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1、 第1章 半导体二极管及其应用本章要求：1、了解本证半导体、P型和N型半导体的特征 及PN结的形成过程。 2、熟悉二极管的伏安特性及其分类。 3、掌握直流稳压电源的组成及各部分电路的作用。本章重点：1、PN结的单向导电性。 2、二极管的伏安特性及应用。本章难点：PN结的形成。教学时数：8学时教学方法：自学+多媒体教学1.1 半导体的特性及其类型一、半导体的独特特性、导体、半导体和绝缘体 导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。 绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。 半导体：导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧
2、化物等。 2、半导体的导电特性：（1）热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强。 (可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。（2）光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化 。 (可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、 光敏三极管等)。（3）掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变。 (可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。3、本征半导体的晶体结构（1）本征半导体-完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导体称为本征半导体 。 （2）、本征半导体中的两种载流子-自由电子和空穴使本征半导体具有导电能力，但很微弱。 注意：温度愈高， 载流子的数目愈多,半导体的
3、导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。二、杂质半导体1、 N型半导体 -掺入五价元素如磷、锑、砷等 。自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。2、 P 型半导体 掺入三价元素如硼、镓、铟等 。空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。注意： 1. 掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决定少数载流子的浓度。 2. 杂质半导体载流子的数目要远远高于本征半导体，因而其导电能力大大改善。 3. 杂质半导体总体上保持电中性。三、PN结1、 PN结的形成 利用扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，使空间电荷区的厚度固定不变PN结。2、PN结的单向导电性1）. PN 结加正向电压（正向
4、偏置） -正向电流较大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。2）. PN 结加反向电压（反向偏置） -反向电流较小，反向电阻较大，PN结处于截止状态。 综上所述： PN 结正向导通，反向截止-单向导电性。小结：1、半导体的特性及类型。2、N型半导体和P型半导体的特征。3、结的单向导电性。布置作业：看书1.2 半导体二极管一、 基本结构与符号 1、结构（两区、两极、一结）-PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。2、符号二、二极管的伏安特性三、二极管的类型和参数1、类型：（1）以材料分类，有硅二极管和锗二极管等。（2）以二极管的构造分类，有点接触型二极管和面接触型二极管等。 （3）以用途分类，
5、有整流二极管、稳压二极管、发光二极管、光电二极管等。2、二极管的主要参数： （1）最大整流电流IFM -二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。 （2）最高反向工作电压URM -二极管正常工作时所允许外加的最高反向电压。 （3）反向电流IR -在规定的反向电压（UBR）和环境温度下的反向电流。四、特殊二极管1. 稳压二极管-利用二极管反向电击穿时两端电压保持稳定的特性稳定电路两端电压。主要参数1) 稳定电压UZ -稳压管正常工作(反向击穿)时管子两端的电压。 2) 稳定电流 IZ 、 -稳压管工作在稳定电压时的电流值 )最大稳定电流 IZM -稳压管正常工作时允许通过的最大反向电流4) 动
6、态电阻 -rZ愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。2. 发光二极管-采用磷化镓或者磷砷化镓等制成，直接将电能变为光能。发光管正常工作时应正向偏置，因发光管属于功率型器件，因此死区电压较普通二极管高，其正偏工作电压至少要在1.3V以上。发光管常用作数字电路的数码及图形显示的七段式或阵列器件。3. 光电二极管-能将光照强弱的变化转变成电信号。光电二极管的正常工作状态是反向偏置。在反向电压下，无光照时，反向电流很小，称为暗电流；有光照射时，携带能量的光子进入PN结，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分价电子挣脱共价键的束缚，产生电子空穴对，称光生载流子。光生载流子在反向电压作用下形成反向光电流，其强度与光
7、照强度成正比。小结：1、二极管的结构、类型与符号。2、二极管的单向导电性能及伏安特性。3、稳压二极管、发光二极管及光电二极管的特征。布置作业：.半导体二极管应用电路一、二极管并联型稳压电路1、直流稳压电源的组成电源变压器将220V交流电压变换为整流电路所要求的交流电压值。整流电路将交流电压变换为脉动直流电压。滤波电路将脉动的直流电变换为平滑的直流电。稳压电路使直流电源的输出电压稳定，基本不受电网电压或负载变动的影响。2、单相整流电路（1）单相半波整流电路1）电路图及原理分析 u20V导通uo= u2 u20V截止uo= 02）参数计算 （2）单相桥式整流电路1）电路图及原理分析 u20V2、V
8、3导通，V1、V4截止uo= u2 u20V2、V3截止，V1、V4导通uo= u22）参数计算 3. 滤波电路（1）电容滤波电路1）电路图及原理分析 V2、V3或者V1、V4导通时给C 充电, 它们都截止时C 向RL放电。 滤波后uo 的波形变得平缓，平均值提高。2）结论 滤波电容与负载并联，由于滤波电容的充放电作用，输出电压的脉动程度大为减弱，波形相对平滑，输出电压平均值也得到提高。 RC越大Uo越大*单相桥式整流电容滤波电路电压和电流的估算 【例】在桥式整流电容滤波电路中，要求输出直流电压为6V，负载电流为60mA。试选择合适的整流二极管。（2）电感滤波（3）复合滤波4. 稳压电路-使直
9、流电源的输出电压稳定，基本不受电网电压或负载变动的影响。（1）并联硅稳压管稳压电路1）电路组成 注意：稳压管VZ反向并联在负载RL两端。2）稳压原理*当输入电压变化时*当负载电流变化时（2）集成稳压电路 1）三端固定集成稳压器1、固定式三端稳压器的基本知识2、固定式三端稳压器的基本应用原理 输入端电容C1用于减小输入电压的脉动和防止过电压。 输出端电容C2用于削弱电路的高频干扰，并具有消振作用。 2）三端可调集成稳压器产品序号为三位数：前一位的含义：1军工；2工业和半军工；3民用。后两位的含义：17为输出正电压，37为输出负电压。二、二极管其他应用电路简介1、二极管的开关作用 正向导通时相当一
10、个闭合的开关；反向阻断时相当一个打开的开关。2、限幅3、钳位小结：1、直流稳压电源的组成。2、单相半波和桥式整流电路的特点。3、电感滤波和电容滤波的特点。4、稳压电路的原理。布置作业：P16-2、8 教学方法说明通过生产生活中的电子产品引入课题。注意说明： 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差。 借助于多媒体动画进行比较直观的展示，帮助学生知道PN结是怎么形成的，明白将PN结封装起来就是二极管。学生举例： 在何处曾经见到过二极管，它在电路中起什么作用呢？结合PN结的单向导电性分析。注意：转折点电压的分析。通过列举二极管在实际电路中的应用实例加以理解二极管的主要参数。例：二极管冒烟了，让
11、学生来解释这个现象。学生思考：单相半波整流电路的输出波形有什么特点，与输入波形比较为何会发生变化呢？重点放在波形分析上。启发、引导学生在分析半波整流滤波电路的基础上分析，在分析工作原理时采用作图的方法。先画出输入电压波形，然后根据二极管的特点，判断分析其工作区域和工作特点。学生自己分析，老师总结归纳。自学内容注意：分析实际电路时为简单化，通常把二极管进行理想化处理，即正偏时视其为“短路”，截止时视其为“开路”。电视墙也就是电视背景装饰墙，是居室装饰特别是大户型居室的重点之一，在装修中占据相当重要的地位，电视墙通常是为了弥补客厅中电视机背景墙面的空旷，同时起到修饰客厅的作用。因为电视墙是家人目光注视最多的地方，长年累月地看也会让人厌烦，所以其装修就尤为讲究
