項(xiàng)目5-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)及半導(dǎo)體二極管課件講解

目錄：

3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)

3.2二極管

3.3晶體管

3.5基本放大電路及其分析

3.6集成運(yùn)算放大器

3.7晶閘管

3.8直流穩(wěn)壓電源第3章常用半導(dǎo)體器件與應(yīng)用應(yīng)知：

半導(dǎo)體導(dǎo)電特性，PN結(jié)結(jié)構(gòu)及形成過程；二極管結(jié)構(gòu)、單向?qū)щ娦约捌鋺?yīng)用；晶體管結(jié)構(gòu)、工作狀態(tài)及放大、開關(guān)作用及其應(yīng)用；基本放大電路的組成及各元件的作用；集成運(yùn)算放大器的構(gòu)成、特點(diǎn)及其應(yīng)用；晶閘管結(jié)構(gòu)、工作原理及其應(yīng)用；直流穩(wěn)壓電源的組成，整流、濾波及穩(wěn)壓的原理。第3章常用半導(dǎo)體器件與應(yīng)用應(yīng)會(huì)：二極管、晶體管的檢測與識(shí)別；基本放大電路、開關(guān)電路的分析方法。第3章常用半導(dǎo)體器件與應(yīng)用3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電特性，了解PN結(jié)的結(jié)構(gòu)及形成過程。3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)

金屬導(dǎo)體的電阻率一般在10-5cm量級(jí)；塑料、云母等絕緣體的電阻率通常是1022~1014cm量級(jí)；半導(dǎo)體的電阻率則在109~10-2cm量級(jí)。

半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力雖然介于導(dǎo)體和絕緣體之間，但半導(dǎo)體的應(yīng)用卻極其廣泛，這是由半導(dǎo)體的獨(dú)特性能決定的3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)光敏性——半導(dǎo)體受光照后，其導(dǎo)電能力大大增強(qiáng)；熱敏性——受溫度的影響，半導(dǎo)體導(dǎo)電能力變化很大；摻雜性——在半導(dǎo)體中摻入少量特殊雜質(zhì)，其導(dǎo)電能力極大地增強(qiáng)。

半導(dǎo)體材料的獨(dú)特性能是由其內(nèi)部導(dǎo)電機(jī)理決定的。3.1.1本征半導(dǎo)體3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)

最常用的半導(dǎo)體為硅(Si)和鍺(Ge)。它們的共同特征是四價(jià)元素，即每個(gè)原子最外層電子數(shù)為4個(gè)。++Si(硅原子)Ge(鍺原子)Si+4Ge+4因?yàn)樵映孰娭行?，所以簡化模型圖中的原子核只用帶圈的+4符號(hào)表示即可。天然硅和鍺不能制成半導(dǎo)體器件的。必須先經(jīng)過高度提純，形成晶格結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱的本征半導(dǎo)體。3.1.1本征半導(dǎo)體3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)

本征半導(dǎo)體原子核最外層的價(jià)電子都是4個(gè)，稱為四價(jià)元素，它們排列成非常整齊的晶格結(jié)構(gòu)。在本征半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)原子均與相鄰的四個(gè)原子結(jié)合，即與相鄰四個(gè)原子的價(jià)電子兩兩組成電子對(duì)，構(gòu)成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4實(shí)際上半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)是三維的晶格結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4從共價(jià)鍵晶格結(jié)構(gòu)來看，每個(gè)原子外層都具有8個(gè)價(jià)電子。但價(jià)電子是相鄰原子共用，所以穩(wěn)定性并不能象絕緣體那樣好。在游離走的價(jià)電子原位上留下一個(gè)不能移動(dòng)的空位，叫空穴。

受光照或溫度上升影響，共價(jià)鍵中價(jià)電子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，一些價(jià)電子會(huì)掙脫原子核的束縛游離到空間成為自由電子。

由于熱激發(fā)而在晶體中出現(xiàn)電子空穴對(duì)的現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。本征激發(fā)的結(jié)果，造成了半導(dǎo)體內(nèi)部自由電子載流子運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生，由此本征半導(dǎo)體的某原子電中性被破壞，使失掉電子的原子變成帶正電荷的離子。由于共價(jià)鍵是定域的，這些帶正電的離子不會(huì)移動(dòng)，即不能參與導(dǎo)電，成為晶體中固定不動(dòng)的帶正電離子。＋＋3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4受光照或溫度上升影響，共價(jià)鍵中其它一些價(jià)電子直接跳進(jìn)空穴，使失電子的原子重新恢復(fù)電中性。

價(jià)電子填補(bǔ)空穴的現(xiàn)象稱為復(fù)合。此時(shí)整個(gè)晶體帶電嗎？為什么？參與復(fù)合的價(jià)電子又會(huì)留下一個(gè)新的空位，而這個(gè)新的空穴仍會(huì)被鄰近共價(jià)鍵中跳出來的價(jià)電子填補(bǔ)上，這種價(jià)電子填補(bǔ)空穴的復(fù)合運(yùn)動(dòng)使本征半導(dǎo)體中又形成一種不同于本征激發(fā)下的電荷遷移，為區(qū)別于本征激發(fā)下自由電子的運(yùn)動(dòng)，我們把價(jià)電子填補(bǔ)空穴的復(fù)合運(yùn)動(dòng)稱為空穴運(yùn)動(dòng)。3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理與金屬導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理的本質(zhì)區(qū)別：金屬導(dǎo)體中只有自由電子一種載流子參與導(dǎo)電；而半導(dǎo)體中則是本征激發(fā)下的自由電子和復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成的空穴兩種載流子同時(shí)參與導(dǎo)電。兩種載流子電量相等、符號(hào)相反，即自由電子和空穴的運(yùn)動(dòng)方向相反。＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4

自由電子運(yùn)動(dòng)可以形容為沒有座位人的移動(dòng)；空穴運(yùn)動(dòng)則可形容為有座位的人依次向前挪動(dòng)座位的運(yùn)動(dòng)。半導(dǎo)體內(nèi)部的這兩種運(yùn)動(dòng)總是共存的，且在一定溫度下達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理3.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)在硅(或鍺)的晶體中摻入磷(或其他的五價(jià)元素)時(shí)，只是某些位置上的硅(或鍺)原子被磷原子所取代，磷原子參加共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)只需四個(gè)價(jià)電子，多余的第五個(gè)電子很容易掙脫磷原子核的束縛而成為自由電子。1.N型半導(dǎo)體自由電子數(shù)目大大增加，這種半導(dǎo)體主要以自由電子導(dǎo)電為主，故N型半導(dǎo)體被稱為電子半導(dǎo)體。在N型半導(dǎo)體中，自由電子是多數(shù)載流子，而空穴則是少數(shù)載流子多余自由電子3.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)在硅晶體中摻入少量硼。每個(gè)硼原子只有三個(gè)價(jià)電子，在構(gòu)成共價(jià)鍵時(shí)，缺少一個(gè)電子而產(chǎn)生一個(gè)空位(空穴)，當(dāng)相鄰原子中的價(jià)電子受激發(fā)時(shí)，就有可能填補(bǔ)這個(gè)空穴，而在該相鄰原子中出現(xiàn)一個(gè)空穴，每個(gè)硼原子能提供一個(gè)空穴，于是在半導(dǎo)體中就出現(xiàn)了大量空穴。2.P型半導(dǎo)體這種半導(dǎo)體以空穴導(dǎo)電為主，稱為P型半導(dǎo)體或空穴半導(dǎo)體。在P型半導(dǎo)體中多數(shù)載流子是空穴，少數(shù)載流子是自由電子。3.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2.P型半導(dǎo)體注意：不論N型或P型半導(dǎo)體，它們都會(huì)有一種載流子占多數(shù)，但是整個(gè)晶體還是中性的。1.N型半導(dǎo)體1.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中多子的數(shù)量與

（a.摻雜濃度、b.溫度）有關(guān)。2.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中少子的數(shù)量與（a.摻雜濃度、b.溫度）有關(guān)。3.當(dāng)溫度升高時(shí)，少子的數(shù)量（a.減少、b.不變、c.增多）。abc4.在外加電壓的作用下，P型半導(dǎo)體中的電流主要是

，N型半導(dǎo)體中的電流主要是。（a.電子電流、b.空穴電流）ba思考題少子的漂移運(yùn)動(dòng)空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)3.1.3PN結(jié)1.PN結(jié)的形成多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場濃度差PN內(nèi)電場越強(qiáng)漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄擴(kuò)散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬

擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的厚度固定不變－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－形成空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)3.1.3PN結(jié)1.PN結(jié)的形成

空間電荷區(qū)中沒有載流子；空間電荷區(qū)中的內(nèi)電場阻礙多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)；少子數(shù)量有限，它們形成的電流很小。請注意內(nèi)電場PN－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)1.PN結(jié)的形成

(1)PN結(jié)加正向電壓（正向偏置）PN結(jié)變窄P接正、N接負(fù)

外電場IF

內(nèi)電場被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)，形成較大的擴(kuò)散電流，即正向電流。

PN結(jié)加正向電壓時(shí)，PN結(jié)變窄，正向電流較大，正向電阻較小，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。內(nèi)電場PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

(1)PN結(jié)加正向電壓（正向偏置）P接正、N接負(fù)

3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦援?dāng)外電壓較小時(shí)，并不能完全削弱內(nèi)電場，此時(shí)，只有很小的電流，只有外電壓增加到某一值時(shí)，才產(chǎn)生較大的擴(kuò)散電流，該電壓稱為PN結(jié)的死區(qū)電壓。外電場IF內(nèi)電場PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–硅材料PN結(jié)死區(qū)電壓0.5V，鍺材料PN結(jié)死區(qū)電壓0.1V。

(1)PN結(jié)加正向電壓（正向偏置）P接正、N接負(fù)

3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)變寬外電場

內(nèi)電場加強(qiáng)，少子的漂移加強(qiáng)，由于少子數(shù)量很少，形成很小的漂移電流，即反向電流。IRP接負(fù)、N接正

–+

PN結(jié)加反向電壓時(shí)，PN結(jié)變寬，反向電流較小，反向電阻較大，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。內(nèi)電場PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－(2)PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦詼囟仍礁呱僮拥臄?shù)目越多，反向電流將隨溫度增加。PN結(jié)變寬外電場

內(nèi)電場加強(qiáng)，少子的漂移加強(qiáng)，由于少子數(shù)量很少，形成很小的漂移電流，即反向電流。IR–+內(nèi)電場PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－(2)PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮接負(fù)、N接正

(2)PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮接負(fù)、N接正

綜上：

PN結(jié)正偏時(shí)導(dǎo)通，正向電阻很?。?/p>

PN結(jié)反偏時(shí)截止，反向電阻很大。由此可見，PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

PN結(jié)加正向電壓時(shí)，PN結(jié)變窄，正向電流較大，正向電阻較小，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。

PN結(jié)加反向電壓時(shí)，PN結(jié)變寬，反向電流較小，反向電阻較大，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。3.1.3PN結(jié)正向特性反向特性3.2二極管學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解二極管的結(jié)構(gòu)及其基本特性，掌握二極管的單向?qū)щ娦约捌浜喴诇y試方法，掌握各種二極管在汽車電路中的實(shí)際應(yīng)用。3.2.1二極管的結(jié)構(gòu)3.2二極管點(diǎn)接觸型面接觸型

結(jié)面積小、結(jié)電容小、正向電流小。用于檢波和變頻等高頻電路。

結(jié)面積大、正向電流大、結(jié)電容大。用于工頻大電流整流電路。按材料分：硅二極管和鍺二極管；按結(jié)構(gòu)分：點(diǎn)接觸型和面接觸型；按用途分：普通二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、光敏二極管和發(fā)光二極管等。金屬觸絲陽極引線N型鍺片陰極引線外殼(

a

)

點(diǎn)接觸型鋁合金小球N型硅陽極引線PN結(jié)金銻合金底座陰極引線(

b)面接觸型二極管的結(jié)構(gòu)示意圖二極管的外型圖及圖形符號(hào)陰極陽極VD箭頭表示正向電流方向3.2.1二極管的結(jié)構(gòu)3.2二極管3.2.1二極管的結(jié)構(gòu)3.2二極管二極管的外型圖及圖形符號(hào)陰極陽極VD箭頭表示正向電流方向3.2.2二極管的伏安特性3.2二極管加在二極管兩端的電壓與流過二極管的電流之間的關(guān)系，即。1.正向特性硅管0.5V鍺管0.1V導(dǎo)通壓降外加電壓大于死區(qū)電壓二極管才能導(dǎo)通。正向特性特點(diǎn)：非線性硅0.6~0.7V鍺0.2~0.3VUI死區(qū)電壓PN–+實(shí)際特性I=Is(eu/UT-1)3.2.2二極管的伏安特性3.2二極管1.正向特性近似特性:

當(dāng)電源電壓與二極管導(dǎo)通時(shí)的正向電壓降相差不多時(shí)，正向壓降不可忽略。理想特性:

當(dāng)電源電壓遠(yuǎn)大于二極管導(dǎo)通時(shí)正向壓降時(shí)，二極管可看成理想二極管。UIOUDUIO加正向電壓時(shí)，二極管導(dǎo)通，正向壓降和正向電阻為零，二極管相當(dāng)于短路；加反向電壓時(shí)，二極管截止，反向電流等于零，反向電阻等于無窮大，二極管相當(dāng)于開路。二極管具有正向?qū)?、反向截止和反向擊穿特性?.2.2二極管的伏安特性3.2二極管2.反向特性反向擊穿電壓U(BR)外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿失去單向?qū)щ娦浴７聪蛱匦蕴攸c(diǎn)：非線性UIPN+–反向電流在一定電壓范圍內(nèi)保持常數(shù)實(shí)際特性二極管加反向電壓時(shí)，由少數(shù)載流子漂移而形成的反向電流很小。且在一定電壓范圍內(nèi)基本不隨反向電壓而變化。

反向電流只隨著溫度升高而增加。

一般硅二極管的反向電流為一到幾十微安，鍺二極管的反向電流為幾十到幾百微安。由二極管的正向特性及反向特性可以看出其單向?qū)щ娦浴?.2二極管當(dāng)反向電壓達(dá)到一定值時(shí)，反向電流突然增大，二極管失去單向?qū)щ娦裕瓝舸６O管被擊穿一般不能恢復(fù)原來的特性。3.反向擊穿特性擊穿發(fā)生在空間電荷區(qū)，發(fā)生的原因一種是當(dāng)反向電壓高到一定數(shù)值時(shí)，因外電壓過強(qiáng)，而把共價(jià)鍵中的價(jià)電子強(qiáng)行拉出。造成很大的反向電流。另一種是強(qiáng)電場引起自由電子加速后與原子碰撞，將價(jià)電子轟擊出共價(jià)鍵而產(chǎn)生新的電子空穴對(duì)，使少數(shù)載流子的數(shù)量增加，形成很大的反向電流。3.2.3二極管的主要參數(shù)3.2二極管二極管的參數(shù)是表征二極管的性能及其適用范圍的重要數(shù)據(jù)，是選擇、使用二極管的主要依據(jù)。1.最大整流電流IOM指二極管長期工作時(shí)，允許通過二極管的最大正向平均電流，使用時(shí)不能超過最大整流電流，否則會(huì)使二極管迅速損壞。3.最大反向工作電壓URM指二極管不被擊穿所允許的最大反向電壓，一般取擊穿電壓的1/3~2/3作為最大反向電壓URM。3.最大反向電流IRM指二極管加最大反向電壓時(shí)的反向電流。反向電流越小，二極管的單向?qū)щ娦栽胶谩?.2.4二極管的命名3.2二極管第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分

數(shù)字電極數(shù)

字母材料和極性

漢拼器件類型數(shù)字序號(hào)

漢拼規(guī)格號(hào)2—-二極管A—鍺N型B—鍺P型C—硅N型D—硅P型P—普通管W—穩(wěn)壓管Z—整流管K—開關(guān)管U—光敏管3—晶體管-A—鍺PNP型B—鍺NPN型C—硅PNP型D—硅NPN型X—低頻小功率管G—高頻小功率管D—低頻大功率管A—高頻大功率管例：2CP2AP2CZ2CW

普通二極管普通鍺二極管硅整流二極管硅穩(wěn)壓二極管3.2.5二極管的簡易判別3.2二極管

使用二極管時(shí)，需要判別二極管的好壞與極性，一般二極管可以從外表判別，但如果從外表不能判別，需要借助萬用表（指針表或數(shù)字表）進(jìn)行判別。晶體二極管有兩個(gè)電極，且正向電阻小，反向電阻大，根據(jù)這一特點(diǎn)，我們可用萬用表的電阻擋來大致判別二極管的好壞和極性。1．使用指針萬用表判別(1)好壞判別依據(jù)：正向電阻小，反向電阻大。工具：萬用表。方法:用萬用表的R×100或

R×1k擋(不能用R×1和

R×10k擋？)來測量二極管的正反向電阻。正向電阻小反向電阻大3.2.5二極管的簡易判別3.2二極管1．使用指針萬用表判別(1)好壞判別依據(jù)：正向電阻小，反向電阻大。工具：萬用表。方法:用萬用表的R×100或

R×1k擋(不能用R×1和

R×10k擋？)來測量二極管的正反向電阻。

一般二極管的正向電阻為幾十到幾百歐，反向電阻為幾百到幾百千歐，二極管的正反向電阻差別越大，就表明二極管的單向?qū)щ娞匦栽胶谩?/p>

若R正≈R反，表示二極管已壞；若R正≈R反≈0，表明管子已被擊穿，兩電極短路；若R正≈R反→∞，說明管子內(nèi)部斷路，不能使用。3.2二極管1．使用指針萬用表判別(1)好壞判別3.2.5二極管的簡易判別3.2二極管1．使用指針萬用表判別(2)極性判別指針式萬用表電阻擋中黑表筆與萬用表內(nèi)電池的正極相接，紅表筆與電池負(fù)極相接。

用表筆分別與二極管的兩極相接，測出兩個(gè)電阻值。在所測得阻值較小的一次，與黑表筆相接的一端為二極管的陽極(？)，另一極為陰極。正向電阻小反向電阻大

用數(shù)字萬用表檢測時(shí)表筆情況與指針式萬用表情況相反(？)。整流二極管的檢測3.2.5二極管的簡易判別3.2二極管2.使用數(shù)字萬用表判別(1)好壞判別

如果正反向測量值均為3.7V，則二極管內(nèi)部已經(jīng)斷路；如果正反向測量值均為很小或零，則二極管內(nèi)部已短路。以上兩種情況均不能繼續(xù)使用。將數(shù)字式萬用表拔到“二極管測試”擋，兩表筆分別正接或反接在被測二極管的兩端，測其電壓值。一只特性良好的二極管其正向值為0.5V或0.3V左右(硅二極管0.5V，鍺二極管為0.3V)，反向值為3.7V。3.2.5二極管的簡易判別3.2二極管2.使用數(shù)字萬用表判別(2)極性判別數(shù)字萬用表電阻擋中黑表筆與萬用表內(nèi)電池的負(fù)極相接，紅表筆與電池正極相接。在測得二極管的正向值為0.5V或0.3V左右時(shí)，紅表筆所接的一端為二極管的正極，黑表筆所接一端為二極管的負(fù)極。注意：在測量正反向電阻時(shí)，指針式萬用表和數(shù)字式萬用表的兩表筆與表內(nèi)電池的極性連接相反；在使用不同歐姆擋測量同一二極管的電阻時(shí)，其測得值不同（由萬用表內(nèi)部電路決定了不同擋位兩表筆間的電壓不同）。以上判別適用于應(yīng)用廣泛的低頻小功率二極管，若對(duì)汽車交流發(fā)電機(jī)中大功率整流二極管進(jìn)行判別時(shí)，指針式萬用表可用“”或“”（該系列二極管整流電流較大，反向峰值電壓較高）。3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管1．普通二極管(1)限幅作用利用二極管的單向?qū)щ娦钥梢詫?shí)現(xiàn)限幅、箝位、隔離和保護(hù)等作用。設(shè)，鍺管，正向電壓降UD=0.3V。在ui的正半周內(nèi)，VD2截止，當(dāng)ui<0.3V時(shí)，VD1截止，uo=ui。當(dāng)ui>0.3V時(shí)，VD1導(dǎo)通，uo=uD=0.3V。3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2.5二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管1．普通二極管(1)限幅作用在ui的負(fù)半周內(nèi)，VD1截止。當(dāng)ui>-0.3V時(shí)，VD2截止，uo=ui。當(dāng)ui<-0.3V時(shí)，VD2導(dǎo)通，uo=-0.3V。該電路將輸出電壓的大小限制在0.3V的范圍內(nèi)，VD1和VD2起限幅作用。3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2.5二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管1．普通二極管(1)限幅作用3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管1．普通二極管(2)箝位作用將電路某點(diǎn)的電位箝制在某一數(shù)值的作用稱為箝位。硅二極管，正向電壓降UD=0.7V。陽極通過R接在+6V的電源上，而它們的陰極分別接輸入端。若電位VA=0.3V，VB=0V，由于VA>VB，即加在二極管VDB上的正向電壓比加在二極管VDA上正向電壓大，所以VDB搶先導(dǎo)通，因而輸出端的電位VF=VB+UD=＝(0+0.7)V=0.7V，即VF被箝制在0.7V。0.3V0V3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管1．普通二極管(3)隔離作用利用二極管截止時(shí)相當(dāng)于開路的特點(diǎn)，來隔斷電路或信號(hào)之間的聯(lián)系稱為隔離。VDB導(dǎo)通后，使得VDA承受反向電壓而截止，從而隔離了VA和VF的聯(lián)系和影響。(4)續(xù)流作用當(dāng)通電線圈突然斷電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反向電動(dòng)勢，如果其疊加在其它電子元件上，就會(huì)引起元件的損壞。為了避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，一般都在線圈旁邊并聯(lián)一個(gè)二極管來吸收反向電動(dòng)勢。3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管2.整流二極管作用：利用其單向?qū)щ娦?，將交流電變成直流電。分類：硅管和鍺管兩大類。而每一類又可分為高頻整流二極管、低頻整流二極管、大功率整流二極管及中、小功率整流二極管等。常見產(chǎn)品：國產(chǎn)整流二極管有2CZ20系列、2CZ55～60系列、2CP10～20系列和進(jìn)口的1N4007等。汽車用整流二極管為

ZQ系列等。

3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管3．穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管也稱齊納二極管，是一種特殊的面接觸型二極管，它和普通二極管一樣也有一個(gè)PN結(jié)。穩(wěn)壓管的伏安特性與二極管相似，其差別是穩(wěn)壓管的反向擊穿性曲線比普通二極管較陡，且工作在擊穿區(qū)，即曲線的AB段，如圖。3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管3．穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓管正常工作時(shí)加反向電壓。

穩(wěn)壓管反向擊穿后電流變化很大，但其兩端電壓變化很小，利用此特性，穩(wěn)壓管在電路中可起穩(wěn)壓作用。3.2二極管3．穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓管是一種特殊二極管，當(dāng)去掉反向電壓后，穩(wěn)壓管又能恢復(fù)正常工作，但如果反向電流超過允許范圍時(shí)，它將被過熱擊穿而損壞。穩(wěn)壓二極管在應(yīng)用時(shí)，外電路要加合適的限流電阻，以防電流過大而損壞二極管。多個(gè)穩(wěn)壓二極管不能并聯(lián)使用，因?yàn)槊總€(gè)二極管的穩(wěn)壓值有差異，并聯(lián)后通過每個(gè)二極管的電流不同，個(gè)別二極管會(huì)因過載而損壞。穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)使用，其總穩(wěn)壓值為每個(gè)穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值之和。3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管3．穩(wěn)壓二極管主要參數(shù)：穩(wěn)定電壓UZ(穩(wěn)壓值)：指穩(wěn)壓管在正常反向擊穿狀態(tài)時(shí)二極管兩端的電壓。最大穩(wěn)定電流IZ

max：指穩(wěn)壓管允許通過的最大反向電流，使用時(shí)要限制其工作電流不能超過

IZmax，否則管會(huì)因發(fā)熱而損壞。常見產(chǎn)品：國產(chǎn)的2CW系列、2DW系列和進(jìn)口的1N700系列、1N900系列等。3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管3．穩(wěn)壓二極管常見產(chǎn)品：3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管3．穩(wěn)壓二極管主要應(yīng)用：在汽車電路中由于電器件工作電流較大，使得電壓會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。在汽車儀表電路和一部分電子控制電路中，一些需要精確電壓值的地方經(jīng)常利用穩(wěn)壓管來獲取所需電壓。穩(wěn)壓管與電阻串聯(lián)而與儀表并聯(lián)。即使電源電壓發(fā)生變化，也只是引起不同大小的電流通過電阻和穩(wěn)壓管，改變降落在電阻上的電壓，而穩(wěn)壓管始終維持工作電壓不變。3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管4．發(fā)光二極管發(fā)光二極管(LED)是一種由磷化鎵等半導(dǎo)體材料制成的，能把電能變?yōu)楣饽艿陌l(fā)光顯示器件。普通單色發(fā)光二極管的發(fā)光顏色與發(fā)光的波長有關(guān)，而發(fā)光的波長又取決于半導(dǎo)體材料。

發(fā)光條件：當(dāng)內(nèi)部正向?qū)〞r(shí)，則發(fā)光，截止時(shí)不發(fā)光。DEID－+正向工作電壓一般不超過2V，正向工作電流為10mA左右。3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管4．發(fā)光二極管發(fā)光二極管具有體積小、功耗低、使用壽命長等特點(diǎn)，常用來作為顯示器。發(fā)光二極管可以單個(gè)使用，也可以做成七段數(shù)碼顯示器、矩陣顯示屏等。D－+在發(fā)光二極管技術(shù)發(fā)展的早期，LED已經(jīng)被用于汽車儀表照明和車內(nèi)一些電子設(shè)備的指示燈。LED作為一種光源幾乎不發(fā)熱，其壽命可達(dá)10年以上，一般的車輛壽命期間無需更換。另外，LED照明可以直接把電能轉(zhuǎn)化為光能，完全能夠滿足環(huán)保節(jié)能的需要。1發(fā)出的光線2PN結(jié)3塑料殼4電氣接頭3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管4．發(fā)光二極管09年，劍橋大橋科學(xué)家最新研制出一種價(jià)格低廉發(fā)光二極管燈泡，它使用較少的電能便能產(chǎn)生明亮光線，每個(gè)這樣的新型燈泡售價(jià)為2英鎊，可持續(xù)使用60年。特點(diǎn)：

體積很小；是傳統(tǒng)鎢絲燈泡的照明效果的12倍；是當(dāng)前熒光節(jié)能燈泡照明效果的3倍。可以立即點(diǎn)明照亮；可持續(xù)點(diǎn)燃10萬小時(shí)，是當(dāng)前節(jié)能燈點(diǎn)燃時(shí)間的10倍。不閃爍；節(jié)能環(huán)保。3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管4．發(fā)光二極管3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管4．發(fā)光二極管太陽能LED交通警示燈LED裝飾燈發(fā)光二極管的檢測3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管4．發(fā)光二極管在汽車電路中發(fā)光二極管隨處可見，主要應(yīng)用在儀表指示信號(hào)燈或報(bào)警信號(hào)燈。比如液體液面過低，制動(dòng)蹄片過薄，制動(dòng)燈、尾燈、前照燈等燒壞時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管就會(huì)被接通而發(fā)光，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。用于高位剎車3.2二極管4．發(fā)光二極管浮子舌簧管開關(guān)式液位傳感器應(yīng)用電路

圓管狀軸內(nèi)裝有易磁化的強(qiáng)磁性材料制成的觸點(diǎn)，浮子內(nèi)嵌有永久磁鐵。當(dāng)液位低于規(guī)定值時(shí)，永久磁鐵接近舌簧管，磁感線從舌簧管中通過，舌簧管的觸點(diǎn)閉合，報(bào)警二極管發(fā)光，提示駕駛員液位已經(jīng)低于規(guī)定值。傳感器由樹脂軟管制成的軸和沿軸上下移動(dòng)環(huán)狀浮子(內(nèi)有永久磁鐵)組成。3.2二極管4．發(fā)光二極管浮子舌簧管開關(guān)式液位傳感器應(yīng)用電路

當(dāng)液位達(dá)到規(guī)定值時(shí)，浮子上升到規(guī)定位置，沒有磁感線通過舌簧管，在舌簧管本身的彈力作用下，舌簧管觸點(diǎn)打開，報(bào)警二極管熄滅，表示液位合乎要求。3.2二極管5．光敏二極管是一種能將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿拿舾行投O管。當(dāng)其被光照射時(shí)，它就會(huì)有電流通過，無光照射時(shí)無電流通過，利用該特性可以實(shí)現(xiàn)各種控制。如在光線照射的光敏二極管上加反向電壓，則反向電流就會(huì)通過。且電流強(qiáng)度的變化和照在光敏二極管的光線多少成比例。光敏二極管有普通光敏二極管、紅外光敏二極管等。汽車上的許多傳感器就是利用光敏二極管制成的。3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管5．光敏二極管3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管5．光敏二極管日照強(qiáng)度傳感器

日照強(qiáng)度傳感器可以把太陽的照射情況轉(zhuǎn)換成電流的變化，車內(nèi)自動(dòng)空調(diào)ECU對(duì)這種變化進(jìn)行檢測，來調(diào)節(jié)排風(fēng)量和排風(fēng)口溫度。光敏二極管作為光傳感器還被應(yīng)用到汽車燈光自動(dòng)控制器中，用來檢測車輛周圍亮暗程度。3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管5．光敏二極管如圖所示光敏二極管應(yīng)用于空調(diào)機(jī)光敏傳感器等。3.2.6二極管及其在汽車上的應(yīng)用3.2二極管5．光敏二極管電子自動(dòng)防眩目后視鏡

由一面特殊鏡子和兩個(gè)光敏二極管及電子控制器組成。電子控制器接收光敏二極管送來的前射光和后射光信號(hào)。當(dāng)燈光照射在車內(nèi)后視鏡上，如后面燈光強(qiáng)于前面燈光，電子控制器將輸出一個(gè)電壓到導(dǎo)電層上，該電壓改變鏡面電化層顏色，電壓越高，電化層顏色越深，此時(shí)即使再強(qiáng)的照射光照到后視鏡上，經(jīng)防眩目車內(nèi)后視鏡反射到駕駛員眼睛上則顯示暗光，不會(huì)耀眼。鏡面電化層使反射光根據(jù)