電工電子實踐二極管級

1、會計學1電工電子實踐二極管級電工電子實踐二極管級 目前，制造晶體管的半導體材料多數(shù)是鍺（目前，制造晶體管的半導體材料多數(shù)是鍺（GeGe）、硅（）、硅（SiSi）和鎵（和鎵（GaGa）。）。 通常將晶體管分為：晶體二極管、晶體三極管、場效應通常將晶體管分為：晶體二極管、晶體三極管、場效應管和晶閘管（可控硅）。管和晶閘管（可控硅）。PN結(jié)的形成u半導體中載流子有半導體中載流子有擴散運動擴散運動和和漂移運動漂移運動兩種。兩種。u載流子在電場作用下的定向運動稱為載流子在電場作用下的定向運動稱為漂移運動漂移運動。u在半導體中，如果載流子濃度分布不均勻，因為濃在半導體中，如果載流子濃度分布不均勻，因為濃度

2、差，載流子將會從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域度差，載流子將會從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域運動，這種運動稱為運動，這種運動稱為擴散運動擴散運動。u將一塊半導體的一側(cè)摻雜成將一塊半導體的一側(cè)摻雜成P P型半導體，另一側(cè)摻雜型半導體，另一側(cè)摻雜成成N N型半導體，在兩種半導體的型半導體，在兩種半導體的交界面處交界面處將形成一個將形成一個特殊的薄層特殊的薄層PNPN結(jié)。結(jié)。 當當PNPN結(jié)兩端加上不同極性的直流電壓時，其導結(jié)兩端加上不同極性的直流電壓時，其導電性能將產(chǎn)生很大差異電性能將產(chǎn)生很大差異正向?qū)〞r，呈現(xiàn)的電正向?qū)〞r，呈現(xiàn)的電阻較小；反向截止時呈現(xiàn)的電阻較大阻較小；反向截止時呈現(xiàn)的電阻較大。P

3、N PN 結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?可將可將PNPN結(jié)視為一個理想開關(guān)，即導通時視為結(jié)視為一個理想開關(guān)，即導通時視為“短路短路”，截止時視為，截止時視為“開路開路”。一、晶體二極管一、晶體二極管 用一定的工藝方法把用一定的工藝方法把P型和型和N型半導體緊型半導體緊密地結(jié)合在一起，由密地結(jié)合在一起，由P區(qū)和區(qū)和N區(qū)各引出一個區(qū)各引出一個電極，用金屬、塑料或玻璃管殼封裝后，即電極，用金屬、塑料或玻璃管殼封裝后，即構(gòu)成一個晶體二極管。構(gòu)成一個晶體二極管。按材料按材料分：鍺二極管、硅二極管、砷化鎵二極管；分：鍺二極管、硅二極管、砷化鎵二極管；按用途按用途分：整流二極管、穩(wěn)壓二極管、變?nèi)荻O管、分：

4、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、變?nèi)荻O管、光電二極管、發(fā)光二極管、檢波二極管、開關(guān)二極管光電二極管、發(fā)光二極管、檢波二極管、開關(guān)二極管、高壓硅管等；、高壓硅管等；晶體二極管的分類晶體二極管的分類按封裝形式按封裝形式分：塑封及金屬封裝等二極管；分：塑封及金屬封裝等二極管；按功率按功率分：大功率、中功率及小功率等。分：大功率、中功率及小功率等。按制作工藝按制作工藝分：點接觸型、面接觸型、平面型二極管分：點接觸型、面接觸型、平面型二極管。二極管的伏二極管的伏安特性：安特性：二極管伏二極管伏安特性：安特性：二極管伏二極管伏安特性：安特性：二極管伏二極管伏安特性：安特性：二極管伏二極管伏安特性：安特性：0.2

5、0.40.60.8O5101530 U(BR)CCDDIRAABB硅鍺iV / mAuV / V(A)5二極管伏安特性曲線1. 最大整流電流最大整流電流最大整流電流是指長期工作時，允許通過的最大最大整流電流是指長期工作時，允許通過的最大正向正向電流值。使用時不能電流值。使用時不能超過此值，否則二極管會發(fā)熱而燒毀。超過此值，否則二極管會發(fā)熱而燒毀。是保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，一般是二極管反向擊穿電壓是保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，一般是二極管反向擊穿電壓U UBRBR的一半或三分之二。二極管擊穿后單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過熱而燒壞。的一半或三分之二。二極管擊穿后單向?qū)щ娦员?/p>

6、破壞，甚至過熱而燒壞。指二極管加最高反向工作電壓時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)е付O管加最高反向工作電壓時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆?，電性差，I IRMRM受溫度的影響，受溫度的影響，溫度越高反向電流越大溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流較大，為硅管的幾十到幾百倍。反向電流較大，為硅管的幾十到幾百倍。二極管的應用二極管的應用 -限幅器限幅器0uEuiEuiEiu=整流：整流：把交流電變成直流電的過程。把交流電變成直流電的過程。整流原理：整流原理：二極管的單向?qū)щ娞匦?。二極管的單向?qū)щ娞匦?。二極管單相整流電路：二極

7、管單相整流電路：把把單相單相交流電變成直流電的電路。交流電變成直流電的電路。半波整流半波整流橋式整流橋式整流倍壓整流倍壓整流單相整流電路種類單相整流電路種類常用二極管介紹常用二極管介紹整流二極管：整流二極管：主要用于整流電路，把交流電變換主要用于整流電路，把交流電變換成脈動的直流電。成脈動的直流電。V：整流二極管，把交流電變成脈動直流電；：整流二極管，把交流電變成脈動直流電；T：電源變壓器，把：電源變壓器，把 v1 變成整流電路所需的電變成整流電路所需的電壓值壓值 v2。 利用二極管單向?qū)щ娦钥砂呀涣麟娎枚O管單向?qū)щ娦钥砂呀涣麟?v2 變成變成脈動直流電脈動直流電 vL。由于電路僅利用由于

8、電路僅利用 v2 的半個波的半個波形，形，故稱為故稱為半波整流電路。半波整流電路。由波形可見，由波形可見，v2 一周期內(nèi)，負載只用單方一周期內(nèi)，負載只用單方向的半個波形，這種大小波動、方向不變的電向的半個波形，這種大小波動、方向不變的電壓或電流稱為壓或電流稱為脈動直流電脈動直流電。V1 V4 為整流二極管為整流二極管，電路為橋式結(jié)構(gòu)，電路為橋式結(jié)構(gòu)簡化畫法簡化畫法( (2) )v2 負半周時，如圖負半周時，如圖( (b) )所示，所示，A 點電位低于點電位低于 B 點電位，則點電位，則 V2、V4 導通導通( (V1、V3 截止截止) )，i2 自上而下流過負載自上而下流過負載 RL。橋式整流

9、電路工作過程橋式整流電路工作過程工作原理工作原理( (1) )v2 正半周時，如圖正半周時，如圖( (a) )所示，所示，A 點電位高于點電位高于 B 點電位，則點電位，則 V1、V3導通導通( (V2、V4截止截止) )，i1 自上而下流過負載自上而下流過負載 RL；由波形圖可見，由波形圖可見，v2 一周期一周期內(nèi)，兩組整流二極管內(nèi)，兩組整流二極管輪流導通輪流導通產(chǎn)生的單方向電流產(chǎn)生的單方向電流 i1 和和 i2 疊加疊加形成了形成了 iL。于是負載得到全波。于是負載得到全波脈動直流電壓脈動直流電壓 vL。半橋和全橋整流堆半橋和全橋整流堆 整流元件組合件稱為整流元件組合件稱為整流堆整流堆，常

10、見的有：，常見的有：( (1) )半橋：半橋：2CQ 型，如圖型，如圖( (a) )所示；所示；( (2) )全橋：全橋：QL 型，如圖型，如圖( (b) )所示。所示。穩(wěn)壓二極管：穩(wěn)壓二極管：主要用于整流電路，把交流電變換主要用于整流電路，把交流電變換成脈動的直流電。成脈動的直流電。具有穩(wěn)定電壓的特點，實質(zhì)上是一個二極管。具有穩(wěn)定電壓的特點，實質(zhì)上是一個二極管。 二極管反向擊穿時，當反向電壓增二極管反向擊穿時，當反向電壓增大到一定值時，反向電流突然上升，大到一定值時，反向電流突然上升，此后當反向電壓有極微小變化時，反此后當反向電壓有極微小變化時，反向電流就會有很大的增加。二極管處向電流就會有

11、很大的增加。二極管處于擊穿狀態(tài)，如果把擊穿電流限制在于擊穿狀態(tài)，如果把擊穿電流限制在一定的范圍內(nèi)，管子就可以長時間在一定的范圍內(nèi)，管子就可以長時間在反向擊穿狀態(tài)下穩(wěn)定工作。反向擊穿狀態(tài)下穩(wěn)定工作。 穩(wěn)壓管利用了穩(wěn)壓管利用了PNPN結(jié)反向擊穿時其電壓不隨電流的變結(jié)反向擊穿時其電壓不隨電流的變化而變化的特點化而變化的特點，來達到穩(wěn)壓目的。，來達到穩(wěn)壓目的。穩(wěn)壓二極管是穩(wěn)壓二極管是反向接入反向接入穩(wěn)壓電路的。穩(wěn)壓電路的。 為了避免穩(wěn)壓管因過流而損壞，為了避免穩(wěn)壓管因過流而損壞，必須加限流電阻必須加限流電阻。發(fā)光二極管：發(fā)光二極管：發(fā)光二極管是一種將發(fā)光二極管是一種將電能電能轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)化成光能光能的半導

12、體器件。當給發(fā)光二極管加上正向電壓，有的半導體器件。當給發(fā)光二極管加上正向電壓，有一定的電流流過時就會發(fā)光。發(fā)光的顏色分為：紅一定的電流流過時就會發(fā)光。發(fā)光的顏色分為：紅光、綠光、藍光、三色變色發(fā)光。另外還有眼睛看光、綠光、藍光、三色變色發(fā)光。另外還有眼睛看不見的紅外光。不見的紅外光。光敏二極管光敏二極管光電二極管光電二極管 工作在反偏狀態(tài)工作在反偏狀態(tài),它的它的殼上有一個玻璃窗口，殼上有一個玻璃窗口，以便接受光照。以便接受光照。變?nèi)荻O管：變?nèi)荻O管： 快恢復二極管：快恢復二極管：15A / 80V工作在反向偏置狀態(tài)工作在反向偏置狀態(tài)。變?nèi)荻O。變?nèi)荻O管在無繩電話機中主要用在手機管在無繩電

13、話機中主要用在手機或座機的高頻調(diào)制電路?；蜃鶛C的高頻調(diào)制電路。瞬態(tài)電壓抑制二極管（過電壓保護）：瞬態(tài)電壓抑制二極管（過電壓保護）：高壓硅堆：高壓硅堆：性能測量：性能測量：(1)(1)使用二極管時使用二極管時, ,正、負極不可接反。正、負極不可接反。(2)(2)更換二極管時更換二極管時, ,應用同類型或高一級的代替。應用同類型或高一級的代替。(3)(3)二極管的引線彎曲處距離外殼端面應不小于二極管的引線彎曲處距離外殼端面應不小于2mm,2mm,以免造成引線折斷或外殼破裂以免造成引線折斷或外殼破裂。(4)由于發(fā)光二極管的正向?qū)妷阂话阍谟捎诎l(fā)光二極管的正向?qū)妷阂话阍?.5V1.5V以上，故檢

14、測時必須用萬用表的以上，故檢測時必須用萬用表的R R 10k10k擋擋，正向電阻小于，正向電阻小于50k50k ，反相電阻大于，反相電阻大于200k200k 時發(fā)光二極管為正常。時發(fā)光二極管為正常。使用注意事項：使用注意事項：二、晶體三極管二、晶體三極管半導體三極管半導體三極管NNPBECBECIBIEICBECIBIEIC三極管的分類三極管的分類(1) 按其結(jié)構(gòu)類型分為按其結(jié)構(gòu)類型分為NPN管和管和PNP管管; (2) 按其制作材料分為硅管和鍺管按其制作材料分為硅管和鍺管; (3) 按工作頻率分為高頻管和低頻管按工作頻率分為高頻管和低頻管; 三極管的主要參數(shù)三極管的主要參數(shù)EEBRBRC1）

15、三電極電流關(guān)系）三電極電流關(guān)系 IE = IB + IC2） IC IB ， IC IE 3） IC IB基極電流基極電流的小的變化可以的小的變化可以控制控制集電極電流集電極電流的的大的變化，這就是三極管的電流放大特性。大的變化，這就是三極管的電流放大特性。O放大區(qū)放大區(qū)放大區(qū)：放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。 即：即： IC= IB , 且且 IC = IB飽和區(qū)：飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正正偏，集電結(jié)正偏。偏。 即：即：U UCECE I IC C，U UCE CE U UBE BE 0.3V 0.3V截止區(qū)：截止區(qū)： U UBEBE = Vo + 3伏 I

16、o = 1.5 A 可調(diào)式三端穩(wěn)壓器：可調(diào)式三端穩(wěn)壓器：LM317 、LM337、 CW317 、CW337PN結(jié)的形成u半導體中載流子有半導體中載流子有擴散運動擴散運動和和漂移運動漂移運動兩種。兩種。u載流子在電場作用下的定向運動稱為載流子在電場作用下的定向運動稱為漂移運動漂移運動。u在半導體中，如果載流子濃度分布不均勻，因為濃在半導體中，如果載流子濃度分布不均勻，因為濃度差，載流子將會從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域度差，載流子將會從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域運動，這種運動稱為運動，這種運動稱為擴散運動擴散運動。u將一塊半導體的一側(cè)摻雜成將一塊半導體的一側(cè)摻雜成P P型半導體，另一側(cè)摻雜型半導

17、體，另一側(cè)摻雜成成N N型半導體，在兩種半導體的型半導體，在兩種半導體的交界面處交界面處將形成一個將形成一個特殊的薄層特殊的薄層PNPN結(jié)。結(jié)。 當當PNPN結(jié)兩端加上不同極性的直流電壓時，其導結(jié)兩端加上不同極性的直流電壓時，其導電性能將產(chǎn)生很大差異電性能將產(chǎn)生很大差異正向?qū)〞r，呈現(xiàn)的電正向?qū)〞r，呈現(xiàn)的電阻較??；反向截止時呈現(xiàn)的電阻較大阻較小；反向截止時呈現(xiàn)的電阻較大。PN PN 結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?可將可將PNPN結(jié)視為一個理想開關(guān)，即導通時視為結(jié)視為一個理想開關(guān)，即導通時視為“短路短路”，截止時視為，截止時視為“開路開路”。U UGGGG反向反向, , U UAAAA正向正向, , 燈泡燈泡不