二極體簡介

2022-08-23 21:51:04 字數 2516 閱讀 8605

一、半導體特點

1. 導電能力在道題和絕緣體之間

2. 熱敏性:溫度可以明顯改變半導體的導電率

3. 光敏性:光照可以明顯改變半導體的導電率,還可以產生電動勢,這是bjt的光電效應

4. 摻雜性:通過摻入雜質可以明顯改變半導體的導電率(在30℃的純鍺中摻入一億份之一的雜質,電導率增加幾百倍)

二、雜質半導體

在本證半導體中加入微量雜質(≤百萬份之一),可使其導電性能顯著改變。根據摻入雜誌的性質不同,雜質半導體分為兩類:電子型(n型)半導體和空穴型(p型)半導體。

1. n型半導體(電子型)

在矽(或鍺)半導體晶體中,摻入微量的五價元素,如磷、砷、銻,則構成n行半導體。

2. p型半導體(空穴型)

在矽(或鍺)半導體晶體中,摻入微量的三價元素,如硼、鋁、銦,則構成p型半導體。

3. pn結的反向擊穿

當反向電壓達到一定數值,反向電流急劇增加的現象稱為反向擊穿(電擊穿)。若不加限流措施,pn結將過熱而損壞,此稱為熱擊穿。電擊穿是可逆的,熱擊穿是不可逆的。

點接觸型管子中不允許通過較大的電流,因結電容小,可用在檢波和變頻等高頻電路中。

面接觸型二極體pn結的面積大,允許流過的電流大,但只能在較低頻率下工作,可用做工頻大電流整流電路。

二、 伏安特性

二極體兩端的電壓u及流過二極體的電流i之間的關係曲線,稱為二極體的伏安特性。

1. 正向特性

二極體外加正向電壓時,電流和電壓的關係稱為二極體的正向特性。如下圖所示,當二極體所加正向電壓比較小(0<u<vth),二極體上流經的電流為0,管子仍截至,此區域稱為死區,vth稱為死區電壓(門檻電壓)。矽二極體的死區電壓約0.

5v,鍺二極體死區電壓約0.1v。

2. 反向特性

二極體外加反向電壓時,電流和電壓的關係稱為二極體的反向特性。由上圖可見,二極體外加反向電壓時,反向電流很小(si管10^-15~10^-10a,ge管10^-10~10^-7a),而且在相當寬的反向電壓範圍內,反向電流幾乎不變,因此,稱電流值為二極體的反向飽和電流is.

3. 反向擊穿特性

由上圖可見,當反向電壓的值增大到vbr時,反向電壓值稍有增大,反向電流值急劇增大,此現象為反向擊穿,vbr為反向擊穿電壓。利用二極體的反向擊穿特性,可以做成穩壓二極體,但一般的二極體不允許工作在反向擊穿區。

二、二極體的溫度特性

二極體是對溫度非常敏感的器件。實驗表明,隨著溫度的公升高,二極體的正向壓降會減小,正向伏安特性左移,即二極體的正向壓降具有負的溫度係數(約為-2mv/℃);溫度公升高,反向飽和電流會增大,反向伏安特性下移,溫度每公升高10℃,反向電流大約增加一倍。下圖為溫度對二極體伏安特性的影響。

三、二極體的主要引數

1. 最大整流電流if 指二極體長期連續工作時,允許通過二極體的最大正向電流的平均值。

2. 反向擊穿電壓vbr 指二極體擊穿時的電壓值。

3. 反向飽和電流is 指管子沒有擊穿時的反向電流值。其值越小,說明二極體的單向導電性越好。

4. 最高工作頻率fm 決定於極間電容,當工作頻率>fm,二極體的單向導電性降低。

2. 二極體好壞的判定

(1)若測得的反向電阻很大(幾百千歐以上),正向電阻很小(幾千歐以下),表明二極體效能良好。

(2)若測得的反向電阻和正向電阻都很小,表明二極體短路,已損壞。

(3)若測得的反向電阻和正向電阻都很大,表明二極體斷路,已損壞

五、二極體應用電路舉例

普通二極體的應用範圍很廣,可用於開關、穩壓、整流、限幅等電路。

六、特殊二極體

1. 穩壓二極體

又名齊納二極體,簡稱穩壓管,是一種特殊工藝製作的面接觸型矽半導體二極體,這種管子雜質濃度比較大,容易發生擊穿,其擊穿時的電壓基本上不隨電流的變化而變化,從而達到穩壓的目的。穩壓管工作於反向擊穿區。

(2)穩壓管的主要引數

穩定電壓uz 指當穩壓管中的電流為規定值時,穩壓管在電路中其兩端產生的穩定電壓值。

穩定電流iz 指穩壓管工作在穩壓狀態時,穩壓管中流過的電流,有最小穩定電流izmin和最大穩定電流izmax之分。

耗散功率pm 指穩壓管正常工作時,管子上允許的最大消耗功率。

(3)應用穩壓管應注意的問題

穩壓管穩壓時,一定要外加反向電壓,保證管子工作在反向擊穿區。當外加的反向電壓值大於或等於uz時,才能起到穩壓的作用;若外加的電壓值小於uz時,穩壓二極體相當於普通的二極體使用。

在穩壓管穩壓電路中,一定要配合限流電阻的使用,保證穩壓管中流過的電流在規定的範圍內。

2. 發光二極體

發光二極體市一中光發射器件,英文縮寫是led。此類管子通常由鎵(ga)、砷(as)、磷(p)等元素的化合物製成,管子正嚮導通,當導通電流足夠大時,能把電能直接轉換為光能,發出光。目前發光二極體顏色有紅、黃、橙、綠、白、藍6種。

其中白色二極體主要應用在手機背光燈、液晶顯示器背光燈、照明等領域。

發光二極體工作時導通電壓比普通二極體大,其工作電壓隨材料不同而不同,一般為1.7~2.4v。

普通綠、黃、紅、橙色發光二極體工作電壓約為2v;白色發光二極體工作電壓一般高於3.3v。發光二極體的工作電流一般在2ma~25ma的範圍。

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