二极管基本知识和其应用.ppt

第一章 二极管及其应用 第一章 二极管及其应用 1.1 晶体二极管的特性、结构与分类 1.2 整流电路及应用 1.3 滤波电路类型及应用 1.4 直流稳压电源 本章知识目标 了解二极管器件的外形和电路符号。 掌握二极管的单向导电性和主要参数，了解伏安特性 。 了解硅稳压管、发光二极管、光电二极管、变容二极管等特殊二极管的外形特征、功能和实际应用。 了解整流电路的作用及工作原理。 了解滤波电路及输出电压的估算。 本章技能目标 会使用万用表检测二极管好坏和判别极性。 会用万用表、示波器测量和观察整流滤波电路输出波形。 会查阅半导体手册，能按要求选用二极管。 1.1 晶体二极管的特性、结构与分类 半导体器件是现代电子技术发展必不可少的重要组成部分。由于它具有体积小、重量轻、使用寿命长、输入功率小和功率转换效率高等优点而得到广泛的应用。随着科学技术的发展，我们生活中的很多电子产品如电话、收音机、电视机、计算机、手机MP3/MP4等，都用到了半导体器件，下面我们一起来学习常用的半导体器件中的二极管及其应用。 【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。 利用不同的半导体材料、采用不同的工艺和几何结构，现在已研制出种类繁多、功能用途各异的二极管，可用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。晶体二极管的频率覆盖范围可从低频、高频、微波、毫米波、红外直至光波。 1.1.1晶体二极管的结构及符号 【二极管的结构】 二极管是由一个PN结构成的，从P区引出的电极 为二极管正极， N区引出的电极为二极管负极，用管壳封装起来即 成二极管。根据管芯结构的不同，二极管可分为点接触型和面接触 型，如图1-4所示。 【电路符号与实物图】 二极管的电路符号如图1-5a）所示，用VD表示，。图中箭头所指方 向是二极管正向电流方向，二极管有两个引脚，箭头的一边代表正 极（或阳极），另一边代表负极（或阴极）。 课堂实验一 二极管单向导电性测试 【实验目的 】 （1）了解二极管的导电特性。 （2）会肉眼识别实物图的二极管正极。 （3）会画电路原理图。 1.1.2晶体二极管的伏安特性 二极管的伏安特性是指加在二极管两端的电压与流过二极管的 电流之间的关系，由此得到的曲线，称为二极管的伏安特性曲线， 如图1-9所示（图中实线为硅二极管，虚线为锗二极管）。 （2）正向导通区：对应曲线AB段，当加给二极管的正向电压超过死区电压后，二极管完全导通，此时二极管电流变化范围很大，电压变化范围很小。一般硅管0.6～0.7V，锗管0.2～0.3V，称为导通电压，二极管充分导通时，可认为电压基本保持不变，统一取硅管的导通电压为0.7V,锗管的导通电压为0.3V。 【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。 【反向特性】 二极管正极接低电位，负极接高电位，称为二极管反偏。二极管加反偏电压时，伏安特性分为反向截止区和反向击穿区。 （1）反向截止区：对应曲线的OC段，二极管处于截止 状态。此时反向电流很小，且基本保持不变，称为 二极管的反向饱和电流IR，其值随温度的升高而加 大。 （2）反向击穿区：对应曲线的CD段，当反向电压加大 到某一值时，反向电流突然增大，二极管失去单 向导电性，该现象称为反向击穿，所加反向电压 称为反向击穿电压UBR。稳压二极管就是利用该 特性制成，但普通二极管不允许进入击穿区，因 为普通二极管会