半导体二极管及其应用优秀课件

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半导体二极管及其应用电路71011-PPT精选文档29页

2.2.1 二极管的结构
阳极引线
阳极
铝合金小球
(a)
引线
N 型锗片阴极引线
PN 结
N 型硅
金锑合金
(b)
底座
金属触丝
外壳
阴极引线
阳极引线 SiO 2
P区
(c)
N 型硅片
a 阳极
k 阴极
阴极引线
(d)
图2.2.1 半导体二极管的结构及符号 (a) 点接触型 (b) 面接触型 (c) 平面型 (d) 电路符号
10
2.2 半导体二极管
2.2.2 二极管的伏安特性
正向特性、反向特性、反向击穿特性
iD /m A
20
15
10
V BR
40 30
5
20 10 0 10 20
V th
0.2 0.4 0.6 0.8
v D /V
30
40
iD / A
图2.2.2 硅二极管的2CP10的伏安特性
图2.2.3 锗二极管2AP15的伏安特性
0.5
1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200,
1000
≤1
3
2CZ57
5
2400, 2600, 2800, 3000
1000
≤0.8
3
表2.2.1 几种国产半导体二极管参数（2）2CZ52~57系列整流二极管，用于电子设备的整流电路中。
15
2.2 半导体二极管
2.2.4 二极管模型
18
2.3 二极管应用电路
2.3.1 整流电路 2.3.2 限幅电路 2.3.3 钳位电路
19
2.3 二极管应用电路

电子技术基础课件：半导体二极管及其应用

大电阻为二极管反向电阻，如图1.8(b)所示。由于模拟万用表置电阻挡时，黑表笔连接的为表内电池正极，红表笔连接的为表内电池负极，所以测得正向电阻时，与黑表笔相连的引脚为二极管的正极(A)，红表笔所接引脚为负极(K)。若正、反向电阻阻值相差不大，则为劣质管；
若正、反向电阻阻值都非常大，表明管子内部已断路；若正、反向电阻阻值都很小，则表明管子内部已短路。出现断路时，表明二极管已损坏。管子正常情况下，若正向电阻为几千欧，则为硅管;若正向电阻为几百欧，则2 特性及主要参数 1. 单向导电性二极管的主要特性是单向导电性。加在二极管两端的电压称为偏置电压，若将直流电源的正端加到二极管正极(PN结的P区)，负端加到二极管的负极(PN结的N区)，如图1.5(a)所示，称为二极管(PN结)正向偏置，简称正偏。这时电流表示出较大的电流值，二极管的这种状态称为正偏导通，二极管呈现很小的电阻。若将直流电源的正端接二极管的负极，负端接二极管的正极，如图1.5(b)所示，称为二极管(PN结)反向偏置，简称反偏。这时电流表示出的电流值几乎为零，二极管的这种状态称为反向截止，即二极管呈现很大的电阻。这种允许一个方向电流流通的特性，称为单向导电性。
半导体二极管及其应用
3.基本应用利用稳压管组成的简单的稳压电路如图1.15所示，R为限流电阻，RL为稳压电路的负载。当输入电压UI、负载RL变化时，该电路可维持电压UO的稳定。
稳压二极管正常稳压工作时，有下述方程式：
若RL不变，UI增大时，UO将会随着增大，加于二极管两端的反向电压增加，使电流IZ 大大增加，IR也随之显著增加，从而使限流电阻上的压降IRR 增大，其结果是，UI的增加量绝大部分都降落在限流电阻R 上，从而使输出电压UO基本维持恒定。反之，UI下降时，IR减小，R 上压降减小，从而维持UO基本恒定。

半导体二极管—二极管的应用(电工电子课件)

3.三相桥式整流电路
负载RL上电压U0与三相变压器副绕组相电压有效值U2
整流电流平均值
由于每个二极管在一个周期内连续导通1/ 3周期，故通过二极管的电流平均值ID。是
各个二极管所承受的最大反向电压 UDRM 是变压器次极线电压的最大值，即
1. 电容滤波电路
特点 ①电路简单。 ②整流输出电压的波形比较平直。 ③输出平均电压U0较高，且随负载RL的大小而变化。
输出平均电压：
U0=U2 （半波整流） U0＝1.2U2 （全波整流）
2.电感滤波电路
电感滤波的作用是：当负载电流变化时，电感线圈中将产生自感电动势，它将阻止电流的变化，同时进行磁场能量的存贮与释放，使输出电压和电流的脉动程度减小，波形较平直。
二、滤波电路
整流电路输出的单向脉动电压含有交流分量，不能适应各种要求直流电压平稳的电子设备、电气装置正常工作的需要。解决办法是在整流电路之后再加接滤波电路，以改善直流电压的脉程度。
根据电容有隔直通交的作用，而电感则有直流电阻很小，交流电阻大的特点。将电容、电感和电阻适当的组合起来，便可得到各种形式的滤波电路。
电阻对于交、直流电流都具有同样的降压作用，但是当它与电容C2 配合之后，可以使经 Cl 滤波后的整流电压中残存的交流分量较多地降落在电阻R的两端，而较少地分配到电容C2上（因 C2的交流阻抗很小）。从而使负载 RL两端的输出电压更为平直，起到更好的滤波作用。R和C2愈大，滤波效果愈好。但R太大，将使R上的直流压降增加，且电阻要发热，消耗电功率，故应选择 R《RL ，通常使 R上的直流电压降UR=I0R=（0.1～0.2 ）U0 ，R取值为几十此：单相半波整流电路的特点是结构简单，但输出电压的平均值低、脉动大,电路损失大。

半导体二极管优秀4课件

-
-
O
uo
Um
io
ωt
uI＞0 时二极管导通， O
ωt
uO = uI uD = 0
uD
uI ＜0 时二极管截止， O
ωt
uD = uI uO = 0
-Um
11
第二节半导体二极管
[例1.2.2] 二极管可用作开关
VD
正向偏置，相当于开关闭合。 S
V
V
VD反向偏置，相当于开关断开。 S
V
V
12
第二节半导体二极管
♥ 势垒电容 Cb 由PN结的空间电荷区形成，又称结电容，反向偏置时起主要作用。 ♥ 扩散电容 Cd 由多数载流子在扩散过程中的积累引起，正向偏置时起主要作用。
10
第二节半导体二极管
[例1.2.1]已知uI = Umsin ωt ，画出uO和uD的波形
VD iO
uI Um
+ uI
+
uD
R
+ uO
称为正向接法或正向偏置
- - - - ++++
（简称正偏，forward bias) +
U
-
V
R
内电场
外电场削弱了内电场有利于扩散运动，不利于漂移运动。
外电场 UD - U
PN结处于正向导通(on)状态，正向等效电阻较小。
2
第二节半导体二极管
☻ 加反向电压
称为反向接法或反向偏置（简称反偏）
空间电荷区
阳极
阴极
21
第二节半导体二极管
二极管单向导电性的应用例子
• 半波整流电路 • 半波整流滤波电路 • 限幅电路 • 钳位电路（电平移动电路） • 电压倍加电路 • 稳压电路 • 变容电路（压控非线性电容）

半导体二极管及其应用课件

在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导体和N 型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN 结。
*
P型半导体
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
N型半导体
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
扩散运动
内电场E
漂移运动
扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。
内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。
RL
ui
uo
ui
uo
t
t
二极管的应用举例二极管半波整流
§2.4 稳压二极管
U
I
IZ
IZmax
UZ
IZ
稳压误差
曲线越陡，电压越稳定。
+
-
UZ
动态电阻：
rz越小，稳压性能越好
*
（4）稳定电流IZ、最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。
（5）最大允许功耗
稳压二极管的参数:
（1）稳定电压 UZ
*
扩散电容示意图
当外加正向电压不同时，扩散电流即外电路电流的大小也就不同。所以PN结两侧堆积的多子的浓度梯度分布也不同，这就相当电容的充放电过程。

电路第-8-章-半导体二极管及应用-课件1.ppt

热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强。光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化。掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电
能力明显改变。
8.1 半导体基础
半导体种类：N型半导体和P型半导体
Si
Si
pS+i
Si
多余电子
N型半导体：
在纯净的四价半导体中掺入微量五价元素磷（P）形成的半导体。
第八章半导体二极管及其应用
8.1
半导体的基本知识
8.2
半导体二极管
8.3
半导体二极管的应用
8.1 半导体基础
1. 半导体：导电性能介于导体与绝缘体之间的物体 2. 半导体材料：硅（Si）和锗（Ge）
Si
Si
共价健
Si
Si
晶体中原子的排列方式
硅单晶中的共价健结构
8.1 半导体基础
3. 半导体导电特性：热敏性、光敏性、掺杂性
8.2 半导体二极管
4、特性：单向导电性
图1
图2
若 VP >VN(UD正向偏置 )，二极管导通若 VP <VN(UD反向偏置 )，二极管截止
8.2 半导体二极管
I
正向特性
特点：非线性
+ P
– N
反向击穿电压U(BR)
Is
反向电流 Is在一定电压范围内保持常数。
– P
+N
反向特性导通Leabharlann 降硅0.7V,锗0.3V U
8.3半导体二极管的应用
➢整流二极管
交流整流电压
脉动直流电压
➢稳压二极管
有波纹的稳压直流
直流电压
电压
8.3 半导体二极管的应用

半导体二极管及其应用_PPT课件

5.1.2 本征半导体
1 T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n = p =1.4×1010/cm3
2 本征硅的原子浓度: 4.96×1022/cm3
本征半导体中虽然存在两种载流子，但因本征载流子
的浓度很低，所以总的来说导电能力很差。
本征半导体的载流子浓度，除与半导体材料本身的性质有关以外，还与温度密切相关，而且随着温度的升高，基本上按指数规律增加。
5.1 半导体的基础知识 5.2 半导体二极管 5.3 单相整流滤波电路 5.4 稳压二极管及其稳压电路
5.1 半导体的基本知识
5.1.1 半导体材料
5.1.2 本征半导体 5.1.3 杂质半导体 5.1.4 PN结的形成及特性
半导体的导电机制
5.1.1 半导体材料
根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。
3. PN结的其他特性
阳极 a
k 阴极
(d) 代表符号
其中
r——二极管等效电阻
当ω→∞， C的阻抗＝ 0；
C ——二极管等效电容，PF 级，非常小。
C的阻抗＝1/(ωC) 可见，频率ω越高， C的阻抗越小；
结果，影响到二极管的状态；
3. PN结的其他特性
3. 温度特性
当环境温度升高时，少数载流子的数目增多，反向饱和电流随之增大。
1 T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n = p =1.4×1010/cm3
2 掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度: n=5×1016/cm3
3 本征硅的原子浓度: 4.96×1022/cm3
以上三个浓度基本上依次相差106/cm3 。

半导体二极管ppt课件

快恢复二极管
形形色色的二极管
肖特基二极管
二极管的封装资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值
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，
五、二极管的检测资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值
用万用表检测普通二极管的好坏测试图如图所示
1、万用表置于R×1k挡。测量正向电阻时，万用表的黑表
笔接二极管的正极，红表笔接二极管的负极。
2、万用表置于R×1k挡。测量反向电阻时，万用表的红表
稳压管在电路中主要功能是起稳压作用。
击穿特性
稳压管的伏安特性曲线
正向特性
资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值
形形色色的二极管
高频二极管
阻尼二极管
金属封装整流二极管
资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值
发光二极管
形形色色的二极管
资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值
高，主要用于信号检测、取样、小电流整流等
整流二极管（2CZ、2DZ等系列）的IFM较大，fM很

半导体二极管及其应用电路8课件

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2.2 PN结与晶体二极管
2.2.1 PN结的基本原理
5.二极管的选择与使用注意事项 (1)要求导通电压低时选锗管;要求反向电流小时选硅管。 (2)要求导通电流大时选平面形;要求工作频率高时选点接触型。 (3)要求反向击穿电压高时选硅管。 (4)要求耐高温时选硅管。 6.二极管的检测 (1)一般情况下，可利用万用表判断普通二极管的极性，并粗
在硅和锗等半导体材料中，内部原子排列是有规律的，即为晶体结构。每个原子受邻近四个原子的束缚，组成四个共价键。共价键像纽带一样将排列整齐的原子连接起来，如图2-2所示。
由热激发产生的自由电子，也会释放能量返回到附近的空穴，这种现象称为复合。
热激发和光激发统称为本征激发。
在本征半导体中，随着温度的升高或光照的增强，电子一空穴对的数量将大大增加，导电能力将大大提高，这就是半导体具有热敏性和光敏性的基本原理。
例如，电调谐、调频信号的产生等。
半导体二极管及其应用电路(8)课件
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小结
(1)PN结是半导体器件的基础,PN结正偏导通、反偏截止，具有单向导电性、反向击穿性和非线性的特点。
(2)二极管本质上是一个PN结，其主要特点是单向导电性。其全面的性质可用伏安特性来描述。
(3)二极管可用于整流、限幅、保护、开关等电路中。 (4)稳压二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管等都
略地鉴别其质量好坏。如图2-8所示。 (2)当需要获知二极管的伏安特性时，可利用晶体管特性测试
仪测得，也可利用测试电路测得。
半导体二极管及其应用电路(8)课件
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2.2 PN结与晶体二极管
2.2.1 PN结的基本原理
7.半导体二极管的应用

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硅（Si）和锗（Ge）是两种常用的半导体材料特点：四价元素，每个原子最外层有四个价电子
Ge
Si
2、本征半导体：化学成分纯净的半导体，其纯度达到99.9999999%，通常称为“9个9”，在物理结构上呈单晶体形态。
硅和锗的晶体结构：
硅和锗的共价键结构
+4表示除去价电子后的原
子
+4
+4
小结
半导体中有两种载流子，分别是自由电子和空穴。纯净半导体中的载流子主要取决于温度（或光
照）。掺杂半导体中的载流子可以分为多子（多数载流
子）和少子（少数载流子）。多子取决于掺杂浓度，少子取决于温度（或光照）。P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子，N型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴。
(1）N型半导体
在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，可形成 N型半导体,也称电子型半导体。
因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。
多余电子
磷原子
+4 +4 +5 +4
N 型半导体中的载流子是什么？
游离的部分自由电子也可能回到空穴中去，称为复合。
可见因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对。
当温度一定时，激发和复合达到动态平衡，即“空穴-电子对”浓度一定。
本征半导体中电流由两部分组成： 1. 自由电子移动产生的电流。 2. 空穴移动产生的电流。
本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
+4
+4
共价键共用电子对
这种结构如何体现半导体的特性呢？导电机制是什么？
3、载流子：可以自由移动的带电离子。
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，也称热激发。
杂质对半导体导电性的影响
掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影响，一些典型的数据如下:
1 T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n = p =1.4×1010/cm3
2 掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度: n=5×1016/cm3
3 本征硅的原子浓度: 4.96×1022/cm3
以上三个浓度基本上依次相差106/cm3 。
杂质半导体的示意表示法
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
P 型半导体
N 型半导体
杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。
但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。
1.1.2 PN 的单向导电性
1、PN结的形成
在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导体和N 型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN 结。
内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。
少子漂移运动
P型半导体
内电场E N型半导体
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
(2) P型半导体
本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓、
铟等形成 P型半导体，也称为空穴型半导体。因三价杂质原子与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子
而在共价键中留下一个空穴。
空穴
+4
+4
+3
+4
硼原子
P型半导体中空穴是多数载流子，主要由掺杂形成；电子是少数载流子，由热激发形成。
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。
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
空间电荷区，也称耗尽层。
多子扩散运动
扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。
在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分
别形成 N 型半导体和 P 型半导体。此时将在N型半
导体和 P 型半导体的结合面上形成如下物理过程:
பைடு நூலகம்
PN结形成的物理过程：
温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。
4、杂质半导体
(1) N型半导体 (2) P型半导体
在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质后的本征半导体称为杂质半导体。
半导体二极管及其应用优秀课件
1 半导体二极管及其应用
了解半导体基础知识；理解PN结的结构与形成；掌握PN结的单向导电性；熟悉二极管和稳压管的V-I特性曲线及其主
要参数等。了解特种二极管
1.1 PN结
1.1.1 PN结的形成
1、半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物体。电阻率为 10 3~10 9 cm
在N型半导体中自由电子是多数载流子,它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子, 由热激发形成。
提供自由电子的五价杂质原子因自由电子脱离而带正电荷成为正离子，因此，五价杂质原子也被称为施主杂质。 1、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。 2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。
掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。
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。
空穴
+4
+4
+4
+4
自由电子束缚电子
自由电子是载流子。空穴也是一种载流子（Why？）。
+4
+4
+4
+4
在其它力的作用下，空穴吸引附近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。
因浓度差
宽
多子的扩散运动杂质离子形成空间电荷区
空间电荷区形成内电场
内电场促使少子漂移
内电场阻止多子扩散
扩散 > 漂移
是
否
最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。
最后多子扩散和少子的漂移达到动态平衡。对于P型半导体和N型半导体结合面，离子薄层形成的空间电荷区称为P N 结 , 在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。