第02章半導(dǎo)體二極管及其基本電路

1、第二章 半導(dǎo)體二極管及其基本電路本章內(nèi)容簡介半導(dǎo)體二極管是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的半導(dǎo)體器件,在電子電路有廣泛的應(yīng)用。 本章在簡要地介紹半導(dǎo)體的基本知識(shí)后，主要討論了半導(dǎo)體器件的核心環(huán)節(jié)PN 結(jié)。在此基礎(chǔ)上，還將介紹半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)、工作原理,特性曲線、主要參數(shù)以及二極管基本電路及其分析方法與應(yīng)用。最后對(duì)齊納二極管、變?nèi)荻O管和光電子器件的特性與應(yīng)用也給予簡要的介紹。（一）主要內(nèi)容:² 半導(dǎo)體的基本知識(shí)² PN結(jié)的形成及特點(diǎn)，半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)、特性、參數(shù)、模型及應(yīng)用電路（二）基本要求:² 了解半導(dǎo)體材料的基本結(jié)構(gòu)及PN結(jié)的形成² 掌握PN結(jié)的單向?qū)щ姽ぷ髟?/p>

2、理² 了解二極管（包括穩(wěn)壓管）的V-I特性及主要性能指標(biāo)（三）教學(xué)要點(diǎn)：² 從半導(dǎo)體材料的基本結(jié)構(gòu)及PN結(jié)的形成入手，重點(diǎn)介紹PN結(jié)的單向?qū)щ姽ぷ髟怼?#178; 二極管的V-I特性及主要性能指標(biāo)2.1 半導(dǎo)體的基本知識(shí)2.1.1 半導(dǎo)體材料根據(jù)物體導(dǎo)電能力(電阻率)的不同，來劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間材料，我們稱之為半導(dǎo)體。在電子器件中，常用的半導(dǎo)體材料有：元素半導(dǎo)體，如硅（Si）、鍺（Ge）等；化合物半導(dǎo)體，如砷化鎵（GaAs）等；以及摻雜或制成其它化合物半導(dǎo)體材料，如硼（B）、磷（P）、錮（In）和銻（Sb）等。其中硅是最常用的一種半導(dǎo)體

3、材料。 半導(dǎo)體有以下特點(diǎn)： 1半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間 2半導(dǎo)體受外界光和熱的刺激時(shí)，其導(dǎo)電能力將會(huì)有顯著變化。 3在純凈半導(dǎo)體中，加入微量的雜質(zhì)，其導(dǎo)電能力會(huì)急劇增強(qiáng)。2.1.2 半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)在電子器件中，用得最多的半導(dǎo)體材料是硅和鍺，它們的簡化原子模型如下所示。硅和鍺都是四價(jià)元素，在其最外層原子軌道上具有四個(gè)電子，稱為價(jià)電子。由于原子呈中性，故在圖中原子核用帶圓圈的+4符號(hào)表示。半導(dǎo)體與金屬和許多絕緣體一樣，均具有晶體結(jié)構(gòu)，它們的原子形成有排列，鄰近原子之間由共價(jià)鍵聯(lián)結(jié)，其晶體結(jié)構(gòu)示意圖如下所示。圖中表示的是晶體的二維結(jié)構(gòu)，實(shí)際上半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)是三維的。 硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)

4、簡化模型及晶體結(jié)構(gòu)2.1.3 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)?？昭ü矁r(jià)鍵中的空位。電子空穴對(duì)由熱激發(fā)而產(chǎn)生的自由電子和空穴對(duì)?？昭ǖ囊苿?dòng)空穴的運(yùn)動(dòng)是靠相鄰共價(jià)鍵中的價(jià)電子依次充填空穴來實(shí)現(xiàn)的。本征激發(fā)在室溫下，本征半導(dǎo)體共價(jià)鍵中的價(jià)電子獲得足夠的能量，掙脫共價(jià)鍵的束縛進(jìn)入導(dǎo)帶，成為自由電子，在晶體中產(chǎn)生電子-空穴對(duì)的現(xiàn)象稱為本征激發(fā).由于共價(jià)鍵出現(xiàn)了空穴，在外加電場(chǎng)或其他的作用下，鄰近價(jià)電子就可填補(bǔ)到這個(gè)空位上，而在這個(gè)電子原來的位置上又留下新的空位，以后其他電子雙可轉(zhuǎn)移到這個(gè)新的空位。這樣就使共價(jià)鍵中出現(xiàn)一定的電荷遷移?？昭ǖ囊苿?dòng)方向和電子移動(dòng)的方向是相

5、反的。本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴數(shù)總是相等的。2.1.4 雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質(zhì)主要是三價(jià)或五價(jià)元素。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體摻入五價(jià)雜質(zhì)元素（如磷）的半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體摻入三價(jià)雜質(zhì)元素（如硼）的半導(dǎo)體。1. N型半導(dǎo)體因五價(jià)雜質(zhì)原子中只有四個(gè)價(jià)電子能與周圍四個(gè)半導(dǎo)體原子中的價(jià)電子形成共價(jià)鍵，而多余的一個(gè)價(jià)電子因無共價(jià)鍵束縛而很容易形成自由電子。在N型半導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)載流子，它主要由雜質(zhì)原子提供；空穴是少數(shù)載流子, 由熱激發(fā)形成。提供自由電子的五價(jià)雜質(zhì)原子因帶正電荷而成為正離子，因此五價(jià)雜質(zhì)原子

6、也稱為施主雜質(zhì)。2. P型半導(dǎo)體因三價(jià)雜質(zhì)原子在與硅原子形成共價(jià)鍵時(shí)，缺少一個(gè)價(jià)電子而在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空穴。在P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，它主要由摻雜形成；自由電子是少數(shù)載流子， 由熱激發(fā)形成?？昭ê苋菀追@電子，使雜質(zhì)原子成為負(fù)離子。三價(jià)雜質(zhì) 因而也稱為受主雜質(zhì)。3. 雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響摻入雜質(zhì)對(duì)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大的影響，一些典型的數(shù)據(jù)如下:T=300 K室溫下,本征硅的電子和空穴濃度：n = p = 1.4×1010/cm3摻雜后 N 型半導(dǎo)體中的自由電子濃度：n = 5×1016/cm3本征硅的原子濃度：4.96×1022/cm3以上三個(gè)濃度

7、基本上依次相差106/cm3 。小結(jié)：本節(jié)主要介紹了半導(dǎo)體、本征半導(dǎo)體和雜志半導(dǎo)體的基本知識(shí)。2.2 PN結(jié)的形成及特性2.2.1 PN結(jié)的形成：在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合后，由于N型區(qū)內(nèi)電子很多而空穴很少，而P型區(qū)內(nèi)空穴很多電子很少，在它們的交界處就出現(xiàn)了電子和空穴的濃度差別。這樣，電子和空穴都要從濃度高的地方向濃度低的地方擴(kuò)散。于是，有一些電子要從N型區(qū)向P型區(qū)擴(kuò)散，也有一些空穴要從P型區(qū)向N型區(qū)擴(kuò)散。它們擴(kuò)散的結(jié)果就使P區(qū)一邊失去空穴，留下了帶負(fù)電的雜質(zhì)離子,N區(qū)一邊失去電子，留下了帶正電的雜質(zhì)離子。半導(dǎo)體中的離子不能任意移動(dòng)，因此不參與導(dǎo)電。這些不能移動(dòng)的帶電粒子在P和N區(qū)交界面附近

8、，形成了一個(gè)很薄的空間電荷區(qū)，就是所謂的PN結(jié)。擴(kuò)散越強(qiáng)，空間電荷區(qū)越寬。在空間電荷區(qū)，由于缺少多子，所以也稱耗盡層。在出現(xiàn)了空間電荷區(qū)以后，由于正負(fù)電荷之間的相互作用，在空間電荷區(qū)就形成了一個(gè)內(nèi)電場(chǎng)，其方向是從帶正電的N區(qū)指向帶負(fù)電的P區(qū)。顯然，這個(gè)電場(chǎng)的方向與載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的方向相反它是阻止擴(kuò)散的。另一方面，這個(gè)電場(chǎng)將使N區(qū)的少數(shù)載流子空穴向P區(qū)漂移，使P區(qū)的少數(shù)載流子電子向N區(qū)漂移，漂移運(yùn)動(dòng)的方向正好與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的方向相反。從N區(qū)漂移到P區(qū)的空穴補(bǔ)充了原來交界面上P區(qū)所失去的空穴，從P區(qū)漂移到N區(qū)的電子補(bǔ)充了原來交界面上N區(qū)所失去的電子，這就使空間電荷減少，因此，漂移運(yùn)動(dòng)的結(jié)果是使空間電荷

9、區(qū)變窄。當(dāng)漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)相等時(shí)，PN結(jié)便處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。內(nèi)電場(chǎng)促使少子漂移，阻止多子擴(kuò)散。最后,多子的擴(kuò)散和少子的漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。2.2.2 PN結(jié)的單向?qū)щ娦援?dāng)外加電壓使PN結(jié)中P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡稱正偏；反之稱為加反向電壓，簡稱反偏。 (1) PN結(jié)加正向電壓時(shí)：在正向電壓的作用下，PN結(jié)的平衡狀態(tài)被打破，P區(qū)中的多數(shù)載流子空穴和N區(qū)中的多數(shù)載流子電子都要向PN結(jié)移動(dòng)，當(dāng)P區(qū)空穴進(jìn)入PN結(jié)后，就要和原來的一部分負(fù)離子中和，使P區(qū)的空間電荷量減少。同樣，當(dāng)N區(qū)電子進(jìn)入PN結(jié)時(shí)，中和了部分正離子，使N區(qū)的空間電荷量減少，結(jié)果使PN結(jié)變窄，即耗盡區(qū)厚變薄，由于

10、這時(shí)耗盡區(qū)中載流子增加，因而電阻減小。勢(shì)壘降低使P區(qū)和N區(qū)中能越過這個(gè)勢(shì)壘的多數(shù)載流子大大增加，形成擴(kuò)散電流。在這種情況下，由少數(shù)載流了形成的漂移電流，其方向與擴(kuò)散電流相反，和正向電流比較，其數(shù)值很小，可忽略不計(jì)。這時(shí)PN結(jié)內(nèi)的電流由起支配地位的擴(kuò)散電流所決定。在外電路上形成一個(gè)流入P區(qū)的電流，稱為正向電流IF。當(dāng)外加電壓VF稍有變化（如O.1V），便能引起電流的顯著變化，因此電流IF是隨外加電壓急速上升的。這時(shí)，正向的PN結(jié)表現(xiàn)為一個(gè)很小的電阻。在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無關(guān)，這個(gè)電流也稱為反向飽和電流。(2

11、) PN結(jié)加反向電壓時(shí)：PN結(jié)的伏安特性在反向電壓的作用下，P區(qū)中的空穴和N區(qū)中的電子都將進(jìn)一步離開PN結(jié)，使耗盡區(qū)厚度加寬，PN結(jié)的內(nèi)電場(chǎng)加強(qiáng)。這一結(jié)果，一方面使P區(qū)和N區(qū)中的多數(shù)載流子就很難越過勢(shì)壘，擴(kuò)散電流趨近于零。另一方面，由于內(nèi)電場(chǎng)的加強(qiáng)，使得N區(qū)和P區(qū)中的少數(shù)載流子更容易產(chǎn)生漂移運(yùn)動(dòng)。這樣，此時(shí)流過PN結(jié)的電流由起支配地位的漂移電流所決定。漂移電流表現(xiàn)在外電路上有一個(gè)流入N區(qū)的反向電流IR。由于少數(shù)載流子是由本征激發(fā)產(chǎn)生的其濃度很小，所以IR是很微弱的，一般為微安數(shù)量級(jí)。當(dāng)管子制成后，IR數(shù)值決定于溫度，而幾乎與外加電壓VR無關(guān)。IR受溫度的影響較大，在某些實(shí)際應(yīng)用中，還必須予以考

12、慮。PN結(jié)在反向偏置時(shí)，IR很小，PN結(jié)呈現(xiàn)一個(gè)很大的電阻，可認(rèn)為它基本是不導(dǎo)電的。這時(shí)，反向的PN結(jié)表現(xiàn)為一個(gè)很大的電阻。PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流；PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流。由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?3) PN結(jié)V- I 特性表達(dá)式在常溫下（T=300K）2.2.3 PN結(jié)的反向擊穿當(dāng)PN結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值時(shí)，反向電流突然快速增加，此現(xiàn)象稱為PN結(jié)的反向擊穿。反向擊穿分為電擊穿和熱擊穿，電擊穿包括雪崩擊穿和齊納擊穿。PN結(jié)熱擊穿后電流很大，電壓又很高，消耗在結(jié)上的功率很大，容易使PN結(jié)發(fā)熱,把PN結(jié)燒毀。熱擊

13、穿不可逆；電擊穿可逆當(dāng)PN結(jié)反向電壓增加時(shí)，空間電荷區(qū)中的電場(chǎng)隨著增強(qiáng)。這樣，通過空間電荷區(qū)的電子和空穴，就會(huì)在電場(chǎng)作用下獲得的能量增大，在晶體中運(yùn)動(dòng)的電子和空六將不斷地與晶體原子又發(fā)生碰撞，當(dāng)電子和空穴的能量足夠大時(shí)，通過這樣的碰撞的可使共價(jià)鍵中的電子激發(fā)形成自由電子空穴對(duì)。新產(chǎn)生的電子和空穴也向相反的方向運(yùn)動(dòng)，重新獲得能量，又可通過碰撞，再產(chǎn)生電子空穴對(duì)，這就是載流子的倍增效應(yīng)。當(dāng)反向電壓增大到某一數(shù)值后，載流子的倍增情況就像在陡峻的積雪山坡上發(fā)生雪崩一樣，載流子增加得多而快，這樣，反向電流劇增， PN結(jié)就發(fā)生雪崩擊穿。在加有較高的反向電壓下，PN結(jié)空間電荷區(qū)中存一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)，它能夠破壞共價(jià)

14、鍵，將束縛電子分離出來造成電子空穴對(duì)，形成較大的反向電流。發(fā)生齊納擊穿需要的電場(chǎng)強(qiáng)度約為2×10V/cm，這只有在雜質(zhì)濃度特別大的PN結(jié)中才能達(dá)到，因?yàn)殡s質(zhì)濃度大，空間電荷區(qū)內(nèi)電荷密度（即雜質(zhì)離子）也大，因而空間電荷區(qū)很窄，電場(chǎng)強(qiáng)度可能很高。電擊穿可被利用（如穩(wěn)壓管），而熱擊穿須盡量避免。2.2.4 PN結(jié)的電容效應(yīng)(1) 勢(shì)壘電容CB：用來描述二極管勢(shì)壘區(qū)的空間電荷隨電壓變化而產(chǎn)生的電容效應(yīng)的。PN結(jié)的空間電荷隨外加電壓的變化而變化，當(dāng)外加正向電壓升高時(shí)，N區(qū)的電子和P區(qū)空穴進(jìn)入耗盡區(qū)，相當(dāng)于電子和空穴分別向CB“充電”，如圖（a)所示。當(dāng)外加電壓降低時(shí)，又有電子和空穴離開耗盡區(qū)，

15、好像電子和空穴從CB放電，如圖（b)所示。CB是非線性電容，電路上CB與結(jié)電阻并聯(lián)，在PN結(jié)反偏時(shí)其作用不能忽視，特別是在高頻時(shí)，對(duì)電路的影響更大。(2) 擴(kuò)散電容CD：二極管正向?qū)щ姇r(shí)，多子擴(kuò)散到對(duì)方區(qū)域后，在PN結(jié)邊界上積累，并有一定的濃度分布。積累的電荷量隨外加電壓的變化而變化，當(dāng)PN結(jié)正向電壓加大時(shí)，正向電流隨著加大，這就要有更多的載流子積累起來以滿足電流加大的要求；而當(dāng)正向電壓減小時(shí)，正向電流減小，積累在P區(qū)的電子或N區(qū)的空穴就要相對(duì)減小，這樣，就相應(yīng)地要有載流子的“充入”和“放出”。因此，積累在P區(qū)的電子或N區(qū)的空穴隨外加電壓的變化就可PN結(jié)的擴(kuò)散電容CD描述。擴(kuò)散電容反映了在外加

16、電壓作用下載流子在擴(kuò)散過程中積累的情況。 (3) PN結(jié)的高頻等效電路：由于PN結(jié)結(jié)電容（CB和CD）的存在，使其在高頻運(yùn)用時(shí)，必須考慮結(jié)電容的影響.PN結(jié)高頻等效電路如下圖所示，圖中r表示電阻，C表示結(jié)電容，它包括勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容，其大小除了與本身結(jié)構(gòu)和工藝有關(guān)外，還與外加電壓有關(guān)。當(dāng)PN結(jié)處于正向偏置時(shí)，r為正向電阻，數(shù)值很小，而結(jié)電容較大（主要決定于擴(kuò)散電容CD）。當(dāng)PN結(jié)處于反向偏置時(shí)，r為反向電阻，其數(shù)值較大。結(jié)電容較?。ㄖ饕獩Q定于勢(shì)壘電容CB）。小結(jié)：本節(jié)主要介紹了PN結(jié)的形成及基本特性。2.3 半導(dǎo)體二極管2.3.1 半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管

17、。二極管按結(jié)構(gòu)分有點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型三大類。(1) 點(diǎn)接觸型二極管：PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。(2) 面接觸型二極管：PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。(3) 平面型二極管：往往用于集成電路制造藝中。PN 結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。(4) 二極管的代表符號(hào)2.3.2 二極管的伏安特性(1) 正向特性：正向特性表現(xiàn)為圖中的段。當(dāng)正向電壓較小，正向電流幾乎為零。此工作區(qū)域稱為死區(qū)。Vth稱為門坎電壓或死區(qū)電壓（該電壓硅管約為0.5V，鍺管為0.2V)。當(dāng)正向電壓大于Vth時(shí)，內(nèi)電場(chǎng)削弱，電流因而迅速增長,呈現(xiàn)的很小正向電阻。(2) 反向特性：反向

18、特性表現(xiàn)為如圖中的段。由于是少數(shù)載流形成反向飽和電流，所以其數(shù)值很小，當(dāng)溫度升高時(shí)，反向電流將隨之急劇增加。 (3) 反向擊穿特性：反向擊穿特性對(duì)應(yīng)于圖中段，當(dāng)反向電壓增加到一定大小時(shí)，反向電流劇增，二極管的反向擊穿。其原因和PN擊穿相同。 2.3.3 二極管的參數(shù)(1) 最大整流電流IF； (2) 反向擊穿電壓VBR和最大反向工作電壓VRM(3) 反向電流IR；(4) 正向壓降VF；(5) 極間電容CB小結(jié)：本節(jié)主要介紹了二極管的結(jié)構(gòu)和伏安特性。2.4 二極管基本電路及其分析方法1. 理想模型2. 恒壓源模型2.4.1 二極管V- I 特性的建模在小信號(hào)模型中：4. 小信號(hào)模型3. 折線模型

19、2.4.2 應(yīng)用舉例1. 二極管的靜態(tài)工作情況分析（1）VDD=10V 時(shí)（R=10KW）（2）VDD=1V 時(shí)（R=10KW？）10K解：（1）VDD=10V 使用理想模型得 使用恒壓降模型得 使用折線模型得(2) VDD=1V 使用理想模型得 使用恒壓降模型得 使用折線模型得2. 限幅電路：例2.4.2 已知：3. 開關(guān)電路：例2.4.3 已知：VDDvo0V3VD1D2利用假定狀態(tài)分析法知：設(shè)D1導(dǎo)通，則：vo = 0V，D2截止，無矛盾。設(shè)D2導(dǎo)通，則：vo = 3V，D1亦導(dǎo)通，vo = 0V，矛盾。故vo = 0V。VDDvoD4. 低壓穩(wěn)壓電路：例2.4.4 已知：若 變化 ，則

20、硅二極管輸出電壓變化多少？ vordVDDR+-+-小結(jié)：本節(jié)主要介紹了如何用二極管等效模型分析具體電路。2.5 特殊體二極管2.5.1 穩(wěn)壓二極管：齊納二極管又稱穩(wěn)壓管。利用二極管反向擊穿特性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時(shí)工作在反向電擊穿狀態(tài)。1. 符號(hào)及穩(wěn)壓特性：2. 穩(wěn)壓二極管主要參數(shù)(1) 穩(wěn)定電壓VZ ：在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流IZ下，所對(duì)應(yīng)的反向工作電壓。(2) 動(dòng)態(tài)電阻rZ ；(3) 最大耗散功率 PZM(4) 最大穩(wěn)定工作電流 IZmax 和最小穩(wěn)定工作電流 IZmin(5)穩(wěn)定電壓溫度系數(shù)aVZ穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用原理在于，電流有很大增量時(shí)，只引起很小的電壓變化。反向擊穿曲線愈陡，

21、動(dòng)態(tài)電阻愈小，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓性能愈好。在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中一般都加限流電阻R，使穩(wěn)壓管電流工作在IZmax和IZmix的穩(wěn)壓范圍。另外，在應(yīng)用中還要采取適當(dāng)?shù)拇胧┫拗仆ㄟ^管子的電流，以保證管子不會(huì)因過熱而燒壞。例. 已知：ui 在 12V 12V 之間，繪出uoui的波形。uiuo+-+3V6VRuiuo6V3V3V6V12V-12Vui> 6V 時(shí)，第二管工作，uo 6V ；6V > ui > 3V 時(shí)，兩管均不工作，uoui；ui< 3V 時(shí)，第一管工作，uo 3V ；例. 已知：ui 在 30V 30V 之間，試求轉(zhuǎn)移特性曲線。uiuo+-+10V15VRRLrdrd

22、例. VIVo+-R+-RLILIZ2.5.2 變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管：結(jié)電容隨反向電壓的增加而減小的效應(yīng)顯著的二極管。最大電容和最小電容之比約為5:1，在高頻技術(shù)中應(yīng)用較多。2.5.3 光電子器件優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，傳輸量大、損耗??；缺點(diǎn)：光路復(fù)雜，信號(hào)的操作與調(diào)試需精心設(shè)計(jì)。1. 光電二極管：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在信號(hào)傳輸和存儲(chǔ)等環(huán)節(jié)中，越來越多地有效地應(yīng)用光信號(hào)。光電二極管是光電子系統(tǒng)的電子器件。光電二極管的結(jié)構(gòu)與PN結(jié)二極管類似，管殼上的一個(gè)玻璃窗口能接收外部的光照。這種器件的PN結(jié)在反向偏置狀態(tài)下運(yùn)行，它的反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。光電二極管的主要特點(diǎn)是，它的反向電流與照度成正比，其靈敏度的典型值為0.1mA/lx數(shù)量級(jí)。優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，傳輸信息量大、傳輸損耗小且工作可靠。2. 發(fā)光二極管(LED)：發(fā)光二極管通常用元素周期表中、族元素的化合物，如砷化鎵、磷化鎵等所制成的。當(dāng)這種管子通以電流時(shí)將發(fā)出光來，這是由于電子與空穴直接復(fù)合而放出能量的結(jié)果。光譜范圍是比較窄的，其波長由所使用的基本材料而定。幾種常見發(fā)光材料的主要參數(shù)如下表所示。發(fā)光二極管常用來作為顯示器件，除單個(gè)使用外，也常作為七段式或矩陣式器件，工作電流一般為幾mA到十幾mA。* cd(坎德拉)發(fā)光強(qiáng)度的單位3. 激光二極管：激光二極