的硅二极管，广泛应用于各种电路中；还有整流二极管，专门负责把交流电转换成直流电，就像把河水引入小渠里，确保水流顺畅。

再比如发光二极管（LED），它不仅能导电，还能发光，真是个“能发光的好家伙”，让我们的小夜灯亮起来，简直是黑夜里的小明星。

1.2 二极管的特点谈到二极管的特点，首先要提的是它的“单向导电性”。

就像一个不喜欢麻烦的人，只有在合适的情况下才会敞开心扉。

其次，二极管的反向击穿电压也很有意思。

当电压达到某个临界值时，二极管就像忍不住了，突然间放开了电流，虽然这在大多数情况下不是好事，但有时候却能拯救一些电路的生命。

还有，就是它的“恢复时间”，二极管在电流切换时的表现，也决定了它的应用场合。

2. 二极管的基本应用说了这么多，二极管到底有什么用呢？这可是个大问题，接下来我们就来聊聊它的一些基本应用。

2.1 整流电路首先要提的就是整流电路。

整流电路的任务就是把交流电转换成直流电。

你知道吗，家里的电器大部分都需要直流电，比如手机充电器、电脑等。

如果没有二极管，交流电就会让这些电器“崩溃”，简直就是电器界的“天塌下来了”。

半导体二极管工作原理
半导体二极管是一种基本的电子器件，其工作原理基于真空二极管的热阴极和阳极间的电子流动现象。

半导体二极管由P
型和N型半导体材料构成，形成一个PN结。

在PN结中，由于P型半导体内含有多余的空穴（正电荷载体），而N型半导体内含有多余的自由电子（负电荷载体）。

当N型半导体接触到P型半导体时，多余的自由电子和空穴
会进行扩散。

由于自由电子迁移到P区，形成负离子，而空
穴迁移到N区，形成正离子。

这就导致PN结的两侧形成了一个带有固定电荷的区域，称为耗尽层。

当外加一个电压到二极管时，如果正电压加在P区，而负电
压加在N区，这就称为正向偏置。

在正向偏置下，正电压将
加速电子和空穴的运动。

自由电子将迁移到P区，而空穴将
迁移到N区，这样当电流通过二极管时，电子就会在PN结处再次重组，产生电子空穴对，并且继续流动到外部电路。

因此，二极管在正向偏置下成为导电状态，也被称为ON（导通）状态。

相反地，如果负电压加在P区，而正电压加在N区，这称为
反向偏置。

在反向偏置下，负电压阻止了电子和空穴的运动，这使得电流无法通过PN结。

因此，二极管在反向偏置下处于
非导电状态，也被称为OFF（截止）状态。

总之，半导体二极管的工作原理基于PN结的形成和正反向偏
置下电子和空穴的运动。

这使得二极管可以用作整流、变压、开关和放大等许多电子电路中的基本组件。

2.3 半导体二极管
2.3.1 半导体二极管的结构类型 2.3.2 半导体二极管的伏安特性曲线 2.3.3 半导体二极管的参数
2.3 半导体二极管
2.3.1 半导体二极管的结构类型
在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二 极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大 PN结面积小，结电容小 类。它们的结构示意图如图所示。 (1) 点接触型二极管— 用于检波和变频等高频电路。
2.2 PN结
PN结加正向电压时的导电情况
外加的正向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结内 电场方向相反，削弱了内电场。于是,内电场对多子扩散 运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移 电流，可忽略漂移电流的影响，PN结呈现低阻性。
PN结加正偏
2.2 PN结
PN结加反向电压时的导电情况
2.1.3 本征半导体及其导电性

电子空穴对 当导体处于热力学温度0K时，导体中没有自 由电子。当温度升高或受到光的照射时，价 电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核 的束缚，而参与导电，成为自由电子。（这 一现象称为本征激发） 自由电子产生的同时，在其原来的共价键中 就出现了一个空位，原子的电中性被破坏， 呈现出正电性，其正电量与电子的负电量相 等，人们常称呈现正电性的这个空位为空穴。
P型半导体的结构示意图
2.1.4 杂质半导体
P型半导体
多数载流子：空穴（掺杂形成）
少数载流子：自由电子（ 本征激发形成） 空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价 杂质 因而也称为受主杂质（接受电子）。P型半导体 的结构如图所示。
P型半导体的结构示意图
*2.1.5半导体的载流子运动和温度特性

半导体二极管的应用
激光二极管
激光二极管是一种特 殊的半导体二极管， 它能够产生激光。激 光二极管具有高效率 、低阈值、以及可调 谐的优点，被广泛应 用于各种领域，如通 信、医疗、军事等
5
总结
总结
1
2
3
4
半导体二极管作为 电子学中的基础元 件，具有广泛的应
用领域
从整流器到开关， 从保护电路到激光 二极管，二极管都 发挥着关键的作用
7
结论
2024/7/2
结论
半导体二极管作为电子学中的基础元件，已经经历了漫长的发展历程。 从最初的硅发展到锗，再到现在的硅锗合金等新型材料；从简单的整 流器发展到激光二极管、太阳能电池等多元化领域。这些发展和变化 不仅反映了人类对电子学认识的不断深入，也展示了半导体二极管在 推动科技进步和经济发展中的重要作用
半导体二极管的历史与发展
发展
随着半导体技术的不断进步，半导体二极管的性能也不断提高。材料方面，从早期的硅发 展到锗，再到现在的硅锗合金等新型材料；结构方面，从早期的点接触式发展到肖特基势 垒、PN结等结构；应用方面，从简单的整流器发展到激光二极管、太阳能电池等多元化领 域 同时，人们也在不断探索新的二极管材料和结构，如碳化硅、氮化镓等新型半导体材料， 以及超导二极管等新型结构。这些新型材料和结构的应用将进一步推动半导体二极管的发 展，并带来更多的应用领域和市场机会
整流器
整流器是二极管的基本应用之一。通过利用 二极管的整流效应，可以将交流电转换为直 流电
半导体二极管的应用
开关
二极管可以作为开关 使用，用于控制电路 的通断。其快速的开 关速度和低功耗使得 它在各种开关电路中 得到广泛应用
半导体二极管的应用

PN结加反向电压
PN结加反向电压时， 内建电场被增强，势垒 高度升高，空间电荷区 宽度变宽。这就使得多 子扩散运动很难进行， 扩散电流趋于零；
而少子漂移运动处于优势，形成微小的反向的电流。
流过PN结的反向电流称为反向饱和电流(即IS)， PN结呈现为大电阻。由于IS很小,可忽略不计,所 以该状态称为：PN结反向截止。 总结 PN结加正向电压时，正向扩散电流远大于漂移电 流， PN结导通；PN结加反向电压时，仅有很小的 反向饱和电流IS，考虑到IS≈0，则认为PN结截止。
基区空穴 的扩散
扩散运动形成发射极电流IE，复合运动Байду номын сангаас成基极电 流IB，漂移运动形成集电极电流IC。
电流分配：
IE＝IB＋IC
IE－扩散运动形成的电流 IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流
直流电流 放大系数
IC IB
iC iB
交流电流放大系数
I CEO (1 ) I CBO
稳压管的伏安特性
稳压管的主要参数 稳定电压Uz：Uz是在规定电流下稳压管的反向击 穿电压。 稳定电流IZ：它是指稳压管工作在稳压状态时， 稳压管中流过的电流，有最小稳定电流IZmin和最大 稳定电流IZmax之分。
（6）其它类型二极管 发光二极管：在正向导通其正向电流足够大时， 便可发出光，光的颜色与二极管的材料有关。广 泛用于显示电路。
图4 本征半导体中 自由电子和空穴
本征半导体的载流子的浓度 本征激发：半导体在热激发下产生自由电子和空 穴对的现象称为本征激发。 复合：自由电子在运动过程中如果与空穴相遇就 会填补空穴，使两者同时消失。 在一定的温度下，本征激发所产生的自由电子与 空穴对，与复合的自由电子与空穴对数目相等，达 到动态平衡。即在一定温度下本征半导体的浓度是 一定的，并且自由电子与空穴浓度相等。

面接触型管子的特点是，PN 结的结面积大，能通过较大电流，但结电容也大，适用于低频较低整流电路。

半导体二极管半导体二极管是由一个PN 结构成的二端元件。

其端钮有确定的命名，即一端叫阳极a ，一端叫阴极k 。

1.2 半导体二极管1.2.1 半导体二极管结构和类型（1）点接触型二极管（2）面接触型二极管（3）平面型二极管点接触型管子的特点是，PN 结的结面积小，因而结电容小，主要用于高频检波和开关电路。

既不能通过较大电流，也不能承受高的反向电压。

平面型管子的特点是，PN 结的结面积大时，能通过较大电流，适用于大功率整流电路；结面积较小时，结电容较小，工作频率较高，适用于开关电路。

1.结构2. 分类普通二极管特殊二极管变容二极管发光二极管光电二极管激光二极管二极管稳压二极管稳压光电转换调谐按材料的不同，常用的二极管有硅管和锗管两种；按其用途二极管分为普通二极管和特殊二极管两大类：整流、滤波、限幅、钳位、检波及开关等。

忽略正向导通压降和电阻，二极管相当短路；二极管反向截止时忽略反向饱和电流，反向电阻无穷大，二极管相当开路路。

I S uiU R 二极管是一种非线性元件，其特性就是PN 结的特性，而电流i D 与两端的电压u D 的关系近似为：1.2.2 二极管的伏安特性普通二极管是应用PN 结的饱和区、死区和导通区的特性制成的二端元件。

电路符号为：（1）伏安关系（2）理想二极管）（1-=T D V u S D e I i I S —反向饱和电流；V T —温度的电压当量，当常温（T=300K ）时，V T =26mV 。

在正常工作范围内，当电源电压远大于二极管正向导通压降时，可将二极管当作理想二极管处理，其伏安特性如图示。

k a D最大整流电流又称为额定正向平均电流，是指二极管长时间使用时，允许通过的最大正向平均电流。

此值取决于PN 结的面积、材料和散热情况。

1.2.3 二极管的主要电参数1）最大整流电流I F2）最高反向工作电压U R3）最大反向电流I RM I F I RM ui U R 最大反向电流是指二极管加上最高反向工作电压时的反向电流值。

二极管工作原理一、引言二极管是一种常用的电子元件，广泛应用于电子电路中。

了解二极管的工作原理对于理解电子电路的基本原理和设计具有重要意义。

本文将详细介绍二极管的工作原理，包括结构、特性以及工作原理的解释。

二、结构二极管由两个半导体材料组成，通常是硅(Si)或者砷化镓(GaAs)。

其中一个半导体被称为P型半导体，另一个被称为N型半导体。

P型半导体中的杂质原子带有正电荷，被称为“空穴”，而N型半导体中的杂质原子带有负电荷，被称为“电子”。

两个半导体材料通过P-N结相连接，形成二极管的结构。

三、特性1. 正向特性当二极管的正极连接到正电压，负极连接到负电压时，即形成正向偏置。

此时，P型半导体的空穴和N型半导体的电子会向P-N结区域扩散。

在P-N结区域，空穴和电子发生复合，产生正向电流。

正向电流的大小与施加在二极管上的电压成正比。

2. 反向特性当二极管的正极连接到负电压，负极连接到正电压时，即形成反向偏置。

此时，P型半导体的空穴和N型半导体的电子被吸引到二极管的结区域，形成电场。

这个电场阻止了电子和空穴的扩散，从而阻止了电流的流动。

只有当反向电压超过二极管的击穿电压时，电流才会开始流动。

四、工作原理解释二极管的工作原理可以通过能带理论解释。

能带理论是描述半导体中电子能量状态的一种理论。

在P型半导体中，能带中的能量较低，因为空穴占据了能量较高的位置。

而在N型半导体中，能带中的能量较高，因为电子占据了能量较低的位置。

当P-N结相连接时，形成了能带的弯曲，形成了能带弯曲区域。

在这个区域，电子从N型半导体向P型半导体扩散，空穴从P型半导体向N型半导体扩散，从而形成了电流。

五、应用二极管的工作原理使其在电子电路中有着广泛的应用。

以下是一些常见的应用领域：1. 整流器：二极管可以将交流电转换为直流电。

在整流器电路中，二极管只允许电流在一个方向上通过，从而实现了交流电到直流电的转换。

2. 信号检测器：二极管可以用于检测信号的存在和强度。

由于半导体的电阻率对温度特别灵敏，利用这种特性就可以做 成各种热敏元件。
2.光敏特性 许多半导体受到光照辐射，电阻率下降。利
用这种特性可制成各种光电元件。
3.掺杂特性 在纯净的半导体中掺入微量的某种杂质后，
它的导电能力就可增加几十万甚至几百万倍。利用这种特性就 可制成各种不同用途的半导体器件，如半导体二极管、三极管 晶闸管、场效应管等。
直流工作电流 I D
ID
US1 U F RS(6 Nhomakorabea0.7)V 1k
5.3mA
二极管的动态电阻
26mV 26mV
rd
ID
4.9
5.3mA
再令 US1 0 ，利用二极管的微变模型，求出流过二极管的交
流电流 id
id
us2 RD rd
0.2sin 3140 tV (1 4.9 10 3 )kΩ
2. P型半导体
在四价晶体中掺入微量的三价元素，这种杂质半导体中， 空穴浓度远大于自由电子浓度，空穴为多子，自由电子为少子。 这种半导体的导电主要依靠空穴，称其为P型半导体（P-type semiconductor）或空穴型半导体。
2021/3/2
7
需要指出的是：
不论是N型还是P型半导体，整个晶体仍然呈中性。
描述稳压管特性的主要参数为稳定电压值 U Z 和
最大稳定电流 2021/3/2
I Zmax。
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参数简介：
是指稳压管正常工作时的额定电压值。由
稳定电压U Z ： 于半导体生产的离散性，手册中的往往给出的
是一个电压范围值。
最大稳定电
是稳压管的最大允许工作电流。在使用时，
流 I Zmax：
实际工作电流不得超过该值，超过此值时，稳压 管将出现热击穿而损坏。

半导体二极管的应用
半导体二极管的应用
半导体二极管具有广 泛的应用，以下是几
个主要应用领域
半导体二极管的应用
整流：利用二极管的单向导电性，可以将 交流电转换为直流电。这是二极管最基本 的用途之一
检波：在无线电接收机中，二极管可以用 来检波，从复杂的信号中提取出所需要的 音频信号
限幅：在电路中，二极管可以用来限制电 流的幅度，防止电流过大导致电路损坏
电容-电感法：在二极管电路中，利用电 容和电感的充放电特性，可以检测二极 管的性能
晶体管测试仪：专业的晶体管测试仪可 以更全面地检测二极管的各项性能指标
二极管的检测与维护
二极管的维护
避免过电压：过电压可能会损坏二极管，应确保二极管两端的电压在规定范围内 避免过电流：过电流可能会导致二极管发热甚至烧毁，应确保流过二极管的电流不超 过额定值 注意工作环境：高温、高湿、腐蚀性气体等恶劣环境可能会影响二极管的性能和寿命 ，应尽量改善工作环境 定期检查：定期检查二极管的工作状态，如有异常应及时处理 更换操作规范：更换二极管时，应选用同型号、同规格的产品，并遵循安装规范进行 操作 存储与运输：二极管应存储在干燥、通风、无腐蚀性气体的环境中，运输过程中应避 免剧烈震动和冲击
二极管的检测与维护
二极管故障分析
断路故障：可能原因包括焊接不良、引线断裂等。 这种故障会导致电路不导通，解决方法是重新焊接 或更换引线
短路故障：可能原因包括二极管反接、性能不良等 。这种故障会导致电路短路或漏电，解决方法是找 出反接的二极管并纠正，或更换性能不良的二极管
参数变化故障：长期工作或环境变化可能导致二极 管的参数发生变化，如正向压降、反向电阻等。这 种故障可能导致电路性能下降或失效，解决方法是 定期检测和更换二极管

5.1.1 PN结导入：提问：物体按导电性能可分为哪几类？导体、绝缘体和半导体。

导电性能良好的物体叫导体，导电性性能很差的物体叫绝缘体。

导电性能处于导体和绝缘体之间的物体叫半导体。

新课：一、半导体基本特性及常用半导体半导体导电性能处天导体和绝缘体之间。

除此之外，半导体还有很多重要特性，热敏、光敏和掺杂特性。

热敏讲解：光敏讲解：掺杂讲解：掺杂后导电能力大大增强。

纯净的半导体称为本征半导体。

常用半导体有硅、锗。

硅介绍：石头的主要成份，原来叫矽，1952年后因与 硒 同音，改称硅。

台湾仍称矽，香港可称矽，也可称硅。

在地球上含量非常多。

锗含量较少，在半导体中用得也较少。

二、Ｐ型半导体和Ｎ型半导体纯净半导体经过掺后，有电子导电和空穴导电两种方式。

空穴导电讲解：以空穴导电为主的叫Ｐ型半导体。

电子导电讲解：以电子导电为主的叫Ｎ型半导体。

三、ＰＮ结的概念及单向导电性１、ＰＮ结概念将Ｐ型半导体和Ｎ型半导体结合在一结，在结合处形成ＰＮ结。

ＰＮ结是构成各种半导体器件的基础。

Ｐ是英语单词正极（Positive）的第一个字母，Ｎ是英语单词负极（Negative）的第一个字母。

ＰＮ结如果用中文来解释就是 正负结 。

２、ＰＮ结单向导电性演示实验（请同学们上台一起做）：2.1接通电源，小灯泡点亮。

提问：交换电源正负极，小灯泡是否还亮？2.2交换电源正负极，小灯泡还亮。

结论：小灯泡双向导通，不分正负极。

2.3在电路中间插入二极管（二极管内部结构主要是ＰＮ结）。

做同样实验，发现有一种情况下灯亮，还有一种情况下灯泡不亮了。

2.4简化实验，保持电源正负极不变，只改变二极管的方向，发现一个方向小灯泡亮，一个方向小灯泡不亮了。

2.5结论：ＰＮ结具有单向导电性，即只有一个方向导通，另一个方向不导通（专有名称：截止）。

2.6以自行车气嘴为例说明ＰＮ结单向导电的工作原理：2.7正向偏置：Ｐ接+，Ｎ接-；反向偏置：Ｐ接－，Ｎ接+。

简化理解：正接+，负接-，正向偏置；正按-，负椄+，反向偏置。

半导体和二极管
半导体和二极管是电子学中的两个重要概念。

半导体是一种材料，其电子特性和导电性介于导体和绝缘体之间。

而二极管则是一种由半导体材料制成的电子器件，其最基本的特点是具有单向导电性。

半导体材料通常是元素周期表中的IV族、V族和VI族元素（如硅、锗、硒、磷、锑等），这些材料通常是固体，并且导电性能介于导体和绝缘体之间。

半导体的导电性可以被人为地调制，这是通过添加杂质（称为掺杂）或者通过外部电压来实现的。

二极管是一种由半导体材料制成的电子器件，其主要组成部分是阴极和阳极。

在二极管的两极之间加上正向电压时（即阳极接正、阴极接负），二极管导通，电流可以通过它。

而当加反向电压时（即阳极接负、阴极接正），二极管截止，电流无法通过。

因此，二极管可以被视为一种单向的电流控制元件。

二极管的种类有很多，包括硅二极管、锗二极管、肖特基二极管、光二极管等等。

它们在电路中的作用主要是整流、检波、限幅和钳位等。

例如，硅整流器就是一种利用硅二极管实现整流的装置，它可以将交流电转换为直流电。

此外，二极管还可以用于电源的稳压，以及各种电路的保护等。

总的来说，半导体和二极管是电子学中的重要组成部分，它们在电路设计、电力应用和通信技术等领域都有着广泛的应用。

阴极
(b)
R
＋
＋
Ui －
Uz
－
(c)
图1.10 稳压管的伏安特性曲线、 （a）伏安特性曲线;（b）图形符号;（c）稳压管电路
半导体二极管
2）基本参数
（1）稳定电压UZ是指在规定的测试电流下，稳
压管工作在击穿区时的稳定电压。
（2）稳定电流IZ是指稳压管在稳定电压时的工作 电流，其范围在IZmin～IZmax之间。
半导体二极管
普通二极被击穿后，不能恢复，失去单向导电性， 将造成永久性损坏。
理想二极管：外加正向电压时，正向电压降和正 向电阻等于零，相当于开关闭合； 外加反向电压时，二极管截止，相当于开关断 开。
半导体二极管
三 半导体二极管的主要参数 二极管的参数是定量描述二极管性能的质量指标，
只有正确理解这些参数的意义，才能合理、正确地使 用二极管。
第二节 半导体二极管
一 基本结构和表示符号
在一个PN结的P区和N区各接出一条引线，然后再封装在管壳内，就制成一只晶体二极管。 P区引出线叫正极（或阳极）N区引出端叫负极（阴极）
半导体二极管
它的符号为：
半导体二极管又称晶体二极管，简称二极管。二极管按其 结构的不同可以分为点接触型和面接触型两类。
点接触型二极管的结构，如图1.4（a）所示。这类 管子的PN结面积和极间电容均很小，不能承受高的反向电压和 大电流，因而适用于制做高频检波和脉冲数字电路里的开关元 件，以及作为小电流的整流管。
半导体二极管
二 伏安特性 根据制造材料的不同，二极管可分为硅、锗两大
类。相应的伏安特性也分为两类。图1.5（a）所示为 硅二极管的伏安特性;图1.5（b）所示为锗二极管的伏 安特性。现以图1.5（a）所示硅二极管为例来分析二 极管的伏安特性。

半导体二极管主要内容：二极管的基本结构、伏安特性及主要参数。

重点难点：二极管的伏安特性。

(1) 点接触型触丝 N 型锗片 引线外壳 N 型硅负极引线底座金锑合金PN 结铝合金小球阳极引线结面积小、结电容小、正向电流小，适用于高频和小功率工作，也用作数字电路中的开关元件。

结面积大、结电容大、正向电流大，适用于低频整流电路。

(2) 面接触型1. 基本结构(c) 平面型用于集成电路制作工艺中。

PN 结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。

P 型硅 N 型硅阳极引线阴极引线SiO 2保护层1. 基本结构 阳极 阴极D 符号使用二极管时，必须注意极性不能接反，否则电路非但不能正常工作，还有毁坏管子和其他元件的可能。

常见二极管外形图(a) 玻璃封装(b) 塑料封装(c) 金属封装中、大功率二极管二极管2. 伏安特性硅管: 0.5V 锗管: 0.1V反向击穿 电压U (BR)导通压降外加电压大于死区电压，二极管才能导通。

外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。

正向特性反向特性特点：非线性硅: 0.6 ~ 0.8V 锗: 0.2 ~ 0.3VUI死区电压PN+ – PN–+ 反向电流在一定电压范围 内保持常数。

3.主要参数(1) 最大整流电流I OM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。

(2) 反向工作峰值电压U RWM是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二极的一半或三分之二。

二极管击穿后单向导电管反向击穿电压UBR性被破坏，甚至过热而烧坏。

(3) 反向峰值电流I RM指二极管加反向工作峰值电压时的反向电流值。

反向电流越小，表明管子的单向导电性能越好，温度对最大反向电流的影响很大，使用时应注意。

二极管电路分析举例定性分析：判断二极管的工作状态导通截止否则，正向管压降硅: 0.6 ~ 0.7V 锗: 0.2 ~ 0.3V分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压UD的正负。