电工学半导体二极管及其应用电路

二极管电路及其应用实验报告二极管是一种常见的电子元件，具有只允许电流单向流动的特性。

它是由半导体材料构成的，通常由硅(Si)或者硒化物(GaAs)制成。

二极管的应用非常广泛，可以用于整流、放大、开关等电路中。

本文将以二极管电路及其应用为主题，介绍二极管的工作原理、实验步骤以及相关应用。

一、二极管的工作原理二极管是由P型半导体和N型半导体组成的。

P型半导体中的杂质掺入使其具有正电荷，称为P区；N型半导体中的杂质掺入使其具有负电荷，称为N区。

当将P区和N区连接在一起时，形成了一个PN结。

在PN结中，由于P区和N区的杂质浓度不同，使得在结附近形成了电场。

当外加电压为正向偏置时，即P区接在正电压上，N区接在负电压上，电场将阻止电子从N区向P区移动。

而当外加电压为反向偏置时，即P区接在负电压上，N区接在正电压上，电子可以从N区向P区移动。

因此，二极管只允许电流在正向偏置下单向流动。

二、二极管实验步骤1. 准备实验所需材料：二极管、直流电源、电阻、导线等。

2. 搭建二极管电路：将二极管连接在电路中，注意极性，即将P极连接在正电压端，N极连接在负电压端。

可以使用导线连接电源和电阻，形成一个简单的电路。

3. 调整电压：根据二极管的额定电压和电流，调整电源的输出电压，使得二极管正常工作。

4. 测量电流和电压：使用万用表等测量仪器，测量二极管两端的电压和电流值。

5. 观察实验现象：根据测量结果，观察二极管的导通和截止情况，以及电流和电压的关系。

三、二极管的应用1. 整流器：二极管具有只允许电流单向流动的特性，因此可以用于将交流信号转换为直流信号的整流电路中。

在整流电路中，二极管起到了只允许正半周或负半周通过的作用，实现了信号的单向传输。

2. 信号检波器：二极管的正向偏置电压范围内，电流与电压之间呈线性关系。

利用这一特性，可以将高频信号转换为直流信号，实现信号的检波功能。

3. 放大器：在放大电路中，二极管可以作为信号放大器的关键元件之一。

半导体二极管及其应用电路1．半导体的特性自然界中的各种物质,按导电能力划分为:导体、绝缘体、半导体。

半导体导电能力介于导体和绝缘体之间。

它具有热敏性、光敏性（当守外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化）和掺杂性(往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显变化)。

利用光敏性可制成光电二极管和光电三极管及光敏电阻;利用热敏性可制成各种热敏电阻;利用掺杂性可制成各种不同性能、不同用途的半导体器件,例如二极管、三极管、场效应管等。

2．半导体的共价键结构在电子器件中,用得最多的材料是硅和锗,硅和锗都是四价元素,最外层原子轨道上具有4个电子,称为价电子。

每个原子的4个价电子不仅受自身原子核的束缚,而且还与周围相邻的4个原子发生联系,这些价电子一方面围绕自身的原子核运动,另一方面也时常出现在相邻原子所属的轨道上。

这样,相邻的原子就被共有的价电子联系在一起,称为共价键结构。

当温度升高或受光照时,由于半导体共价键中的价电子并不像绝缘体中束缚得那样紧,价电子从外界获得一定的能量,少数价电子会挣脱共价键的束缚,成为自由电子,同时在原来共价键的相应位置上留下一个空位,这个空位称为空穴, 自由电子和空穴是成对出现的,所以称它们为电子空穴对。

在本征半导体中,电子与空穴的数量总是相等的。

我们把在热或光的作用下,本征半导体中产生电子空穴对的现象,称为本征激发,又称为热激发。

由于共价键中出现了空位,在外电场或其他能源的作用下,邻近的价电子就可填补到这个空穴上,而在这个价电子原来的位置上又留下新的空位,以后其他价电子又可转移到这个新的空位上。

为了区别于自由电子的运动,我们把这种价电子的填补运动称为空穴运动,认为空穴是一种带正电荷的载流子,它所带电荷和电子相等, 符号相反。

由此可见, 本征半导体中存在两种载流子:电子和空穴。

而金属导体中只有一种载流子——电子。

本征半导体在外电场作用下,两种载流子的运动方向相反而形成的电流方向相同。