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1、Jiawei Solar Energy(Wuhan) Co., Ltd.刘汪利刘汪利刘汪利刘汪利 05050505/ / / /7 7 7 7/2010/2010/2010/2010 二极管原理及其基本概念珈伟太阳能（武汉）有限公司珈伟太阳能（武汉）有限公司 Jiawei Solar Energy(Wuhan) Co., Ltd.要点要点1.1.1.1.晶体二极管基本原理晶体二极管基本原理2.2.半导体的特性半导体的特性3.3.P P型半导体和型半导体和N N型半导体型半导体4.4.二极管的导电特性二极管的导电特性5.5.晶体二极管正负极晶体二极管正负极6.6.6.6.晶体二极管表示晶体二极管
2、表示7.7.7.7.PNPNPNPN结的极间电容结的极间电容8.8.8.8.二极管的主要参数二极管的主要参数9.9.9.9.测试二极管的好坏测试二极管的好坏10.10.10.10.重压二极管重压二极管11.11.11.11.稳压稳压二极二极管的应用管的应用Jiawei Solar Energy(Wuhan) Co., Ltd.晶体二极管为一个由晶体二极管为一个由p p型半导体和型半导体和n n型半导体形成的型半导体形成的 p-np-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建 电场。电场。 1. 当不存在外加电压不存在外加电压时，由于p-n 结两边
3、载流子浓度差引起的 扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。 2. 当外界有正向电压偏置正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消 作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。 3.当外界有反向电压偏置反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成 在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。 4. 当外加的反向电压高到一定程度高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的 电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子 空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击二极管的击 穿现象穿现象。1.1.1.1.晶体二极管基本原理晶体二极管基本原理Jiawei
4、 Solar Energy(Wuhan) Co., Ltd.2.2.半导体的特性半导体的特性半导体的导电性能比导体差而比绝缘体强。实际上，半导体与导体、绝缘 体的区别在不仅在于导电能力的不同，更重要的是半导体具有独特的性能（特 性）。 1.在纯净的半导体中适当地掺入一定种类的极微量的杂质，半导体的导电性能半导体的导电性能 就会成百万倍的增加就会成百万倍的增加-这是半导体最显著、最突出的特性。例如，晶体管就是 利用这种特性制成的。 2.当环境温度升高一些时，半导体的导电能力就显著地增加；当环境温度下降 一些时，半导体的导电能力就显著地下降。这种特性称为“热敏热敏”，热敏电阻就 是利用半导体的这种
5、特性制成的。 3.当有光线照射在某些半导体时，这些半导体就像导体一样，导电能力很强； 当没有光线照射时，这些半导体就像绝缘体一样不导电，这种特性称为“光敏光敏”。 例如，用作自动化控制用的“光电二极管”、“光电三极管”和光敏电阻等，就是利 用半导体的光敏特性制成的。 由此可见，温度和光照对晶体管的影响很大。因此，晶体管不能放在高温 和强烈的光照环境中。在晶体管表面涂上一层黑漆也是为了防止光照对它的影在晶体管表面涂上一层黑漆也是为了防止光照对它的影 响。响。最后，明确一个基本概念：所谓半导体材料，是一种晶体结构的材料，故 “半导体”又叫“晶体”。Jiawei Solar Energy(Wuhan
6、) Co., Ltd.3.P3.P型半导体和型半导体和N N型半导体型半导体在纯净的半导体中加入一定类型的微量杂质，能使半导体的导电能力成 百万倍的增加。加入了杂质的半导体可以分为两种类型： 1.一种杂质加到半导体中去后，在半导体中会产生大量的带负电荷的自由电带负电荷的自由电 子子，这种半导体叫做“N型半导体”（也叫“电子型半导体”）； 2.另一种杂质加到半导体中后，会产生大量带正电荷的带正电荷的“空穴空穴”，这种半导 体叫“P型半导体”（也叫“空穴型半导体”）。例如，在纯净的半导体锗中，加入微量的杂质锑，就能形成N型半导体。 同样，如果在纯净的锗中，加入微量的杂质铟，就形成P型半导体。一个P
7、N结构成晶体二极管-设法把P型半导体（有大量的带正电荷的空 穴）和N型半导体（有大量的带负电荷的自由电子）结合在一起，见图。 在P型半导体的N型半导体相结合的地方，就会形成一个特殊的薄层，这个特 殊的薄层就叫“PN结”。晶体二极管实际上就是由一个PN结构成的。Jiawei Solar Energy(Wuhan) Co., Ltd.4.4.二极管的导电特性二极管的导电特性二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从 二极管的正极流入，负极流出。下面通过简单的实验说明二极管的正正 向特性向特性和反向特性反向特性。正向特性正向特性 在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位
8、端，二极 管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的 正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只 有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管 约为0.6V）以后，二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持 不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降正向压降”。反向特性反向特性在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二 极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反反 向偏置向偏置。二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反
9、向电流流过二极管，称为 漏电流漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二 极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿二极管的击穿。 Jiawei Solar Energy(Wuhan) Co., Ltd.例如，收音机中应用的晶体二极管，其触丝（即触针）部分相当于P 型半导体，N型锗片就是N型半导体，他们之间的接触面就是PNPNPNPN结结。P端（或P端引出线）叫晶体二极管的正端（也称正极晶体二极管的正端（也称正极）。N端（或N端引出线）叫晶体二极管的负端（也称负极）晶体二极管的负端（也称负极）。 5.5.晶体二极管正负极晶体二极管正负极图图2a2a2a2a 图
10、图2 b2 b2 b2 bJiawei Solar Energy(Wuhan) Co., Ltd.5.5.5.5.晶体二极管正负极晶体二极管正负极如果像图2那样，把正端连接电池的正极，把负端 接电池的负极，这是PN结的电阻值就小到只有几百 欧姆了。因此，通过PN结的电流（I=U/R）就很大。 这样的连接方法（图2a）叫“正向连接”。正向连接 时，晶体管二极管（或PN结）两端承受的电压叫 “正向电压”；处在正向电压下，二极管（或PN结） 的电阻叫“正向电阻”，在正向电压下，通过二极管 （或PN结）的电流叫“正向电流”。很明显，因为晶 体二极管的正向电阻很小（几百欧姆），在一定正 向电压下，正向电
11、流（I=U/R）就会很大。这表明在正向电压下，二极管（或PN结）具有 像导体一样的导电导电本领。Jiawei Solar Energy(Wuhan) Co., Ltd.反过来，如果把P端接到电池的负极，N端接到电 池的正极（见图2b）。这时PN结的电阻很大（大到几百 千殴），电流（I=U/R）几乎不能通过二极管，或者说通 过的电流很微弱。这样的连接方法叫“反向连接反向连接”。反向连 接时，晶体管二极管（或PN结）两端承受的电压叫“反向 电压”；处在反向电压下，二极管（或PN结）的电阻叫 “反向电阻反向电阻”，在反向电压下，通过二极管（或PN结）的 电流叫“反向电流反向电流”。显然，因为晶体二极
12、管的正向电阻很 大（几百千欧姆），在一定的反向电压下，正向电流 （I=U/R）就会很小，甚至可以忽略不计，这表明在一定一定的反向电压下，二极管（或PN结）几 乎不导电。上叙实验说明这样一个结论：晶体二极管（或晶体二极管（或PNPNPNPN结）结） 具有单向导电特性。具有单向导电特性。5.5.5.5.晶体二极管正负极晶体二极管正负极Jiawei Solar Energy(Wuhan) Co., Ltd.晶体二极管用字母晶体二极管用字母“ “ “ “D D D D” ” ” ”代表，在电路中常用图代表，在电路中常用图3 3 3 3的的 符号表示，即表示电流（正电荷）只能顺着箭头方向流符号表示，即表示电流（正电荷）只能顺着箭头方向流 动，而不能逆着箭头方向流动。图是常用的晶体二极管动，而不能逆着箭头方向流动。图是常用的晶体二极管 的外形及符号。的外形及符号。 6.6.6.6.晶体二极管表示晶体二极管表示图利用二极管的单向导电性可以用来整流（将交图利用二极管的单向导电性可以用来整流（将交 流电变成直流电）和检波（从高频或中频电信号
