2022-2023學(xué)年高二物理競賽課件：半導(dǎo)體二極管

半導(dǎo)體二極管一、基本結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體二極管正極負(fù)極DPN1、點接觸型二極管

正極引線觸絲N型鍺支架外殼負(fù)極引線PN結(jié)

PN結(jié)的結(jié)面積小，不能通過較大的電流，但其結(jié)電容較?。ㄒ话阍?pF以下），工作頻率可高達(dá)100MHZ以上，因此適用于高頻檢波和小功率的高頻整流電路。(1)結(jié)構(gòu)(2)特點2.面接觸型二極管(2)特點PN結(jié)的結(jié)面積大，能夠通過較大的電流，但其結(jié)電容大，因此只能在較低的頻率下工作，一般僅用于整流電路金銻合金(1)結(jié)構(gòu)正極負(fù)極底座PN結(jié)

按材料二極管有硅管和鍺管之分二、伏安特性600400200–0.1–0.200.40.8–50–100ID

/mAUD/V硅管的伏安特性反向特性死區(qū)IS正向特性UBRID/mAU

D/V0.40.8–40–80246–0.1–0.2鍺管的伏安特性反向特性0正向特性UoniD=f(uD)iD+uD

–D擊穿死區(qū)電壓（開啟電壓）

UonSi

管：0.5V左右Ge管：0.1V左右正向電壓Si

管：0.6V~0.8VGe管：0.2V~0.3V注意

二極管的伏安特性受溫度的影響。如當(dāng)環(huán)境溫度升高時，二極管的正向特性曲線左移，反向特性曲線下移。二極管方程iD=Is(e–1)uD/UTUT：溫度的電壓當(dāng)量。常溫下，即T=300K（270C）時，UT=26mV。在正向段：當(dāng)uD>>UT時，iD=Ise

uD/

UT在反向段：當(dāng)|uD|>>UT時，iD

–IS三、主要參數(shù)1.正向平均電流IF：是二極管長期工作時允許通過的

最大正向電流。2.正向工作電壓UF：二極管流過額定電流時所需的

額定正向電壓。

器件的參數(shù)是其各方面性能的定量描述，它是設(shè)計、分析電路，選擇器件的主要依據(jù)。各種器件的參數(shù)可由手冊查得。注意二極管的正向平均電流不得超過此值，否則可能使管子過熱而燒壞。注意二極管導(dǎo)通時會有一定的正向壓降，設(shè)計電路時應(yīng)當(dāng)充分考慮到這一點。4.反向電流IR：二極管未擊穿時的反向電流。它愈小，二極管的單向?qū)щ娦杂?。由于反向電流是由少?shù)載流子形成的，所以其受溫度的影響很大。5.最高工作頻率fM：二極管工作的上限頻率。fM的值主要取決于PN結(jié)結(jié)電容的大小，結(jié)電容愈大，則fM愈低。利用結(jié)電容——變?nèi)荻O管

二極管的應(yīng)用范圍很廣,它可用于整流、檢波、函數(shù)發(fā)生器、波形整形、元件保護(hù)（限幅、鉗位、隔離）以及在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件。3.最高反向工作電壓UR：二極管工作時允許外加的

最大反向電壓。注意二極管的反向電壓不得超過此值，否則二極管可能因過壓被擊穿。四、應(yīng)用舉例

【例1】二極管的降壓作用~220VRL【例2】二極管的開關(guān)作用~220VNotebookD1D2BatteryAdapter有電時，(1)對電池充電D2on；(2)向負(fù)載供電；(3)電池只充電不放電沒電時，(1)電池放電D3on；(2)不能向充電器放電D1offD3【例3】二極管的鉗位作用下圖中，已知VA=3V，VB=0V，DA

、DB為鍺管，求輸出端Y的電位，并說明每個二極管的作用。

解：

DA優(yōu)先導(dǎo)通，則VY=3–0.3=2.7VDA導(dǎo)通后，DB因反偏而截止，起隔離作用，DA起鉗位作用，將Y端的電位鉗制在+2.7V。DA

–12VYABDBR2.7V3V0VD為理想二極管，E=3V，ui

=6sintV，試畫出

uo及uD的波形

2

ui

3V時，D截止，IR

=0，

uO=ui

uD=uO–3Vui>3V時，D導(dǎo)通，uD=0，uO=3V

ui