半导体二极管及其基本应用电路

二极管的应用电路原理图

一、二极管简介

二极管是一种最基本的电子元件，它具有具有单向导电性的特性。根据材料的不同，二极管分为硅二极管和锗二极管。其应用广泛，从小型电子设备到大型电力电子设备，都会使用到二极管。

二、二极管的基本原理

二极管是由P型半导体和N型半导体组成的。在P型半导体中，硅元素的空位较多，成为空穴（P为正电，代表正电荷缺失）；而在N型半导体中，杂质的附加导致了额外的自由电子，形成负电荷。

当P型半导体和N型半导体连接在一起时，形成了PN结。由于正电荷和负电荷之间存在电势差，形成了电场。在电场的作用下，电子从N型半导体流向P型半导体，而空穴则从P型半导体流向N型半导体。这个过程被称为二极管的正向偏置。

反过来，当二极管的正向电压减小或者反向电压增加时，电场减小，电子和空穴被阻隔，电流无法通过。这个过程被称为二极管的反向偏置。

三、二极管的应用电路原理图

下面将介绍一些常见的二极管应用电路原理图。

1. 整流电路

整流电路是二极管最常见的应用之一。它可以将交流电转换为直流电。整流电路通常由一个或多个二极管和若干电阻组成。二极管只允许电流在一个方向上通过，因此在交流电输入时，二极管将正向导通，只有一个方向的电流通过，实现了电流的整流效果。

2. 稳压电路

稳压电路是通过利用二极管的特性来保持电路的稳定工作电压的电路。在稳压电路中，二极管常与电阻、电容等元件配合使用。常见的稳压电路有Zener稳压电路和电流源稳压电路。

3. 负电源电路

负电源电路是通过二极管和电容元件组成的电路，用于提供负电压。负电源电路常用于运算放大器、模拟电路等应用中。 4. 开关电路

二极管也常被用作开关元件，在数字电子电路中应用广泛。当二极管的正向偏置电压大于二极管的压降时，二极管处于导通状态，电流可以通过。当正向偏置电压小于二极管的压降时，二极管处于截止状态，电流不能通过。

四、总结

二极管是一种重要的电子元件，不仅有理论基础，也有广泛的应用。常见的应用包括整流电路、稳压电路、负电源电路和开关电路等。掌握二极管的应用电路原理图对于电子工程师和爱好者来说非常重要，能够为各种电子设备的设计和工作提供指导和支持。

6.1选择正确答案填入空内。

（1）在本征半导体中加入 A 元素可形成N型半导体，加入 C 元素可形成P型半导体。

A. 五价 B. 四价 C. 三价

（2）PN结加正向电压时，空间电荷区将 A 。

A. 变窄 B. 基本不变 C. 变宽

（3）设二极管的端电压为vD，则二极管的电流方程是 c 。

A. DvIeS B. TDVvIeS C. )1e(S－TDVvI

（4）当温度升高时，二极管的反向饱和电流将 a 。

A. 增大 B. 不变 C. 减小

（5）稳压管的稳压区是其工作在 c 。

A. 正向导通 B.反向截止 C.反向击穿

（6）稳压二极管稳压时，其工作在(c )，发光二极管发光时，其工作在( a )。

A．正向导通区 B．反向截止区 C．反向击穿区

6.2将正确答案填入空内。

（1）图P6.2（a）所示电路中二极管为理想器件，则D1工作在 状态，D2工作在 状态，VA为 V。

解：截止，导通，2.7V。

（2）在图P6.2(b)所示电路中稳压管2CW5的参数为：稳定电压Vz12V，最大稳定电流IZmax20mA。图中电压表中流过的电流忽略不计。当开关S闭合时，电压表V和电流表A1、A2的读数分别为 、 、 ；当开关S断开时，其读数分别为 、 、 。

解：12V，12mA，6mA，12V，12mA，0mA。

6.3 电路如图P6.3所示，已知vi＝56sinωt(v)，试画出vi与vO的波形。设二极管正向导通电压可忽略不计。

6.1选择正确答案填入空内。

（1）在本征半导体中加入 A 元素可形成N型半导体，加入 C 元素可形成P型半导体。

A. 五价 B. 四价 C. 三价

（2）PN结加正向电压时，空间电荷区将 A 。

A. 变窄 B. 基本不变 C. 变宽

（3）设二极管的端电压为vD，则二极管的电流方程是 c 。

A. DvIeS B. TDVvIeS C. )1e(S－TDVvI

（4）当温度升高时，二极管的反向饱和电流将 a 。

A. 增大 B. 不变 C. 减小

（5）稳压管的稳压区是其工作在 c 。

A. 正向导通 B.反向截止 C.反向击穿

（6）稳压二极管稳压时，其工作在(c )，发光二极管发光时，其工作在( a )。

A．正向导通区 B．反向截止区 C．反向击穿区

6.2将正确答案填入空内。

（1）图P6.2（a）所示电路中二极管为理想器件，则D1工作在 状态，D2工作在 状态，VA为 V。

解：截止，导通，2.7V。

（2）在图P6.2(b)所示电路中稳压管2CW5的参数为：稳定电压Vz12V，最大稳定电流IZmax20mA。图中电压表中流过的电流忽略不计。当开关S闭合时，电压表V和电流表A1、A2的读数分别为 、 、 ；当开关S断开时，其读数分别为 、 、 。

解：12V，12mA，6mA，12V，12mA，0mA。

6.3 电路如图P6.3所示，已知vi＝56sinωt(v)，试画出vi与vO的波形。设二极管正向导通电压可忽略不计。

第一章 半导体二极管及其基本电路

第一节 学习要求

第二节 半导体的基本知识

第三节 PN结的形成及特性

第四节 半导体二极管

第五节 二极管基本电路及其分析方法

第六节 特殊二极管

第一节 学习要求

1了解半导体器件中扩散与漂移的概念、PN结形成的原理;

2掌握半导体二极管的单向导电特性和伏安特性;

3掌握二极管基本电路及其分析方法;

4熟悉硅稳压管的稳压原理和主要参数;

第二节 半导体的基本知识 多数现代电子器件是由性能介于导体与绝缘体之间的半导体材料制成的;为了从电路的观点理解这些器件的性能,首先必须从物理的角度了解它们是如何工作的;

一、半导体材料

从导电性能上看,物质材料可分为三大类：

导体： 电阻率ρ < 10-4 Ω·cm

绝缘体：电阻率ρ > 109 Ω·cm

半导体：电阻率ρ介于前两者之间;

目前制造半导体器件的材料用得最多的有：硅和锗两种

二、本征半导体及本征激发

1、本征半导体

没有杂质和缺陷的半导体单晶,叫做本征半导体;

2、本征激发

当温度升高时,电子吸收能量摆脱共价键而形成一对电子和空穴的过程,称为本征激发; 三、杂质半导体

在本征半导体中掺入微量的杂质, 就会使半导体的导电性能发生显着的变化;因掺入杂质不同,杂质半导体可分为空穴P型半导体和电子N型半导体两大类;

1、P型半导体

在本征半导体中掺入少量的三价元素杂质就形成P型半导体,P型半导体的多数载流子是空穴,少数载流子是电子;

2、N型半导体

在本征半导体中掺入少量的五价元素杂质就形成N型半导体;N型半导体的多数载流子是电子,少数载流子是空穴;

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第三节 PN结的形成及特性

一、PN结及其形成过程

在杂质半导体中, 正负电荷数是相等的,它们的作用相互抵消,因此保持电中性;

1、载流子的浓度差产生的多子的扩散运动

在P型半导体和N型半导体结合后,在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差,N型区内的电子很多而空穴很少,P型区内的空穴很多而电子很少,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,因此,有些电子要从N型区向P型区扩散, 也有一些空穴要从P型区向N型区扩散; 2、电子和空穴的复合形成了空间电荷区