晶體二極體的結構特性

2021-03-03 23:29:22 字數 2248 閱讀 1578

引入:用半導體材料製成的半導體器件是20世紀中葉發展起來的新型電子器件。由於它具有體積小、質量輕、工作可靠、使用壽命長、耗電量小等優點,因而在電子技術中廣泛應用。

本次課我們主要學習半導體二極體的相關知識。

一、 半導體的基本知識

(一)半導體的基本概念

1、什麼是半導體

物質按到點能力強弱不同可分為導體、半導體和絕緣體三大類。半導體的導電能力介於導體和絕緣體之間。

2、半導體的導電特性

(1)熱敏特性

(2)光敏特性

(3)摻雜特性

3、雜質半導體

純淨的半導體稱為本徵半導體,它的導電能力很弱,利用半導體的摻雜特性,可製成n型和p型兩種雜質半導體。

(二)pn結及其單向導電性

1、pn結

把p型半導體和n型半導體用特殊的工藝使其結合在一起,就會在交界處形成乙個特殊薄層,該薄層稱為「pn結」。

2、pn結的單向導電性

(1)pn結加正向電壓,pn結導通。

(2)pn結加反向電壓,pn結截止。

結論:pn結加正向電壓導通,加反向電壓截止,這就是pn結的「單向導電性」。

二、 半導體二極體

(一)二極體的結構、符號和分類

1、 結構和符號

半導體二極體又叫晶體二極體,簡稱二極體,它的內部是由乙個pn結構成,外部引出兩個電極,從p區引出的電極為二極體的正極,又叫陽極;從n區引出的電極為二極體的負極,又叫陰極。

二極體有乙個pn結、兩個電極,其主要特性是單向導電性。文字元號用v表示。圖形符號中箭頭的方向表示二極體正嚮導通時電流的方向,正常工作時電流由正極流向負極。

2、 型別

(二)二極體的伏安特性

為了直觀地說明二極體的性質,通常使用二極體兩端的電壓與通過二極體的電流之間的關係曲線,即二極體的伏安特性曲線。

位於第一象限的曲線表示二極體的正向特性,位於第三象限的曲線表示二極體的反向特性。

1、 正向特性

所謂正向特性是指給二極體加正向電壓(二極體正極接高電位,負極接低電位)時的特性。

當正向電壓小於某一數值(該電壓稱為「死區電壓」,矽管為0.5v,鍺管為0.2v)時,通過二極體的電流很小,幾乎為零。

當正向電壓超過死區電壓時,電流隨電壓的公升高而明顯增加,此時二極體進入導通狀態。二極體導通後,二極體兩端的電壓幾乎不隨電流的變化而變化,此時二極體兩端的電壓稱為導通管壓降,用ut表示,矽管為0.7v,鍺管為0.

3v。2、 反向特性

所謂反向特徵是指給二極體加反向電壓(二極體正極接低電位,負極接高電位)時的特性。

當反向電壓小於某值(此電壓稱為反向擊穿電壓ubr)時,反向電流很小,並且幾乎不隨反向電壓而變化,該反向電流叫反向飽和電流,簡稱「反向電流」,用ir表示。通常矽管的反向電流在幾十微安以下,鍺管的反向電流可達幾百微安。在應用時,反向電流越小,二極體的熱穩定性越好,質量越高。

當反向電壓增加到反向擊穿電壓ubr時,反向電流會急劇增大,這種現象稱為「反向擊穿」。反向擊穿破壞了二極體的單向導電性,如果沒有限流措施,二極體很可能因電流過大而損壞。

無論矽管還是鍺管,即使工作在最大允許電流下,二極體兩端的電壓降一般也都在0.7v以下,這是由二極體的特殊結構所決定的。所以,在使用二極體時,電路中應該串聯限流電阻,以免因電流過大而損壞二極體。

不同材料、不同結構的二極體電壓、電流特徵曲線雖有區別,但形狀基本相似,都不是直線,故二極體是非線性元件。

三、其他二極體

1、發光二極體(led)

(1)作用:將電能轉換成光能的半導體器件

(2)工作電壓:正向電壓

(3)符號:

(4)應用:廣泛應用於儀表、儀器,計算機、電氣裝置作電源訊號指示;音響裝置調諧和電平指示;廣告顯示屏的文字、圖形、符號顯示等。

2、光電二極體又叫光敏二極體

(1)作用:它能將光訊號轉化為電訊號

(2)工作電壓:反向電壓

(3)符號:

(4)應用:常用於可見光接收、紅外光接收及光電轉換的自動控制、報警、計數等裝置。

3、變容二極體

(1)作用:pn結電容隨反向電壓的變化而變化

(2)工作電壓:反向電壓

(3)符號:

(4)應用:變容二極體常用在高頻電路中。例如:

用在高頻收音機的自動頻率控制電路中,通過改變其反向偏置電壓來自動調節本機振盪頻率。用在電視機電調諧高頻頭的調諧電路中,通過改變反向偏置電壓來選擇電**道。

小結、作業

通過本次課的學習,要求學生了解半導體的基本知識、電晶體的結構,理解晶體二極體的伏安特性、二極體的工作原理及使用時注意事項。

完成習題冊上的練習題。

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