二極管及其應(yīng)用

1、—202—第4章半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電子電路區(qū)別于以前所學(xué)電路的主要特點(diǎn)是電路中引入各種電子器件。電子器件的類型很多，目前使用得最廣泛的是半導(dǎo)體器件——二極管、穩(wěn)壓管、晶體管、絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管等。由于本課程的任務(wù)不是研究這些器件內(nèi)部的物理過(guò)程，而是討論它們的應(yīng)用，因此，在簡(jiǎn)單介紹這些器件的外部特性的基礎(chǔ)上，討論它們的應(yīng)用電路。4.14.1PNPN結(jié)和半導(dǎo)體二極管結(jié)和半導(dǎo)體二極管4.1.14.1.1PNPN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

2、結(jié)的單向?qū)щ娦晕覀冊(cè)谖锢碚n中已經(jīng)知道，在純凈的四價(jià)半導(dǎo)體晶體材料（主要是硅和鍺）中摻入微量三價(jià)（例如硼）或五價(jià)（例如磷）元素，半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力就會(huì)大大增強(qiáng)。這是由于形成了有傳導(dǎo)電流能力的載流子。摻入五價(jià)元素的半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子是自由電子，稱為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體。而摻入三價(jià)元素的半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子是空穴，稱為空穴半導(dǎo)體或Ｐ型半導(dǎo)體。在摻雜半導(dǎo)體中多數(shù)載流子（稱多子）數(shù)目由摻雜濃度確定，而少數(shù)載流子（稱少子）數(shù)目與溫度有關(guān)，并且溫度

3、升高時(shí)，少數(shù)載流子數(shù)目會(huì)增加。在一塊半導(dǎo)體基片上通過(guò)適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體工藝技術(shù)可以形成Ｐ型半導(dǎo)體和Ｎ型半導(dǎo)體的交接面，稱為PN結(jié)。PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕寒?dāng)PN結(jié)加正向電壓時(shí)，Ｐ端電位高于N端，PN結(jié)變窄由多子形成的電流可以由Ｐ區(qū)向Ｎ區(qū)流通，見(jiàn)圖41(a)而當(dāng)PN結(jié)加反向電壓時(shí)，Ｎ端電位高于Ｐ端，PN結(jié)變寬由少子形成的電流極小，視為截止(不導(dǎo)通)，見(jiàn)圖41(b)。4.1.4.1.２半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管就是由一個(gè)PN結(jié)加上相應(yīng)的電

4、極引線及管殼封裝而成的。由Ｐ區(qū)引出的電極稱為陽(yáng)極，Ｎ區(qū)引出的電極稱為陰極。因?yàn)镻N結(jié)的單向?qū)щ娦?，二極管導(dǎo)通時(shí)電流方（a）PN結(jié)加正向電壓（b）PN結(jié)加反向電壓圖41PN結(jié)的單向?qū)щ娦訰RNPIE外加電場(chǎng)自建電場(chǎng)NPI≈0E外加電場(chǎng)自建電場(chǎng)—204—這說(shuō)明，對(duì)應(yīng)同樣大小的正向電流，正向壓降隨溫升而減小。研究表明，溫度每升高10C，正向壓降減小2mV。2.反向特性二極管加上反向電壓時(shí)，形成很小的反向電流，且在一定溫度下它的數(shù)量基本維持不變

5、，因此，當(dāng)反向電壓在一定范圍內(nèi)增大時(shí)，反向電流的大小基本恒定，而與反向電壓大小無(wú)關(guān)，故稱為反向飽和電流，一般小功率鍺管的反向電流可達(dá)幾十μA，而小功率硅管的反向電流要小得多，一般在0.1μA以下，當(dāng)溫度升高時(shí)，少數(shù)載流子數(shù)目增加，使反向電流增大，特性曲線下移，研究表明，溫度每升高100C，反向電流近似增大一倍。3反向擊穿特性當(dāng)二極管的外加反向電壓大于一定數(shù)值（反向擊穿電壓）時(shí)，反向電流突然急劇增加稱為二極管反向擊穿。反向擊穿電壓一般在幾

6、十伏以上。4.1.44.1.4二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)二極管的特性除用伏安特性曲線表示外，參數(shù)同樣能反映出二極管的電性能器件的參數(shù)是正確選擇和使用器件的依據(jù)。各種器件的參數(shù)由廠家產(chǎn)品手冊(cè)給出，由于制造工藝方面的原因，既使同一型號(hào)的管子，參數(shù)也存在一定的分散性，因此手冊(cè)常給出某個(gè)參數(shù)的范圍，半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)有以下幾個(gè)：１最大整流電流IDM指的是二極管長(zhǎng)期工作時(shí)，允許通過(guò)的最大的正向平均電流。在使用時(shí)，若電流超過(guò)這個(gè)數(shù)值，將使

7、ＰＮ結(jié)過(guò)熱而把管子燒壞。２反向工作峰值電壓VRMVRM是指管子不被擊穿所允許的最大反向電壓。一般這個(gè)參數(shù)是二極管反向擊穿電壓的一半，若反向電壓超過(guò)這個(gè)數(shù)值，管子將會(huì)有擊穿的危險(xiǎn)。３反向峰值電流IRMIRM是指二極管加反向電壓VRM時(shí)的反向電流值，IRM越小二極管的單向?qū)щ娦杂谩RM受溫度影響很大，使用時(shí)要加以注意。硅管的反向電流較小，一般在幾微安以下，鍺管的反向電流較大，為硅管的幾十到幾百倍。４最高工作頻率?M二極管在外加高頻交流電