第15章 半导体二极管、三极管
1004 N
型 半 导 体 的 多 数 载 流 子 是 电 子，因 此 它 应（ ）。
(a)
带 负 电 (b)
带 正 电 (c)
不 带 电
2002当 温 度 升 高 时，半 导 体 的 导 电 能 力 将（ ）
。
(a)
增 强 (b)
减 弱 (c)
不 变
3007在 PN
结 中 形 成 空 间 电 荷 区 的 正、负 离 子 都 带 电，所 以
空 间 电 荷 区 的 电 阻 率（ ）
。
(a)
很 高 (b)
很 低(c)
等 于N
型 或 P
型 半 导 体 的 电 阻 率
4010半 导 体 二 极 管 的 主 要 特 点 是 具 有（ ）
。
(a)
电 流 放 大 作 用(b)
单 向 导 电 性 (c)
电 压 放 大 作 用
5011理 想 二 极 管 的 正 向 电 阻 为（ ）
。
(a)
零 (b)
无 穷 大 (c)
约 几 千 欧
6014二 极 管 接 在 电 路 中， 若 测 得 a
、b
两 端 电 位 如 图 所 示，则
二 极 管 工 作 状 态 为（ ）
。
(a)
导 通 (b)
截 止 (c)
击 穿
7015如 果 把 一 个 小 功 率 二 极 管 直 接 同 一 个 电 源 电 压
为1.5V
、内 阻 为 零 的 电 池 实 行 正 向 连 接，电 路 如 图 所 示，则
后 果 是 该 管（ ）
。
(a)
击 穿 (b)
电 流 为 零 (c)
电 流 正 常 (d)
电 流
过 大 使 管 子 烧 坏
8016 电 路 如 图 所 示 ，二 极 管 D
为 理 想 元 件，U
S =5
V
，则 电
压u
O=（ ）
。
(a) U
s (b) U
S / 2 (c)
零
9018电 路 如 图 所 示, 所 有 二 极 管 均 为 理 想 元 件，则 D
、D
、D
的
工 作 状 态 为（ ）
。
(a) D
导 通，D
、D
截 止
(b) D
、D
截 止 ， D
3 导 通
什么是PN结和二极管
PN结是半导体物理学中的一个基本概念，它是由P型半导体和N型半导体接触在一起形成的结构。在P型半导体中，空穴是多数载流子，而在N型半导体中，电子是多数载流子。当P型和N型半导体接触时，N型半导体中的电子会向P型半导体中的空穴移动，形成大量的电子-空穴对，这些电子-空穴对称为载流子。由于载流子的数量大大超过了原来的数量，所以形成了电荷不平衡，产生了电场，这个电场阻止了电子和空穴的进一步扩散，最终达到了一种电荷分布的平衡状态，形成了PN结。
二极管是一种基于PN结的半导体器件，它具有单向导电性。当二极管的正极连接到高电位，负极连接到低电位时，PN结处于正向偏置状态，此时电子和空穴会大量移动，形成电流，二极管导通。而当正极连接到低电位，负极连接到高电位时，PN结处于反向偏置状态，此时电场会阻止电子和空穴的移动，二极管截止，不形成电流。
二极管广泛应用于电子电路中，如整流、调制、稳压、信号检测等。它们是现代电子技术中不可或缺的基本元件之一。
习题及方法：
1. 习题：PN结的形成过程中，为什么会产生电场？
解题方法：回顾PN结的形成过程，分析P型和N型半导体接触时电荷不平衡的原因，以及电场的作用。
答案：PN结形成过程中，由于P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子大量移动，形成了电子-空穴对。这些电子-空穴对使得PN结区域内的电荷分布不平衡，产生了电场。电场的作用是阻止电子和空穴的进一步扩散，最终达到电荷分布的平衡状态。
2. 习题：二极管在正向偏置和反向偏置状态下，分别会发生什么现象？
解题方法：分析二极管的正向偏置和反向偏置过程，以及对应的电荷分布和电流情况。
答案：在正向偏置状态下，二极管的正极连接到高电位，负极连接到低电位。此时，PN结中的电场减弱，电子和空穴大量移动，形成电流，二极管导通。在反向偏置状态下，二极管的正极连接到低电位，负极连接到高电位。此时，PN结中的电场增强，阻止了电子和空穴的移动，二极管截止，不形成电流。
- 1 - 二极管的概念
二极管是一种非常重要的电子元件，它是现代电子技术中最基础的器件之一。二极管的作用是将电流限制在一个方向上，也就是说，在一个方向上它是导电的，而在另一个方向上它是截止的。本文将从二极管的原理、结构、类型和应用方面进行介绍。
一、二极管的原理
二极管的原理基于半导体材料的p-n结，p-n结是由p型半导体和n型半导体组成的。p型半导体中的电子数较少，而n型半导体中的电子数较多，两者相遇时，由于电子的扩散作用，p型半导体中的电子会向n型半导体中扩散，而n型半导体中的空穴也会向p型半导体中扩散。这样，p-n结的交界处就会形成一个电势垒，电子和空穴会在电势垒处发生复合，形成一个电场，从而产生电流。
二、二极管的结构
二极管的结构分为两种，一种是晶体管结构，另一种是管壳结构。晶体管结构是将p型半导体和n型半导体直接相连，形成一个p-n结。管壳结构则是在p-n结的一侧加上一个金属管壳，使得电流只能从金属管壳一侧流向另一侧，从而实现了电流的单向导通。
三、二极管的类型
二极管的类型主要分为普通二极管和Zener二极管。普通二极管是最常见的二极管，它的主要作用是将电流限制在一个方向上。Zener二极管则是一种特殊的二极管，它的主要作用是在一定的电压范围内，将电压稳定在一个固定的值上，从而起到稳压作用。
四、二极管的应用
二极管的应用非常广泛，最常见的应用就是整流电路。在交流电路中，由于电流会在正半周和负半周中交替变换，因此需要将其转换为直流电流，这就需要使用二极管进行整流。此外，二极管还可以用于电源开关、电压稳定器、发光二极管等方面。
总之，二极管是现代电子技术中最基础的器件之一，其原理、结构、类型和应用都非常重要。在今后的电子技术发展中，二极管仍将发挥着重要的作用。
半导体二极管
半导体二极管是含有一个PN结的二端器件。它是最简单的半导体器件。P型材料一端称为正极，而N型材料一端称为负极。
二极管是只允许电流朝一个方向流动的半导体器件。它能被用来把交流电转换成直流电。二极管的两个引线被分为阳极和阴极。
当二极管的正极电位高于负极电位（其差值大于开启电压，对锗管近似为0.3V，对硅管近似为0.7V）时称二极管是正向偏置，这时二极管的内阻是很小的，有一个较大的电流流过二极管，流过电流的大小取决于外部电路的电阻。
当二极管的正极电压高于负极电位时称二极管反向偏置，这时二极管的内部电阻非常高，所以一个理想的二极管可以阻挡反向的电流而让正向的电流通过。
一个二极管的实际特性曲线并不是十分理想的，如图所示。当理想二极管反向偏置时，电流不能通过，而实际二极管却有约10μA的电流通过（虽然很小，但仍不够理想）。如果加上足够大的反向电压，PN结就会被击穿，让电流反向通过。一般要选择二极管的反向击穿电压远大于电路中可能出现的电压，二极管才不会击穿。
齐纳二极管（稳压管）
稳压管是一种特殊的二极管，在正偏的条件下，它与一般的二极管有相同的特性（可以流过一个大电流）。但是，在反向偏置时，在外加电压低于稳压电压（UZ）时它不导通，在外加电压等于稳压电压（UZ）时稳压管反向导通，同时维持稳压管两端的电压为稳压值（如图）。流过稳压管电流的大小由两个因子决定，一个为串联的（限流）电阻（RS），另一个为并联的负载电阻（RL）。
电阻RS由公式RS=URs/IZ确定，其中URs=Usource-UZ，在没有负载时，一个特定大小的电流（IZ=IRs）流过稳压二极管和RS，电压降URs加UZ等Usource，Usource至少要比UZ高1V。当一个负载并连到稳压二极管，流过二极管的电流由于负载的分流而减小，所以通过RS的电流保持为常数（IZ=IRs-IRL）。稳压管通过改变流过它的电流来维持稳压管两端的电压稳定。
