111二極管單向?qū)щ娞匦缘臏y(cè)試課件

模擬電子技術(shù)與應(yīng)用

JiangSuCollegeofInformationTechnology本課程簡(jiǎn)介

本課程為《模擬電子技術(shù)與應(yīng)用》，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的模式，屬職業(yè)能力課程，且為學(xué)院級(jí)精品課程，采用項(xiàng)目式教學(xué)方式授課。

本課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

學(xué)好本課程的要點(diǎn):做好每一個(gè)項(xiàng)目、寫好每一份報(bào)告、完整做好每一件事，培養(yǎng)解決電路問(wèn)題的方法及電子線路的相關(guān)概念、多練習(xí)。特點(diǎn)（1）非線性元件較多（2）直流與交流同時(shí)存在（3）受控源較多（4）抓主要、略次要（5）存在著反饋學(xué)習(xí)要求（1）多畫圖、畫好圖（2）重認(rèn)知、會(huì)應(yīng)用電路的基本結(jié)構(gòu)→元器件的作用→電路的特點(diǎn)→電路的估算→電路的應(yīng)用場(chǎng)合→元器件參數(shù)對(duì)電路性能的影響→電路的改進(jìn)（3）重實(shí)踐、多動(dòng)手

采用企業(yè)化管理模式，將項(xiàng)目工程概念引入課堂

圍繞市場(chǎng)辦學(xué)校、依托行業(yè)設(shè)專業(yè)、根據(jù)崗位定課程、強(qiáng)化素質(zhì)育人才《模擬電子技術(shù)與應(yīng)用》項(xiàng)目式課程教學(xué)特點(diǎn)本課程參考資料1.康華光主編，電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）高等教育出版社

2.童詩(shī)白華成英主編，《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第三版)》，高等教育出版社二極管集成器件三極管場(chǎng)效應(yīng)管單管三組態(tài)放大器低頻功率放大器集成運(yùn)算放大電路負(fù)反饋放大器直流穩(wěn)壓電源半導(dǎo)體器件單元電路應(yīng)用電路課程內(nèi)容數(shù)字萬(wàn)用表介紹不管任何時(shí)刻，紅表筆始終是正、黑表筆始終是負(fù)不得用電流檔、電阻檔測(cè)量電壓不得用電阻檔測(cè)量電流、電壓不得用直流檔測(cè)量交流信號(hào)的值看一看——實(shí)踐操作雙路直流穩(wěn)壓電源介紹看一看——實(shí)踐操作顯示器控制垂直控制水平控制顯示器觸發(fā)控制看一看——實(shí)踐操作雙蹤示波器介紹項(xiàng)目一小信號(hào)放大電路模塊1.1：二極管的性能測(cè)試與應(yīng)用看一看——二極管實(shí)物認(rèn)識(shí)二極管圖形符號(hào)、文字符號(hào)diodeD普通二極管二極管有哪些特性?伏安特性溫度特性發(fā)光效應(yīng)光電效應(yīng)電容效應(yīng)穩(wěn)壓效應(yīng)單向?qū)щ娦宰鲆蛔鲰?xiàng)目1-1-1：二極管單向?qū)щ娦缘臏y(cè)試任務(wù)要求：按測(cè)試程序要求完成所有測(cè)試內(nèi)容，并撰寫測(cè)試報(bào)告。測(cè)試設(shè)備：模擬電路綜合測(cè)試臺(tái)1臺(tái)，0～30V直流穩(wěn)壓電源1臺(tái)，數(shù)字萬(wàn)用表1塊，mA表1只。測(cè)試電路：如圖所示，其中二極管VD為1N4148（或其他），R為1k。①按圖接好電路。②由直流穩(wěn)壓電源輸出10V電壓接入輸入端，即UI=+10V（此時(shí)二極管兩端所加的電壓為正向電壓），測(cè)量輸出電壓和電流的大小，并記錄：

UO=

V，I=

mA

測(cè)量此時(shí)二極管兩端的電壓為

UVD=

V做一做——二極管單向?qū)щ娦缘臏y(cè)試測(cè)試程序：

結(jié)論：當(dāng)二極管兩端所加的電壓為正向電壓時(shí)，二極管將

（導(dǎo)通／截止，截止即不導(dǎo)通）。

③保持步驟2，將二極管反接（此時(shí)二極管兩端所加的電壓為反向電壓），測(cè)量輸出電壓和電流的大小，并記錄：UO=

Ｖ，I=

mA

結(jié)論：當(dāng)二極管兩端所加的電壓為反向電壓時(shí)，二極管將

（導(dǎo)通／截止）。

做一做——二極管單向?qū)щ娦缘臏y(cè)試測(cè)試程序：④用模擬萬(wàn)用表直接測(cè)量二極管的正、反向電阻，比較大小并記錄：正向電阻為

k，反向電阻為

k。

結(jié)論：二極管

（具有／不具有）單向?qū)щ娦?，且正向?qū)〞r(shí)，導(dǎo)通電壓降約為

（零/零點(diǎn)幾/幾）伏。

做一做——二極管單向?qū)щ娦缘臏y(cè)試測(cè)試程序：【能力拓展】項(xiàng)目：二極管單向?qū)щ娦缘姆抡鏈y(cè)試一、半導(dǎo)體材料定義：半導(dǎo)體是指導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體（conductor）和絕緣體（insulator）之間的半導(dǎo)體。

材料：元素半導(dǎo)體：硅（Si）、鍺（Ge）化合物半導(dǎo)體：砷化鎵（GaAs）

目前最常用的半導(dǎo)體材料是硅和鍺。

重要特性：熱敏特性光敏特性摻雜特性看一看——半導(dǎo)體基礎(chǔ)二、本征型半導(dǎo)體Si硅的原子結(jié)構(gòu)及簡(jiǎn)化模型+4半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)硅的原子核的最外層有4個(gè)電子，又叫價(jià)電子；受原子核的束縛力最小。半導(dǎo)體共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)+4+4+4+4+4+4+4+4+4硅單晶的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵：價(jià)電子共有化運(yùn)動(dòng)，價(jià)電子不同于自由電子，不能導(dǎo)電。本征激發(fā)+4+4+4+4+4+4+4+4+4本征激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對(duì)本征激發(fā)→價(jià)電子得到足夠的能量→成為自由電子→同時(shí)原來(lái)共價(jià)鍵中流下一個(gè)空位——空穴。＃本征激發(fā)產(chǎn)生自由電子與空穴成對(duì)出現(xiàn)；＃自由電子與空穴都是可以移動(dòng)的載流子；＃自由電子帶負(fù)電＃空穴帶正電

本征半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)束縛電子在絕對(duì)溫度T=0K時(shí)，所有的價(jià)電子都被共價(jià)鍵緊緊束縛在共價(jià)鍵中，不會(huì)成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱，接近絕緣體。

本征半導(dǎo)體——化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體晶體。制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純度要達(dá)到99.9999999%，常稱為“九個(gè)9”。

這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)，也稱熱激發(fā)。當(dāng)溫度升高或受到光的照射時(shí)，束縛電子能量增高，有的電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導(dǎo)電，成為自由電子。自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴

自由電子產(chǎn)生的同時(shí)，在其原來(lái)的共價(jià)鍵中就出現(xiàn)了一個(gè)空位，稱為空穴。

可見本征激發(fā)同時(shí)產(chǎn)生電子空穴對(duì)。

外加能量越高（溫度越高），產(chǎn)生的電子空穴對(duì)越多。與本征激發(fā)相反的現(xiàn)象——復(fù)合在一定溫度下，本征激發(fā)和復(fù)合同時(shí)進(jìn)行，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。電子空穴對(duì)的濃度一定。常溫300K時(shí)：電子空穴對(duì)的濃度硅：鍺：自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴電子空穴對(duì)多余電子磷原子硅原子多數(shù)載流子——自由電子少數(shù)載流子——空穴++++++++++++N型半導(dǎo)體施主離子自由電子電子空穴對(duì)三、雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體+4+4+4+4+4+4+4+4+5N型半導(dǎo)體摻入五價(jià)元素（雜質(zhì)）→雜質(zhì)電離→形成一個(gè)自由電子和不能移動(dòng)的正離子B.N型半導(dǎo)體：施主雜質(zhì)C.自由電子——多數(shù)載流子D.空穴——少數(shù)載流子N-型圖P1.18五價(jià)元素:P(磷),As(砷),Sb(銻),Li(鋰)

在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素，如硼、鎵等?？昭ㄅ鹪庸柙佣鄶?shù)載流子——空穴少數(shù)載流子——自由電子－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體受主離子空穴電子空穴對(duì)P型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體摻入三價(jià)元素（雜質(zhì)）→雜質(zhì)電離→形成一個(gè)空穴和不能移動(dòng)的負(fù)離子B.P型半導(dǎo)體：C.空穴——多數(shù)載流子D.自由電子——少數(shù)載流子+4+4+4+4+4+4+4+4+3P型半導(dǎo)體P-型圖P1.19三價(jià)元素:B(硼),Al(鋁),Ga(鎵),In(銦).雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意圖++++++++++++N型半導(dǎo)體多子—電子少子—空穴－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體多子—空穴少子—電子少子濃度——與溫度有關(guān)多子濃度——與溫度無(wú)關(guān)PN結(jié)的形成的動(dòng)態(tài)演示++++----++++++++++++------------空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)空間電荷區(qū)耗盡層阻擋層R勢(shì)壘層內(nèi)電場(chǎng)E因多子濃度差形成內(nèi)電場(chǎng)多子的擴(kuò)散空間電荷區(qū)

阻止多子擴(kuò)散，促使少子漂移。PN結(jié)合空間電荷區(qū)多子擴(kuò)散電流少子漂移電流耗盡層PN結(jié)正向偏置的動(dòng)態(tài)演示PN結(jié)反向偏置的動(dòng)態(tài)演示PN結(jié)正偏時(shí)，耗盡層變窄具有較大的正向擴(kuò)散電流，呈現(xiàn)低電阻；PN結(jié)導(dǎo)通（仍有由本征激發(fā)引起的很小的反向漂移電流）。PN結(jié)反偏時(shí)，耗盡層加寬僅有很小的反向漂移電流，呈現(xiàn)高電阻。PN結(jié)截止結(jié)論∴PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。二極管是單個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的器件,也具有單向?qū)щ娦?。PN小結(jié)1.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)1）本征半導(dǎo)體2）雜質(zhì)半導(dǎo)體：N型P型PN結(jié)的形成PN結(jié)的單向?qū)щ娦宰鲆蛔鲰?xiàng)目1-1-2：二極管伏安特性的測(cè)試（逐點(diǎn)法）任務(wù)要求：按測(cè)試程序要求完成測(cè)試內(nèi)容，并撰寫測(cè)試報(bào)告。測(cè)試設(shè)備：模擬電路綜合測(cè)試臺(tái)1臺(tái)，0～30V直流穩(wěn)壓電源1臺(tái)，數(shù)字萬(wàn)用表1塊，mA表1只，A表1只。測(cè)試電路：如圖所示，其中二極管VD為1N4148（或其他），R為1k。

①按圖（a）接好電路（此時(shí)讀出的電壓和電流值應(yīng)視為正值）。②按下表的要求測(cè)量各點(diǎn)電壓和電流值，并填入表中，表中U為二極管兩端電壓。U/V00.5U/V-1-10-20I/mA0.5123510I/A做一做——二極管伏安特性的測(cè)試（逐點(diǎn)法）測(cè)試程序：③按圖（b）接好電路（此時(shí)讀出的電壓和電流值應(yīng)視為負(fù)值）④按下表的要求測(cè)量各點(diǎn)電壓和電流值，并填入表中，表中U為二極管兩端電壓。U/V00.5U/V-1-10-20I/mA0.5123510I/A做一做——二極管伏安特性的測(cè)試（逐點(diǎn)法）測(cè)試程序：1.正向特性死區(qū)二極管兩端加正向電壓時(shí)二極管未必導(dǎo)通，如圖——這部分稱為死區(qū)門坎電壓Uon正向電壓超過(guò)某一數(shù)值后，電流才顯著增大，這個(gè)電壓值稱為門坎電壓讀一讀——二極管伏安特性曲線PN結(jié)的正向特性★二極管的正極電位比負(fù)極電位高，稱二極管處于正偏狀態(tài)。1.正向特性讀一讀——二極管伏安特性曲線管壓降UVD當(dāng)正向電流稍大時(shí)，正向特性幾乎與橫軸垂直，說(shuō)明在電流在較大范圍變化時(shí)，二極管兩端電壓變化很小。——這個(gè)電壓稱為管壓降通常，硅管的管壓降約為0.6～0.8V，鍺管的管壓降約為0.1～0.3V。1.正向特性讀一讀——二極管伏安特性曲線

高電阻很小的反向漂移電流PN結(jié)的反向伏安特性2.反向特性

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(wú)關(guān)，這個(gè)電流也稱為反向飽和電流。★二極管的負(fù)極電位比正極電位高，稱二極管處于反偏狀態(tài)讀一讀——二極管伏安特性曲線二極管外加反向電壓時(shí)，反向電流很小，管子處于反向截止?fàn)顟B(tài)，呈現(xiàn)出很大的電阻，而且反向電流幾乎不隨反向電壓的增大而變化。

小功率硅管的反向電流一般小于0.1A，而鍺管通常為幾A。二極管的反向特性受溫度的影響較大。2.反向特性讀一讀——二極管伏安特性曲線

二極管正偏電壓超過(guò)門坎電壓時(shí)，二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)。注意：

二極管反偏電壓超過(guò)一定電壓時(shí)，二極管并非處于截止?fàn)顟B(tài)，而處于擊穿狀態(tài)。顯然，二極管的單向?qū)щ娦允怯星疤釛l件的?。∽x一讀——二極管伏安特性曲線運(yùn)用數(shù)字萬(wàn)用表判別二極管的好壞打開數(shù)字萬(wàn)用表電源量程撥至二極管檔兩表筆分別插入相應(yīng)孔測(cè)試結(jié)果兩表筆對(duì)調(diào)位置測(cè)量，都有嘟嘟響聲二極管正反向均擊穿，即已經(jīng)損壞一次測(cè)量值為500～700，另一次測(cè)量值為1測(cè)量值為500～700的一次黑表筆接的是二極管負(fù)極，紅表筆接的是正極讀一讀——二極管的測(cè)量與判別測(cè)量過(guò)程中數(shù)字萬(wàn)用表顯示的500～700，是指二極管的正向?qū)▔航颠\(yùn)用數(shù)字萬(wàn)用表判別二極管須知讀一讀——二極管的測(cè)量與判別16v10v3K