晶体二极管的结构、特性

一）晶体管的结构特性1．晶体管的结构晶体管内部由两PN结构成，其三个电极分别为集电极（用字母C或c表示），基极（用字母B或b表示）和发射极（用字母E或e表示）。

如图5-4所示，晶体管的两个PN结分别称为集电结（C、B极之间）和发射结（B、E极之间），发射结与集电结之间为基区。

根据结构不同，晶体管可分为PNP型和NPN型两类。

在电路图形符号上可以看出两种类型晶体管的发射极箭头（代表集电极电流的方向）不同。

PNP型晶体管的发射极箭头朝内，NPN型晶体管的发射极箭头朝外。

2．三极管各个电极的作用及电流分配晶体管三个电极的电极的作用如下：发射极（E极）用来发射电子；基极（B极）用来控制E极发射电子的数量；集电极（C极）用业收集电子。

晶体管的发射极电流IE与基极电流IB、集电极电流IC之间的关系如下：IE=IB+IC3．晶体管的工作条件晶体管属于电流控制型半导体器件，其放大特性主要是指电流放大能力。

所谓放大，是指当晶体管的基极电流发生变化时，其集电极电流将发生更大的变化或在晶体管具备了工作条件后，若从基极加入一个较小的信号，则其集电极将会输出一个较大的信号。

晶体管的基本工作条件是发射结（B、E极之间）要加上较低的正向电压（即正向偏置电压），集电结（B、C极之间）要加上较高的反向电压（即反向偏置电压）。

晶体管各极所加电压的极性见图5-5。

晶体管发射结的正向偏置电压约等于PN结电压，即硅管为0.6~0.7V，锗管为0.2~0.3V。

集电结的反向偏置电压视具体型号而定。

4．晶体管的工作状态晶体管有截止、导通和饱和三种状态。

在晶体管不具备工作条件时，它处截止状态，内阻很大，各极电流几乎为0。

当晶体管的发射结加下合适的正向偏置电压、集电结加上反向偏置电压时，晶体管导通，其内阻变小，各电极均有工作电流产生（IE=IB+IC）。

适当增大其发射结的正向偏置电压、使基极电流IB增大时，集电极电流IC和发射极电流IE也会随之增大。

第2章§2.2 晶体二极管习题1与参考答案【考核内容】1、二极管工作状态的判断。

2.2 半导体二级管*【模拟实验1】引入如图所示，直流电源E为6v，小灯电压6v,电阻900Ω；二极管的正向压降0.7v；R1=100Ω。

实验结果：开关在1位置，二极管D1导通，小灯亮。

实验结果：开关在2位置，二极管D1截止，小灯不亮。

实验结论：二极管是具有单向导电性的两极器件。

2.2.1 晶体二极管的结构和分类1.二极管结构半导体二极管又称晶体二极管，它由管芯(主要是PN结)，从P区和N区分别焊出的两根金属引线正负极，P区引出为正极，或阳极，用“+”表示；N区引出为负极，或负极，用“-”表示。

以及用塑料、玻璃或金属封装的外壳组成，如图所示二极管的结构。

二极管的核心部分是PN 结，二极管是具有单向导电性的两极器件，这也是二极管的主要特性。

二极管符号：diode [daɪəʊd]2. 二极管分类(1)按半导体材料划分有硅二极管、锗二极管、砷化镓二极管等。

(2)按PN结结构划分有点接触型二极管、面接触型二极管、平面型二极管。

(3)按用途划分有整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管等。

点接触型：结面积小，结电容小，允许电流小，最高工作频率高，用于检波和变频等高频电路。

面接触型：结面积大，结电容大，允许电流大，最高工作频率低，用于工频大电流整流电路。

*平面型：结面积可小、可大，小的工作频率高，大的结允许的电流大。

3、半导体器件型号命名方法半导体器件的型号命名，表2-1给出了各种型号的半导体二极管、三极管的符号、构成材料、名称性能以及表达这些意义的符号。

表2-1-型号组成部分的符号及意义【举例】：2CZ3 ：硅整流二极管，序号3 2CP11：硅普通二极管，序号112.2.2 二极管的伏安特性曲线二极管的伏安特性：二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。

描述了二极管两端电压与流过二极管的电流之间的关系。

二极管的结构及性能特点（一）半导体、晶体与PN结1．半导体半导体是导电能力介于导体（例如，金、银、铜、铁、铝等材料）和绝缘体（例如，塑料、橡胶、陶瓷、环氧树脂、云母等材料）之间的物质，具有热敏特性、光敏特性和掺杂特性。

常用的半导体材料有硅、锗、硒、砷化镓及金属的氧化物、硫化物等。

纯净的、不含任何杂质的半导体材料（例如硅、锗等四价元素）称为本征半导体。

2．晶体自然界的一切物质都是由很小的物质微粒—原子构成的。

按照原子排列形式的不同，物质又可分为晶体和非晶体两类。

晶体通常都具有规则的几何形状，其内部的原子按照一定的晶格结构有规律地整齐排列羊，而非晶体内部的原子排列则无规律，杂乱无章。

本征半导体属于理想的晶体，在热激发的作用下，其内部会产生载流子（指自由电子和空穴）。

3．N型半导体在硅或锗等本征半导体材料中掺入微量的磷、锑、砷等五价元素，就变成了以电子导电为主的半导体，即N 型半导体。

在N型半导体中，电子（带负电荷）叫多数载流子，空穴（带正电荷）叫少数载流子。

4．P型半导体在硅或锗等本征半导体材料中掺入微量的硼、铟、镓或铝等三价元素，就就成了以空穴导电为主的半导体，即P型半导体。

在P型半导体中，空穴（带正电荷）叫多数载流子，电子（带负电荷）叫少数载流子。

5．PN结语通过特殊的“扩散”制作工艺，将一块本征半导体的一半掺入微量的五价元素、变成P型半导体，而将其另一半掺入微量的三价元素、变成N型半导体，在P型半导体区和N型半导体区的交界面处就会形成一个具有特殊导电性能的薄层，这就是PN结，它对P型区和N型区中多数载流子的扩散运动产生了阻力。

6．单向导电性 PN结主要的特性就是其具有单方向导电性，即在PN加上适当的正向电压（P区接电源正极，N区接电源负极），PN结就会导通，产生正向电流。

若在PN结上加反向电压，则PN结将截止（不导通），正向电流消失，仅有极微弱的反向电流。

当反向电压增大至某一数值时，PN结将击穿（变为导体）损坏，使反向电流急剧增大。

晶体二极管的归纳总结晶体二极管（Diode）是一种具有非线性电阻特性的电子元器件，广泛应用于电子电路中。

它具有正向导通和反向截止的特性，被广泛用作整流器、开关以及信号调制等电路的基本元件。

本文将对晶体二极管的工作原理、分类、特性以及应用进行归纳总结。

一、晶体二极管的工作原理晶体二极管是一种半导体器件，由P型和N型半导体材料组成。

在P-N结中，P型半导体的掺杂原子与N型半导体的掺杂原子形成势垒，使得P区电子豁免区域中电子浓度较高，N区电子豁免区域中空穴浓度较高。

当外加电压使P区电势相对于N区升高，势垒减小，使得P 区的电子跨越势垒进入N区，形成正向电流。

当外加电压反向时，势垒增大，使得P-N结处形成耗尽区，电流几乎为零。

二、晶体二极管的分类根据材料、结构和用途的不同，晶体二极管可以分为多种类型。

常见的晶体二极管包括硅二极管、锗二极管、肖特基二极管、LED（发光二极管）等。

1. 硅二极管硅二极管是最常见和广泛使用的一种二极管。

它具有较高的工作温度、稳定性和可靠性，被广泛应用于各种电子电路中。

2. 锗二极管锗二极管是晶体二极管的一种，其主要特点是正向导通电压较低，适用于低电压应用电路。

3. 肖特基二极管肖特基二极管是一种利用PN结形成的金属与N型半导体之间的势垒来控制电流流动的二极管。

与普通PN结二极管相比，肖特基二极管具有较低的正向导通电压和快速响应速度。

4. LED（发光二极管）LED是一种能够将电能直接转换为光能的二极管。

它具有高效率、长寿命、低功耗等特点，被广泛应用于指示灯、背光源、室内外照明等领域。

三、晶体二极管的特性晶体二极管具有以下主要特性：1. 非线性特性晶体二极管在正向电压作用下具有较低的电阻，呈现出导通状态，而在反向电压作用下电阻很大，呈现出截止状态，具有明显的非线性特性。

2. 稳压性能晶体二极管具有稳压能力，能够在一定的工作电压范围内稳定输出，被广泛应用于稳压电源电路中。

3. 快速开关特性晶体二极管具有快速开关特性，可以迅速从导通状态切换到截止状态，被广泛应用于高频开关电路中。

二极管的特性与应用（转自“单片机学习网”）几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也非常广泛。

二极管的工作原理晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。

当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。

当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。

当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。

二极管的类型二极管种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。

根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管等。

按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。

点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面，通以脉冲电流，使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起，形成一个“PN结”。

由于是点接触，只允许通过较小的电流（不超过几十毫安），适用于高频小电流电路，如收音机的检波等。

面接触型二极管的“PN结”面积较大，允许通过较大的电流（几安到几十安），主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。

平面型二极管是一种特制的硅二极管，它不仅能通过较大的电流，而且性能稳定可靠，多用于开关、脉冲及高频电路中。

二极管的导电特性二极管最重要的特性就是单方向导电性。

在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。

下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。

1.正向特性在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。

二极管的主要特性
二极管是最简单的电子元器件之一，也是重要的半导体元器件。

它的主要特性可归结为五点。

第一，两种基本的二极管晶体，即N型晶体和P型晶体，N型晶体以硅和砷为主，P 型晶体以磷和砷为主，它们具有不同的性质和表现出不同的特性，可以互相配合并制作出各种类型的二极管。

第二，二极管具有电压限制功能，可以限制电压的大小，也可以限制电压和电流之间所产生的工作效果。

第三，二极管有自发和受控放电能力，自发放电成为断路状态；受控放电可以控制电流的方向和大小，使电路实现按需供电。

第四，二极管具有电压抑制作用，它可以抑制电压放大器，防止电压过大对芯片造成过大压力。

第五，二极管具有电路保险功能，它可以控制电路电流的大小，有效防止电路过载，使电路能够正常工作。

总之，二极管的主要特性可归结为五点：不同的N(+)型晶体和P(-)型晶体构成，具有电压限制功能，具有自发和受控放电能力，具有电压抑制作用，具有电路保险功能。

它的特性使它可以应用在电路的各个方面，是电子设备中不可缺少的重要元器件。

晶体管简介及特性一、BJT的结构简介BJT又常称为晶体管，它的种类很多。

按照频率分，有高频管、低频管；按照功率分，有小、中、大功率管；按照半导体材料分，有硅管、锗管；根据结构不同，又可分成NPN型和PNP型等等。

但从它们的外形来看，BJT都有三个电极。

它是由两个 PN结的三层半导体制成的。

中间是一块很薄的P型半导体(几微米~几十微米)，两边各为一块N型半导体。

从三块半导体上各自接出的一根引线就是BJT的三个电极，它们分别叫做发射极e、基极b和集电极c，对应的每块半导体称为发射区、基区和集电区。

虽然发射区和集电区都是N型半导体，但是发射区比集电区掺的杂质多。

在几何尺寸上，集电区的面积比发射区的大，这从图3.1也可看到，因此它们并不是对称的。

二、BJT的电流分配与放大作用1、BJT内部载流子的传输过程BJT工作于放大状态的基本条件：发射结正偏、集电结反偏。

在外加电压的作用下， BJT内部载流子的传输过程为：（1）发射极注入电子由于发射结外加正向电压VEE，因此发射结的空间电荷区变窄，这时发射区的多数载流子电子不断通过发射结扩散到基区，形成发射极电流IE，其方向与电子流动方向相反。

（2）电子在基区中的扩散与复合由发射区来的电子注入基区后，就在基区靠近发射结的边界积累起来，右基区中形成了一定的浓度梯度，靠近发射结附近浓度最高，离发射结越远浓度越小。

因此，电子就要向集电结的方向扩散，在扩散过程中又会与基区中的空穴复合，同时接在基区的电源VEE的正端则不断从基区拉走电子，好像不断供给基区空穴。

电子复合的数目与电源从基区拉走的电子数目相等，使基区的空穴浓度基本维持不变。

这样就形成了基极电流IB，所以基极电流就是电子在基区与空穴复合的电流。

也就是说，注基区的电子有一部分未到达集电结，如复合越多，则到达集电结的电子越少，对放大是不利的。

所以为了减小复合，常把基区做得很薄 (几微米)，并使基区掺入杂质的浓度很低，因而电子在扩散过程中实际上与空穴复合的数量很少，大部分都能能到达集电结。

晶体二极管说课稿引言概述：晶体二极管是一种常用的半导体器件，具有单向导电特性，广泛应用于电子电路中。

本文将从晶体二极管的结构、工作原理、特性、应用以及未来发展等方面进行详细介绍。

一、结构1.1 PN结：晶体二极管由P型半导体和N型半导体组成的PN结构。

1.2 金属触点：PN结的两端分别连接金属触点，用于外接电路。

1.3 封装：晶体二极管通常用玻璃封装，保护内部结构不受外界影响。

二、工作原理2.1 正向导通：当PN结正向偏置时，少数载流子被注入，形成导电通道。

2.2 反向截止：当PN结反向偏置时，电子和空穴被耗尽，无法导通。

2.3 阻挡电流：晶体二极管在反向偏置时只能通过微小的漏电流。

三、特性3.1 单向导电：晶体二极管只能在正向偏置时导通，反向偏置时截止。

3.2 小信号放大：晶体二极管具有放大功能，可用于放大小信号。

3.3 高速开关：晶体二极管响应速度快，可用于高速开关电路。

四、应用4.1 整流器：晶体二极管常用于整流电路，将交流信号转换为直流信号。

4.2 信号检测：晶体二极管可用于信号检测电路，提取特定信号。

4.3 稳压器：晶体二极管还可用于稳压电路，保持电路稳定工作。

五、未来发展5.1 集成化：晶体二极管正朝着微型化、集成化的方向发展，以满足电子产品对小型化的需求。

5.2 高频特性：未来晶体二极管将进一步提高高频特性，适用于更多高频应用场景。

5.3 光电器件：晶体二极管还有望发展为光电器件，实现光电转换功能。

总结：晶体二极管作为一种重要的半导体器件，具有独特的结构和工作原理，广泛应用于电子电路中。

随着技术的不断进步，晶体二极管将在未来发展出更多新的应用和特性，为电子行业带来更多可能性。

项目一二极管及其应用任务一二极管的特性与分类课时：2课时教学目标：（1）认识不同种类二极管的种类、符号及结构（2）理解二极管的伏安曲线和单向导电性（3）掌握二极管的特征参数（4）能检测二极管的好坏教学重点：掌握二极管的特征参数教学难点：二极管好、坏检测教学方法：讲授法教学过程：活动一认识二极管一、认识二极管用于电视机、收音机、电源装置等电子产品中的各种不同外形的二极管如下图所示。

二极管通常用塑料、玻璃或金属材料作为封装外壳，外壳上一般印有标记以便区别正负电极。

活动二二极管的特性及参数一、晶体二极管的结构二极管的结构如下图所示，在P型与N型半导体的交界面会形成一个具有特殊电性能的薄层，称为PN结。

从P区引出的电极作为正极，从N区引出的电极作为负极。

二极管基本结构二极管图形符号二、二极管的分类二极管是电子电路中常用的电子元器件之一，它主要起开关、限幅、箝位、检波、整流及稳压的作用。

1 .按材料分：有硅二极管、锗二极管（锗管正向压降比硅管小）和砷化镓二极管。

2. 按用途分：可分为普通二极管和特殊二极管。

普通二极管包括检波二极管、整流二极管、开关二极管、稳压二极管；特殊二极管包括变容二极管、光电二极管、发光二极管等。

常用二极管的种类三、晶体二极管的伏安特性曲线二极管的电流i D 与加在二极管两端的电压v D 的关系曲线，称为二极管伏安特性曲线。

（1）正向特性℘死区 当二极管外加正向电压较小时，正向电流几乎为零。

℘正向导通区 当二极管正向电压大于死区电压V th 时，电流随电压增加，二极管处于导通状态。

℘导通电压 硅二极管约为0.7V ，锗二极管约为0.3V 。

（2）反向特性℘反向截止区 当二极管承受的反向电压未达到击穿电压V（BR ）时，二极管呈现很大电阻。

℘反向击穿区 当二极管承受的反向电压已达到击穿电压V（BR ）时，反向电流急剧增加，该现象称为 二极管反向击穿。

四、二极管的单向导电性实验：二极管的单向导电特性， 按下图连接电路。

PN 结主要的特性就是其具有单方向导电性, 即在 PN 加上适当的正向电压 (P 区接电源正极 , N 区接电源负极 , PN 结就会导通 , 产生正向电流。

若在 PN 结上加反向电压 , 则 PN 结将截止 (不导通 , 正向电流消失 , 仅有极微弱的反向电流。

当反向电压增大至某一数值时 , PN 结将击穿 (变为导体损坏 , 使反向电流急剧增大。

(二普通二极管1.二极管的基本结构二极管是由一个 PN 结构成的半导体器件 , 即将一个 PN 结加上两条电极引线做成管芯 , 并用管壳封装而成。

P 型区的引出线称为正极或阳极 , N 型区的引出线称为负极或阴极 ,如图所示。

普通二极管有硅管和锗管两种 , 它们的正向导通电压 (PN 结电压差别较大 , 锗管为 0.2~0.3V,硅管为 0.6~0.7V。

2.点接触型二极管如图所示 , 点接触型二极管是由一根根细的金属丝热压在半导体薄片上制成的。

在热压处理过程中 ,半导体薄片与金属丝接触面上形成了一个PN 结 ,金属丝为正极 ,半导体薄片为负极。

点接触型二极管的金属丝和半导体的金属面很小, 虽难以通过较大的电流 , 但因其结电容较小, 可以在较高的频率下工作。

点接触型二极管可用于检波、变频、开关等电路及小电流的整流电路中。

3.面接触型二极管如图所示 , 面接触型二极管是利用扩散、多用合金及外延等掺杂质方法 , 实现 P 型半导体和 N 型半导体直接接触而形成 PN 结的。

面接触型二极管 PN 结的接触面积大 , 可以通过较大的电流 , 适用于大电流整流电路或在脉冲数字电路中作开关管。

因其结电容相对较大 , 故只能在较低的频率下工作。

二极管的分类及其主要参数一 . 半导体二极管的分类半导体二极管按其用途可分为 :普通二极管和特殊二极管。

普通二极管包括整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、快速二极管等 ; 特殊二极管包括变容二极管、发光二极管、隧道二极管、触发二极管等。