二极管及其应用PPT课件

常用的是发红光、绿光、黄光、 红外光的二极管。
负极
插件极性识别： 插件发光二极管的正负极可从引
脚长短或本体上的缺口来识别。
1）本体上的缺口旁边对应的脚 为负极，另一边为正极。
2）长脚为正极，短脚为负极。
插件发光二极管插装、焊接：
插件装前必须确认元器件是否有高 度要求。如有则必须用定高柱或定 高工装定高焊接。
插件稳压二极管插装、焊接要求 同插件整流二极管。
贴片稳压二极管的贴装、焊接要 求同贴片整流二极管。
5.4、开关二极管
定义：半导体二极管导通时相当 于开关闭合（电路接通），截止 时相当于开关打开（电路切断） ，所以二极管可作开关用。开关 二极管是专门用来做开关用的二 极管，它由导通变为截止或由截 止变为导通所需的时间比一般二 极管短。
。
5）丝印：
2、二极管定义
二极管属于半导体，它由N型 半导体与P型半导体构成，它们 相交的界面上形成PN结。
3、二极管特性
单向导电性！正极接高电位 ，负极接低电位时导通，反之截 止！
所以二极管的方向性是非常重要 的。
4、二极管的主要参数
（1）最大整流电流IF
是指二极管长期连续工作时允许
通过的最大正向平均电流。IF的数
3）玻璃封装的二极管引线的弯曲处 距离管体不能太小，一般至少2mm。
4）安装二极管的位置尽可能不要靠 近电路中的发热元件。
5、二极管的分类
1）按功能分类：整流二极管， 发光二极管，检波二极管，开关 二极管，稳压二极管，变容二极 管。
2）按安装方式分类：插件二极 管、贴片二极管。
各类二极管常见的实物外形见下 图。
值是由二极管允许的温升所限定。
（2）最大反向工作电压URM

详细描述
开关电路是利用三极管的开关特性实现对电路的通断控制， 广泛应用于各种电子设备和自动化控制系统中。
原理
当三极管基极电流达到一定值时，三极管导通，相当于开 关接通；当基极电流减小到一定值时，三极管截止，相当 于开关断开。
电路特点
开关电路通常由电源、输入信号源、三极管、负载等部分 组成，通过合理配置各部分参数，实现开关的快速、可靠 切换。
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振荡电路
输入 标题
详细描述
总结词
原理
电路特点
05
二极管与三极管的比 较
CHAPTER
工作原理的比 较
总结词
详细描述
特性的比 较
总结词 详细描述
应用场景的比较
总结词
由于工作原理和特性的差异，二极管和 三极管的应用场景也有所不同。
VS
详细描述
二极管主要用于整流、开关、稳压等电路 中，例如电源电路中的整流二极管。而三 极管则主要用于放大电路中，例如音频放 大器中的音频三极管。此外，三极管还可 以用作开关，但此时通常使用专门的开关 三极管。
二极管的类型
全面详尽
二极管有多种类型，包括硅二极管、锗二极管、肖特基二极管、PIN二极管等。每种类型的二极管都有其特定的应用和特性。
二极管的特性
02
三极管基 础
CHAPTER
三极管的工作原理
01
02
电流放大
电压控制
03 半导体材料
三极管的类型
NPN型
达林顿管
由两个N型和P型半导体组成，集电极 和基极之间为NP结，发射极和基极之 间为PN结。
二极管及三极管课件
contents
目录

整理课件
4
• 【PN结】 人们按照物质导电性能，通常将各种材料分为导体、绝缘 体和半导体三大类。导电性能介于导体与绝缘体之间的物质称为半 导体，例如硅(Si)、锗(Ge)等都是半导体。纯净的不含任何杂质的半 导体叫做本征半导体，它其中有两种等量的导电粒子（即载流子）： 电子和空穴。本征半导体的导电能力差，为增强导电性，通常在其 中掺入某种微量元素。如果在本征半导体（如硅）中掺入微量三价 元素（如硼），就形成P型半导体。P型半导体中空穴占多数，称为 多数载流子，电子相对少，称为少数载流子。如果在本征半导体 （如硅）中掺入微量五价元素（如磷），就形成N型半导体。N型半 导体中电子占多数，称为多数载流子，空穴相对少，称为少数载流 子。如果通过一定的生产工艺，将一块半导体的P型区和N型区结合 在一起，则在它们的交界处就形成了一个具有单向导电性的薄层， 称为PN结。以PN结为管芯，在P型区和N型区的两侧接上电极引线， 就制成了半导体二极管，简称二极管。
图1-9 二极管伏安特性曲线
整理课件
10
【正向特性】 二极管正极接高电位，负极接低电位，称为二极管 正偏。二极管加正向电压时伏安特性分为正向死区和正向导通区。
（1）正向死区：对应曲线OA段，此时所加正偏电压较小，流过二极管的电流很小，二
极管仍处于截止状态。当加给二极管的正向电压增加到某一值时流过二极管的电流迅速增
在一般的电子产品中，如手机、手电筒、MP3/MP4、小型扩音器 等，通常使用电池供电。但在大量电器设备中，如日常生活中常用的 电视机、手机充电器、家庭影院等，往往利用交流220V电转换成直流 稳压电源来供电，如图1-18所示。
a)电视机
b）手机充电器
c) 家庭影院
图1-18 应用整流电路的常见家用电子设备

1 23
一个正在工作的三极管，如 果测得三个脚的对地电位分 别是：1号脚3.0V，2号脚 2.3V，3号脚5.0V ，请根据 所测数据判断三极管的型号 一级每个脚是什么极？
实物脚位 1-e 2-b 3-c
+Vcc
R1
R3
c
b
R2
e
共发射极接法
+Vcc
R1
R3
c
be R2
共集电极极接法
如图所示，RT是负系数热敏电阻，现要求当温度低的时候加热丝开始加热，请你将剩下的 电路连接完整。三极管为NPN型三极管，采用共发射极接法。
●A.10Ω B.35 Ω C.350Ω D.3500Ω
A
8、如图所示电路中，硅二极管 V1 、V2 、V3 的工作状态为 ( )A.V1 导通，V2 、V3 截止B.V1 、V2 截止，V3 导通C.V1 截止，V2 、V3 导 通D.V1 、V2 、V3 都导通
9、如图所示是土壤湿度检测器原理图,将湿度检测探头插入土 壤中,若湿 度上升,则探头两极电阻变小。关于该电路下列说法不正确的是( )
C
三极管
三极管的形成
e bc
C为集电极 b为基极 e为发射极
将4号主族元素的材料上，划分为三个区域。 每个区域分别掺入3号主族和5号主族。所 以有两个PN结，分别叫发射结和集电结。
由于掺入的顺序不同分为两种 掺入顺序3、5、3，为PNP 掺入顺序5、3、5，为NPN
c
b e
NPN型
e b
D
A.如果土壤很干,探头两极电阻很大,则 V1 截止,LED1 、LED2 、LED3 均处于熄灭状态 B.随着土壤湿度上升,LED1 先点亮,而 LED2 、LED3 仍然熄灭C.当土壤湿度上升到一定 值,LED1、LED2 、LED3 将都处于点亮状态D.图中 RP1 主要起到调节 LED 发光亮度的 作用

本征半导体：
四价元素
外层四个电子
原子实或惯性核 为原子核和内层电子组成
价电子为相邻两原子所共有
3.本征激发：
本征激发 电子空穴 成对产生
自由电子（带负电-e)
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
4.载流子 ：自由 +4 运动的带电粒子：
电子带负电： +4 －e=-1.6×10-19c,
空穴带正电:
e=1.6×10-19c.
锗管UD(ｏn)=0.2V。
（2）反向特性： 二极管两端加上反向 电压时，反向饱和电流IS很小（室温下， 小功率硅管的反向饱和电流IS小于0.1μA。 （3）反向击穿特性 二极管两端反向电压 超过U(BR)时，反向电流IR随反向电压的增大 而急剧增大， U(BR) 称为反向击穿电压。
（5）齐纳击穿：由高浓度掺杂材料制成的PN结中耗尽区宽度很窄，即使反向电
压不高也容易在很窄的耗尽区中形成很强的电场，将价电子直接从共价键中拉出 来产生电子-空穴对，致使反向电流急剧增加，这种击穿称为齐纳击穿。
§1 .2 二极管的特性及主要参数 一、 半导体二极管的结构和类型
构成：PN 结 + 引线 + 管壳 = 二极管(Diode) 符号：阳极（正极） 阴极（负极） 分类： 1.根据材料 硅二极管、锗二极管 2.根据结构 点接触型、面接触型、平面型 1．二极管的结构和符号
空穴（带正电+e)
5.复 合： 自由电子和空穴在运动 中相遇重新结合成对消 失的过程。 电子电流:IN
空穴电流:IP 共有电子 递补运动
+4
+4

1、半导体的特点：
（1）半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间 。 （2）半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。 （3）在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强 。
半导体中两种携带电荷粒子： （1）空穴（带正电荷） （2）自由电子（带负电荷）
载流子
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2、Ｐ型半导体和Ｎ型半导体
空穴 自由电子
多数载流子（简称多子） 少数载流子（简称少子）
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＋＋＋ ＋ ＋＋＋ ＋ ＋＋＋ ＋
N 型半导体
P 型半导体
无论是P型半导体还是N型半导体都是中性 的，通常对外不显电性。
掺入的杂质元素的浓度越高，多数载流子 的数量越多。
只有将两种杂质半导体做成PN结后才能成 为半导体器件。
I
反向击穿 电压U(BR)
反向电流 在一定电压 范围内保持 常数。
P– +N 反向特性
外加电压大于反向击 穿电压二极管被击穿， 失去单向导电性。
正向特性
P+ – N 硅0.7V左右
导通压降 锗0.3V左右 U
死区电压
硅管0.5V, 锗0.2V。
外加电压大于死区 电压二极管才能导通。
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即处于正向导通状态，所以H1指示灯发光。
图1-3 [例1.1]电路图
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4. 晶体二极管的主要参数
（1）最大整流电流IFM
指管子长期运行时，允许通过的最大直流电流。
（2）反向击穿电压UBR
指管子反向击穿时的电压值。
（3）最高反向工作电压URM
二极管正常工作时允许承受的最高反向电压 （约为UBR的一半）。
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为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
基本概念
在光电器件中,自发发射、受激辐 射和受激吸收过程总是同时出现的。 但对于各个特定的器件,只有一种 机理起主要作用。这三种作用机理 对应的器件分别是：发光二极管、 半导体激光器和光电二极管。
缺点
倍增为随机性的，放大电流的随机性或 不可预测性限制了管子的灵敏度，所以， 在设计雪崩管时应注意尽量减小随机性。
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硅雪崩型光电二极管管心的结构图
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
Picture of PIN Photodiode PIN光电管照片
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三、雪崩型光电二极管--APD
由于普通光电二极管产生的电流微弱，进行放大和处理 时将引入放大器噪声。为了克服这种缺点，有必要加大 光电管的输出电流，由此产生了雪崩型光电二极管。
二极管上不加电压，利用PN结在受光照时 产生正向电压的原理，把光电二极管用作 光致发电器件，这种器件称为光电池。 光纤传感器中这两类器件都得到应用。
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益

P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。
三、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。
P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也 称为（空穴半导体）。
一、N 型半导体
在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或 锑），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代， 磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻的 半导体原子形成共价键，必定多出一个电子，这个 电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子， 这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子。每个 磷原子给出一个电子，称为施主原子。
一、本征半导体的结构特点
现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们 的最外层电子（价电子）都是四个。
Ge
பைடு நூலகம்
Si
通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。
本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。
在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子 都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原 子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。
在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或铟）， 晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外 层有三个价电子，与相邻的

《pn结二极管》PPT课件
欢迎大家来到《pn结二极管》PPT课件！本课件将介绍pn结二极管的基础知识、 工作原理、应用领域、制作及特殊结构、未来趋势等内容。让我们一起深入 研究和探索pn结二极管的魅力吧！
一、pn结二极管基础知识
结构与特性
了解pn结的结构与特性对于 理解其工作原理至关重要。
电容的计算
提出设计更高效、更可靠的pn结二极管的挑战和机遇。
六、总结
电子技术的重要性
探讨pn结二极管在电子技术中的 重要性和推动力。
未来发展和前景
展望pn结二极管在未来的发展趋 势和应用前景。
深入研究和探索
鼓励大家深入研究和探索pn结二 极管的应用领域。
液晶显示屏
讲解液晶显示屏中pn结二极管的作用和优势， 推动显示技术的创新。
五、pn结二极管的未来趋势
1
纳米级尺寸的pn结二极管
展望纳米级尺寸的pn结二极管对于电子技术的革命性影响。
2
半导体材料的新发现和新应用
探索半导体材料的新领域，为pn结二极管的应用拓展出更多可能性。
3
设计更高效、更可靠的pn结二极管
学习如何计算pn结的电容， 对于电路设计和分析有很大 帮助。
正反向开启电压
探讨pn结正反向开启电压及 其在电子设备中的应用。
二、pn结二极管的工作原理ຫໍສະໝຸດ 1正向偏置和反向偏置
了解正向偏置和反向偏置在pn结二极管中的作用和影响。
2
IV特性谈
深入研究pn结二极管的IV特性曲线及其解读。
3
温度对pn结二极管的影响
探索pn结二极管在音 频和射频放大器中的 关键作用，提升信号 的功率。
四、pn结二极管的制作及特殊结构
硅材料的制备

二极管的发展历程
二极管的历史可以追溯到20世纪初。随着半导体技术和微电子学的进步，二极管的性能不断提高，应用 领域也不断扩大。
总结和重点讲解
本课件通过介绍二极管的定义、结构、正反向特性、工作原理、应用场景和 发展历程等内容，希望使大家能够深入理解二极管的工作原理，并在实际应 用中发挥出更大的作用。
二极管的应用场景
发光二极管（LED）
将电能转化为光能，广泛应用于照明、显示和 指示等领域。
整流二极管
将交流电转换为直流电，用于电源和电路的转 换和稳定。
稳压二极管（Zener）
具有稳定的逆向击穿电压，用于电路稳定和调 节电压。
光电二极管
将光能转化为电能，应用于光电传感、光通信 和太阳能电池等领域。二极管的工作原理1
内部电场
2
P区和N区形成内部电场，在没有外加
电压时阻止电子和空穴的扩散。
3
截止状态
4
反向偏置时，内部电场增强，阻止电 子和空穴的扩散，使二极管处于截止
状态。
电子结构
二极管由PN结构组成，其中P型半导 体富含正空穴，而N型半导体富含自 由电子。
导通状态
正向偏置时，内部电场减弱，允许电 子和空穴相遇并导电。
《二极管工作原理》PPT 课件
二极管是一种电子器件，具有独特的结构和工作原理。本课件将全面介绍二 极管的定义、正向特性、反向特性以及应用场景等内容，并回顾其发展历程。
什么是二极管？
二极管是一种具有两个电极的电子器件，由P型半导体和N型半导体材料组成。 其结构简单紧凑，具有卓越的电子特性和广泛的应用领域。
二极管的正向特性
在正向偏置下，二极管呈现出特定的电流与电压关系。当正向电压达到一定值时，二极管将导通，带来 电流的流动。正向特性是二极管常见应用的基础。

二者产生的电流大小相等，方向相反。因此，在相对
平衡时，流过PN结的电流为0。
空穴空间电荷区ຫໍສະໝຸດ 耗尽层电子P区内电场
N区
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PN结的形成
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PN结。在空间电荷区，由于缺少 多子，所以也称耗尽层。由于耗尽层的存在，PN结的 电阻很大。
不导电。只有在激发下，本征半导体才能导电。
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6
3. 电子与空穴
当导体处于热 力 学 温 度 0K 时 ，
自由电子
空穴
束缚电子
导体中没有自由电
子。当温度升高或
共
受到光的照射时， 价电子能量增高，
+4
+4
价
键
有的价电子可以挣
脱原子核的束缚，
而参与导电，成为
+4
+4
自由电子。 这一现象称为本征激发，也称热激发。
第二章 半导体二极管及其基本电路
半导体基本知识 PN结及其特性 半导体二极管特性及其应用 稳压二极管
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1
§2.1 半导体基础知识
2.1.1 概念
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。
1. 导体：容易导电的物体。如：铁、铜等
2. 绝缘体：几乎不导电的物体。 如：橡胶等
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10
2.1.3 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。掺入杂质的本征半导体称为杂质半 导体。
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a) 不加外电源 b) 加反向外电源 c) 2DU环极接法 实际上，不是不能加正向电压，只是正接以后就与普通二
极管一样，只有单向导电性，而表现不出它的光电效应。
加反向电压时，伏安特性曲线常画成如下图所示的形式。
与硅光电池的伏安特性曲线图比较，有两点不同。 一是把硅光电池的伏安特性曲线图中Ⅰ、Ⅱ象限里的图线对
这种管子响应速度特别快，带宽可达100GHz，是目前响 应速度最快的一种光电二极管。
噪声大是这种管子目前的一个主要缺点。 由于雪崩反应是随机的，所以它的噪声较大，特别是工 作电压接近或等于反向击穿电压时，噪声可增大到放大器的 噪声水平，以至无法使用。
4.7.4 光伏探测器使用要点
1）极性结型器件都有确定的极性，如要加电压使用时，光 电结必须加反向电压，即P端与外电源的低电位相接。
4.6 光电池
硅光电池结构示意如图
防反射膜
+
(SiO2）
p
n
SiO2
p
-
pn结 n
RL
+
-
硅光电池
光电池按材料分，有硅、硒、硫化镉、砷化镓和无 定型材料的光电池等。按结构分，有同质结和异质 结光电池等。光电池中最典型的是同质结硅光电池。 国产同质结硅光电池因衬底材料导电类型不同而分 成2CR系列和2DR系列两种。2CR系列硅光电池是 以N型硅为衬底，P型硅为受光面的光电池。受光面 上的电极称为前极或上电极，为了减少遮光，前极 多作成梳状。衬底方面的电极称为后极或下电极。 为了减少反射光，增加透射光，一般都在受光面上 涂有SiO2或MgF2，Si3N4，SiO2－MgF2等材料的防反 射膜，同时也可以起到防潮，防腐蚀的保护作用。
于纵轴反转了一下，变为上图(a)。这里是以横轴的正向代表 负电压，这样处理对于以后的电路设计很方便。 二是因为开路电压UOC一般都比外加的反向电压小很多，二者 比较可略而不计，所以实用曲线常画为上图(b)的形式。

4．最高工作频率fM
保证二极管具有单向导电作用时允许的最高工作频率。fM主要决定于 PN结电容的大小，结电容越小，fM越大。点接触型二极管的最高工作 频率可达数百兆赫，而面接触型二极管（如整流二极管）最高工作频 率只有3kHz左右。
1.2.4 二极管的等效电路
能在一定条件下近似模拟二极管特性的线性电路称为 二极管的等效电路（或等效模型）。 i
VD IO + UI R 2k UO _ UI R 2k
UD(ON) =0 IO
+ UO _
UD(ON) =0.7V IO _ +
UI R 2k
+ UO _
（ a）
（ b）
（c）
图1-19
例1.2图
解：将二极管用理想模型和恒压降模型分别代入计算式中。 (1) 当UI = 2 V时，由图1-19（b）可得UO =2V，IO=UO/R=1mA 由图1-19（c）可得：UO =UI - UD(ON) =1.3V，IO=UO /R=0.65mA (2) 当UI =20 V时，由图1-19（b）可得UO=20V，IO= UI/R=10mA 由图1-19（c）可得：UO= UI - UD(ON) =19.3V，IO=UO/R=9.65mA
1.1.1 本征半导体
1. 本征半导体 2. 本征激发与复合 3. 本征浓度
4. 本征半导体的导电特性
1.1.1 本征半导体
1.本征半导体
纯净的、晶体结构、 排列整齐的半导体叫 做本征半导体。 将硅或锗材料提纯便 形成单晶体，它的原 子结构为共价键结构。
+4
共 价 键
+4
+4
价 电 子
+4
+4