极管和晶体管修改好.ppt

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1、第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管第第 9 章章 二极管和晶体管二极管和晶体管第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管第第 9 章二极管和晶体管章二极管和晶体管9.1半导体的导电特性半导体的导电特性9.2二极管二极管9.3稳压二极管稳压二极管9.4晶体管晶体管9.5光电器件光电器件第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管本章要求：本章要求：本章要求：本章要求：一、理解一、理解一、理解一、理解PNPN结的单向导电性，晶体管的电流分配和结的单向导电性，晶体管的电流分配和结的

2、单向导电性，晶体管的电流分配和结的单向导电性，晶体管的电流分配和 电流放大作用；电流放大作用；电流放大作用；电流放大作用；二、了解二极管、稳压管和晶体管的基本构造、工二、了解二极管、稳压管和晶体管的基本构造、工二、了解二极管、稳压管和晶体管的基本构造、工二、了解二极管、稳压管和晶体管的基本构造、工 作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；三、会分析含有二极管的电路。三、会分析含有二极管的电路。三、会分析含有二极管的电路。三、会分析含有二极管的电路。第第第第9 9章章章章 二极管和晶体

3、管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管 学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。果。果。果。对电路进行分析计算

4、时，只要能满足技术指标，对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就不要过分追究精确的数值。就不要过分追究精确的数值。就不要过分追究精确的数值。就不要过分追究精确的数值。器件是非线性的、特性有分散性、器件是非线性的、特性有分散性、器件是非线性的、特性有分散性、器件是非线性的、特性有分散性、RC RC 的值有误的值有误的值有误的值有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法

5、。对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的目的在于应用。器件的目的在于应用。器件的目的在于应用。器件的目的在于应用。第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管9.1半导体的导电特性半导体的导电特性1.半导体半导体 导电能力介乎导体和绝缘体之间的物体。如：硅、锗

6、、硒以及大多数金属氧化物和硫化物都是半导体。2.半导体的导电能力与条件有关。半导体的导电能力与条件有关。利用有些半导体对温度的反应敏感特性可制得热敏电阻；有些半导体对光照的反应敏感特性可制得光敏电阻。第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管9.1 半导体的导电特性半导体的导电特性半导体的导电特性：半导体的导电特性：半导体的导电特性：半导体的导电特性：(可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。掺杂性掺杂性掺杂性掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某

7、些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变能力明显改变能力明显改变能力明显改变(可做成各种不同用途的半导可做成各种不同用途的半导可做成各种不同用途的半导可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、晶体管和晶闸管等）。体器件，如二极管、晶体管和晶闸管等）。体器件，如二极管、晶体管和晶闸管等）。体器件，如二极管、晶体管和晶闸管等）。光敏性：光敏性：光敏性：光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化 (可做可做可做可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光

8、敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等管、光敏三极管等管、光敏三极管等管、光敏三极管等)。热敏性：热敏性：热敏性：热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管 本征半导体本征半导体 完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体

9、，称为本征半导体。半导体。半导体。半导体。晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构共价健共价健共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为价电子价电子价电子价电子。Si Si Si Si价电子价电子第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管 Si Si Si Si价电子价电子 价电子在获得一定能量价电子在获得一定能量价电子在获得一定能量价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，（温度升

10、高或受光照）后，（温度升高或受光照）后，（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成即可挣脱原子核的束缚，成即可挣脱原子核的束缚，成即可挣脱原子核的束缚，成为为为为自由电子自由电子自由电子自由电子（带负电），同（带负电），同（带负电），同（带负电），同时共价键中留下一个空位，时共价键中留下一个空位，时共价键中留下一个空位，时共价键中留下一个空位，称为称为称为称为空穴空穴空穴空穴（带正电）（带正电）（带正电）（带正电）。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。空穴空穴自由电子自由电子自由电子和自由电子和自由电

11、子和自由电子和空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流两部分电流两部分电流两部分电流:(1)(1)自由电子作定向运动自由电子作定向运动自由电子作定向运动自由电子作定向运动 所形成的所形成的所形成的所形成的电子电流。电子电流。电子

12、电流。电子电流。(2)(2)仍被原子核束缚的仍被原子核束缚的仍被原子核束缚的仍被原子核束缚的价电子价电子价电子价电子(注意：不是自由电子注意：不是自由电子注意：不是自由电子注意：不是自由电子)递补空穴所形成的递补空穴所形成的递补空穴所形成的递补空穴所形成的空穴电流。空穴电流。空穴电流。空穴电流。半导体导电方式的最大特点半导体导电方式的最大特点半导体导电方式的最大特点半导体导电方式的最大特点，即半导体和金属，即半导体和金属，即半导体和金属，即半导体和金属在导电原理上的在导电原理上的在导电原理上的在导电原理上的本质本质本质本质区别：同时存在着区别：同时存在着区别：同时存在着区别：同时存在着电子导电

13、电子导电电子导电电子导电和和和和空穴导电空穴导电空穴导电空穴导电。第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管注意：注意：注意：注意：(1)(1)本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；其导电性能很差；其导电性能很差；其导电性能很差；(2)(2)温度愈高，温度愈高，温度愈高，温度愈高，载流子的数目愈多载流子的数目愈多载流子的数目愈多载流子的数目愈多,半导体的导电性能半导体的导电性能半导体的导电性能半导体的导电性能也就愈好。也就愈好。也就愈好。也就愈好。所以，温度对半导体器件性能

14、影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。本征半导体中的自由电子和本征半导体中的自由电子和本征半导体中的自由电子和本征半导体中的自由电子和空穴总是成对出现，空穴总是成对出现，空穴总是成对出现，空穴总是成对出现，同时又不断复合。载流子的数量取决于环境温度高低。同时又不断复合。载流子的数量取决于环境温度高低。同时又不断复合。载流子的数量取决于环境温度高低。同时又不断复合。载流子的数量取决于环境温度高低。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，在一定温度下，载流子的产生和复

15、合达到动态平衡，在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。半导体中载流子便维持一定的数目。半导体中载流子便维持一定的数目。半导体中载流子便维持一定的数目。第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管9.1.2 N型半导体和型半导体和 P 型半导体型半导体 掺杂后自由电子数目掺杂后自由电子数目掺杂后自由电子数目掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电大量增加，自由电子导电大量增加，自由电子导电大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体电

16、方式，称为电子半导体电方式，称为电子半导体电方式，称为电子半导体或或或或N N型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。纯净半导体中掺纯净半导体中掺纯净半导体中掺纯净半导体中掺入适量五价元素入适量五价元素入适量五价元素入适量五价元素(如磷等如磷等如磷等如磷等)Si Si Si Sip+多余多余电子电子磷原子磷原子在常温下即可在常温下即可变为自由电子变为自由电子失去一个失去一个电子变为电子变为正离子正离子 在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂质半导体。形成杂质半导体。

17、形成杂质半导体。形成杂质半导体。在在在在N N 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中自由电子自由电子自由电子自由电子是多数载流子，空穴是少数载是多数载流子，空穴是少数载是多数载流子，空穴是少数载是多数载流子，空穴是少数载流子。流子。流子。流子。动画动画第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管9.1.2 N型半导体和型半导体和 P 型半导体型半导体 掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导加，空穴导电成为这种半导加，空穴导电成为这种半导加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为空体的主

18、要导电方式，称为空体的主要导电方式，称为空体的主要导电方式，称为空穴半导体或穴半导体或穴半导体或穴半导体或 P P型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。在纯净半导体中掺入在纯净半导体中掺入在纯净半导体中掺入在纯净半导体中掺入适量三价元素适量三价元素适量三价元素适量三价元素(如硼如硼如硼如硼等等等等)Si Si Si Si 在在在在 P P 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中空穴是空穴是空穴是空穴是多数载流子，自由电子是少数多数载流子，自由电子是少数多数载流子，自由电子是少数多数载流子，自由电子是少数载流子。载流子。载流子。载流子。B硼原子硼原子接受一个接受一个接受一个接受一个电子变为电

19、子变为电子变为电子变为负离子负离子负离子负离子空穴空穴动画动画 (注意点注意点注意点注意点)无论无论无论无论N N型或型或型或型或P P型半导体，整体上电量平型半导体，整体上电量平型半导体，整体上电量平型半导体，整体上电量平衡，对外不显电性衡，对外不显电性衡，对外不显电性衡，对外不显电性(不带静电不带静电不带静电不带静电)。第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管1 PN结的形成结的形成 采用适当工艺把采用适当工艺把采用适当工艺把采用适当工艺把P P型半导体和型半导体和型半导体和型半导体和N N型半导体做在型半导体做在型半导体做在型半导体做在同一基片上，

20、使同一基片上，使同一基片上，使同一基片上，使P P型半导体与型半导体与型半导体与型半导体与N N型半导体之间形成型半导体之间形成型半导体之间形成型半导体之间形成一个交界面。由于两种半导体中载流子种类和浓度一个交界面。由于两种半导体中载流子种类和浓度一个交界面。由于两种半导体中载流子种类和浓度一个交界面。由于两种半导体中载流子种类和浓度的差异，将产生的差异，将产生的差异，将产生的差异，将产生载流子的相对扩散运动载流子的相对扩散运动载流子的相对扩散运动载流子的相对扩散运动，即，即，即，即P P区的区的区的区的空穴向空穴向空穴向空穴向N N区扩散，在区扩散，在区扩散，在区扩散，在P P区界面附近因失

21、去空穴而区界面附近因失去空穴而区界面附近因失去空穴而区界面附近因失去空穴而留留留留下带负电的离子下带负电的离子下带负电的离子下带负电的离子；同时，；同时，；同时，；同时，N N区的自由电子也向区的自由电子也向区的自由电子也向区的自由电子也向P P区区区区扩散，在扩散，在扩散，在扩散，在N N区界面附近区界面附近区界面附近区界面附近留下带正电的离子留下带正电的离子留下带正电的离子留下带正电的离子。9.1.3PN 结及其单向导电性结及其单向导电性第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管1 PN结的形成结的形成 这些不能移动的带电离子在交界面两侧形成空这些不能

22、移动的带电离子在交界面两侧形成空这些不能移动的带电离子在交界面两侧形成空这些不能移动的带电离子在交界面两侧形成空间电荷区，这就是间电荷区，这就是间电荷区，这就是间电荷区，这就是PNPN结结结结。多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型半导体+动画动画第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管1 PN结的形成结的形成 因两种多数载流子浓度差相互扩散而形成的电因两种多数载流子浓度差相互扩散而形成的电因两种多数载流子浓度差相互扩散而形成的电因两种多数

23、载流子浓度差相互扩散而形成的电流叫做流叫做流叫做流叫做扩散电流扩散电流扩散电流扩散电流。扩散电流方向：扩散电流方向：扩散电流方向：扩散电流方向：正电荷多子的移动方向。正电荷多子的移动方向。正电荷多子的移动方向。正电荷多子的移动方向。多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型半导体+动画动画第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管1 PN结的形成结的形成 空间电荷区在空间电荷区在空间电荷区在空间电荷区在N N区一侧是正电荷区，在区一侧是正电荷区，

24、在区一侧是正电荷区，在区一侧是正电荷区，在P P区一侧是区一侧是区一侧是区一侧是负电荷区，因此在负电荷区，因此在负电荷区，因此在负电荷区，因此在PNPN结内部存在一个内电场，其方向结内部存在一个内电场，其方向结内部存在一个内电场，其方向结内部存在一个内电场，其方向是从带正电的是从带正电的是从带正电的是从带正电的N N区指向带负电的区指向带负电的区指向带负电的区指向带负电的P P区。区。区。区。多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型半导体+动画动画第第第第9 9章章章章 二极管和晶

25、体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管1 PN结的形成结的形成 内电场内电场内电场内电场一方面会阻碍多数载流子的扩散运动一方面会阻碍多数载流子的扩散运动一方面会阻碍多数载流子的扩散运动一方面会阻碍多数载流子的扩散运动，即，即，即，即阻止阻止阻止阻止P P区的空穴向区的空穴向区的空穴向区的空穴向N N区扩散和区扩散和区扩散和区扩散和N N区的自由电子向区的自由电子向区的自由电子向区的自由电子向P P区扩区扩区扩区扩散。散。散。散。另一方面它对少数载流子的作用却正好相反，它另一方面它对少数载流子的作用却正好相反，它另一方面它对少数载流子的作用却正好相反，它另一方面它对少数载流子的作用却正好

26、相反，它推动少数载流子越过空间电荷区推动少数载流子越过空间电荷区推动少数载流子越过空间电荷区推动少数载流子越过空间电荷区，即把，即把，即把，即把P P区的自由电区的自由电区的自由电区的自由电子推向子推向子推向子推向N N区；把区；把区；把区；把N N区的空穴推向区的空穴推向区的空穴推向区的空穴推向P P区。区。区。区。少数载流子在内电场作用下的这种运动少数载流子在内电场作用下的这种运动少数载流子在内电场作用下的这种运动少数载流子在内电场作用下的这种运动称为漂移称为漂移称为漂移称为漂移运动运动运动运动。漂移运动所形成的电流称为。漂移运动所形成的电流称为。漂移运动所形成的电流称为。漂移运动所形成的

27、电流称为漂移电流漂移电流漂移电流漂移电流。漂移电流方向漂移电流方向漂移电流方向漂移电流方向：正电荷少子的移动方向。：正电荷少子的移动方向。：正电荷少子的移动方向。：正电荷少子的移动方向。第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管1 PN结的形成结的形成多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型半导体 内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使

28、空间电荷区变宽。电荷区变宽。电荷区变宽。电荷区变宽。扩散的结果使扩散的结果使空间电荷区变窄。空间电荷区变窄。在一定条件在一定条件在一定条件在一定条件下，扩散和漂下，扩散和漂下，扩散和漂下，扩散和漂移运动最终达移运动最终达移运动最终达移运动最终达到动态平衡，到动态平衡，到动态平衡，到动态平衡，PNPN结处于相对结处于相对结处于相对结处于相对稳定的状态。稳定的状态。稳定的状态。稳定的状态。空间电荷区的空间电荷区的空间电荷区的空间电荷区的厚度固定不变。厚度固定不变。厚度固定不变。厚度固定不变。+动画动画形成空间电荷区形成空间电荷区第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极

29、管和晶体管2 PN结的单向导电性结的单向导电性 1).PN 1).PN 结加正向电压结加正向电压结加正向电压结加正向电压（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场IF 内电场内电场内电场内电场被削弱，多被削弱，多被削弱，多被削弱，多子的扩散加子的扩散加子的扩散加子的扩散加强，形成较强，形成较强，形成较强，形成较大的扩散电大的扩散电大的扩散电大的扩散电流。流。流。流。PN PN 结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，PNPN结变窄，正向电流较结变窄，正向电流较结变窄，正向电流较结变窄，正向电流较大，正向电阻

30、较小，大，正向电阻较小，大，正向电阻较小，大，正向电阻较小，PNPN结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。内电场内电场PN+动画动画+第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管PN PN 结变宽结变宽结变宽结变宽2).PN 2).PN 结加反向电压（反向偏置）结加反向电压（反向偏置）结加反向电压（反向偏置）结加反向电压（反向偏置）外电场外电场外电场外电场 内电场被内电场被加强，少子的加强，少子的漂移加强，由漂移加强，由于少子数量很于少子数量很少，形成很小少，形成很小的反向电流。的反向电流。IR P P接负、接负、接负、接负、N N

31、接正接正接正接正 动画动画+PN PN 结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，外电场与内电场的方向外电场与内电场的方向外电场与内电场的方向外电场与内电场的方向 一一一一致，使内电场的作用加强，致，使内电场的作用加强，致，使内电场的作用加强，致，使内电场的作用加强，PNPN结变宽。由于常温下结变宽。由于常温下结变宽。由于常温下结变宽。由于常温下少数载流子数量很少，因此一般情况下反向电流很小，少数载流子数量很少，因此一般情况下反向电流很小，少数载流子数量很少，因此一般情况下反向电流很小，少数载流子数量很少，因此一般情况下反向电流很小，即即即即PNPN结的反向电阻很大，结的

32、反向电阻很大，结的反向电阻很大，结的反向电阻很大，PNPN结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。内电场内电场内电场内电场P PN N+第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管 综上所述，综上所述，综上所述，综上所述，PNPN结具有单向导电性。结具有单向导电性。结具有单向导电性。结具有单向导电性。即即即即PNPN结加正结加正结加正结加正向电压时，正向电阻很小，向电压时，正向电阻很小，向电压时，正向电阻很小，向电压时，正向电阻很小，PNPN结导通，可形成较大结导通，可形成较大结导通，可形成较大结导通，可形成较大的正向电流；而的正向电

33、流；而的正向电流；而的正向电流；而PNPN结加反向电压时，反向电阻很大，结加反向电压时，反向电阻很大，结加反向电压时，反向电阻很大，结加反向电压时，反向电阻很大，PNPN结截止，所以反向电流基本为零。结截止，所以反向电流基本为零。结截止，所以反向电流基本为零。结截止，所以反向电流基本为零。注意：注意：注意：注意：二极管、晶体管等二极管、晶体管等二极管、晶体管等二极管、晶体管等 半导体器件的工作特半导体器件的工作特半导体器件的工作特半导体器件的工作特性都是以性都是以性都是以性都是以PNPN结的单向导电性为基础的。结的单向导电性为基础的。结的单向导电性为基础的。结的单向导电性为基础的。第第第第9

34、9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管9.2 二极管二极管9.2.1 基本结构基本结构(a)(a)点接触型点接触型点接触型点接触型(b)(b)面接触型面接触型面接触型面接触型 结面积小、结面积小、结面积小、结面积小、结电容小、正结电容小、正结电容小、正结电容小、正向电流小。用向电流小。用向电流小。用向电流小。用于检波和变频于检波和变频于检波和变频于检波和变频等高频电路。等高频电路。等高频电路。等高频电路。结面积大、结面积大、结面积大、结面积大、正向电流大、正向电流大、正向电流大、正向电流大、结电容大，用结电容大，用结电容大，用结电容大，用于工频大电流于工频大电流于

35、工频大电流于工频大电流整流电路。整流电路。整流电路。整流电路。(c)(c)平面型平面型平面型平面型 用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。PNPN结结面积可大可结结面积可大可结结面积可大可结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。小，用于高频整流和开关电路中。小，用于高频整流和开关电路中。小，用于高频整流和开关电路中。第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管9.2二极管二极管9.2.1基本结构基本结构阴极引线阴极引线阳极引线阳极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层P型硅型硅N型硅型硅(c)平面型平面

36、型金属触丝金属触丝阳极引线阳极引线N型锗片型锗片阴极引线阴极引线外壳外壳(a )点接触型点接触型铝合金小球铝合金小球N型硅型硅阳极引线阳极引线PN结结金锑合金金锑合金底座底座阴极引线阴极引线(b )面接触型面接触型图图 1 12 半导体二极管的结构和符号半导体二极管的结构和符号 阴极阴极阳极阳极(d )符号符号D第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管9.2.2 伏安特性伏安特性硅管硅管硅管硅管0.5V,0.5V,锗管锗管锗管锗管0 0.1V.1V。反向击穿反向击穿电压电压U(BR)导通压降导通压降导通压降导通压降 外加电压大于死外加电压大于死外加电压大

37、于死外加电压大于死区电压二极管才能导区电压二极管才能导区电压二极管才能导区电压二极管才能导通。通。通。通。外加电压大于反向外加电压大于反向外加电压大于反向外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，击穿电压二极管被击穿，击穿电压二极管被击穿，击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。失去单向导电性。失去单向导电性。失去单向导电性。正向特性正向特性正向特性正向特性反向特性反向特性特点：非线性特点：非线性特点：非线性特点：非线性硅管硅管硅管硅管0 0 0 0.60.8V.60.8V锗锗锗锗管管管管0 0.2.20.3V0.3VUI死区电压死区电压死区电压死区电压PN+PN+反向电流反向电流反向电流反向电流在

38、一定电压在一定电压在一定电压在一定电压范围内保持范围内保持范围内保持范围内保持常数。常数。常数。常数。第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管I/mAU/V0.20.4 25 50510150.010.02锗管的伏安特性锗管的伏安特性0锗管死区电压为锗管死区电压为 0.1V，导通时的正向压降为导通时的正向压降为 0.2 0.3 V。第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管9.2.3 主要参数主要参数1.1.最大整流电流最大整流电流最大整流电流最大整流电流 I IOMOM 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向二

39、极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。平均电流。平均电流。平均电流。2.2.反向工作峰值电压反向工作峰值电压反向工作峰值电压反向工作峰值电压U URWMRWM 指二极管不被击穿所容许的最高反向电压，一般指二极管不被击穿所容许的最高反向电压，一般指二极管不被击穿所容许的最高反向电压，一般指二极管不被击穿所容许的最高反向电压，一般是二极管反向击穿电压是二极管反向击穿电压是二极管反向击穿电压是二极管反向击穿电压U UBRBR的一半或三分之二。二极的一半或三分之二。二极的一半或三分之二。二极的一半或三分之二

40、。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。3.3.反向峰值电流反向峰值电流反向峰值电流反向峰值电流I IRMRM 指二极管在常温下承受反向工作峰值时的反向电指二极管在常温下承受反向工作峰值时的反向电指二极管在常温下承受反向工作峰值时的反向电指二极管在常温下承受反向工作峰值时的反向电流值。反向电流大，说明管子的单向导电性差，流值。反向电流大，说明管子的单向导电性差，流值。反向电流大，说明管子的单向导电性差，流值。反向电流大，说明管子的单向导电性差，I IRMRM受温

41、度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小电流较小电流较小电流较小，锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。百倍。百倍。百倍。第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管二极管的单向导电性的单向导电性 1.1.二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴二极管加正向

42、电压（正向偏置，阳极接正、阴二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负极接负极接负极接负 ）时，）时，）时，）时，二极管处于正向导通状态，二极管正二极管处于正向导通状态，二极管正二极管处于正向导通状态，二极管正二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。向电阻较小，正向电流较大。向电阻较小，正向电流较大。向电阻较小，正向电流较大。2.2.二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正极接正极接正极接正 ）时，）时，）时，）时，二极管处于反向截止状态，二极管反

43、二极管处于反向截止状态，二极管反二极管处于反向截止状态，二极管反二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。向电阻较大，反向电流很小。向电阻较大，反向电流很小。向电阻较大，反向电流很小。3.3.3.3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。去单向导电性。去单向导电性。去单向导电性。4.4.4.4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温

44、度愈高反向电流愈大。向电流愈大。向电流愈大。向电流愈大。第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管 二极管电路分析举例二极管电路分析举例二极管电路分析举例二极管电路分析举例 定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止否则，正向管压降否则，正向管压降否则，正向管压降否则，正向管压降硅硅硅硅0 0 0 0.60.7V.60.7V锗锗锗锗0 0.2.20.3V0.3V 分析方法分析方法分析方法分析方法：将二极管将二极管将二极管将二极管断开断开断开断开，分析二极管两端电位，分析二极管两端电位，分析二极管两端电位，分析二极管两端电位

45、的高低或所加电压的高低或所加电压的高低或所加电压的高低或所加电压U UD D的正负。的正负。的正负。的正负。若若若若 V V阳阳阳阳 VV阴阴阴阴或或或或 U UD D为正为正为正为正(正向偏置正向偏置正向偏置正向偏置 )，二极管导通，二极管导通，二极管导通，二极管导通若若若若 V V阳阳阳阳 VVV阴阴阴阴 二极管导通二极管导通二极管导通二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，U UABAB=6V6V否则，否则，否则，否则，U UABAB低于低于低于低于6V6V一个管压降，为一个管压降，为一个管

46、压降，为一个管压降，为6.36.3或或或或6.7V6.7V例例1：取取取取 B B 点作参考点，点作参考点，点作参考点，点作参考点，断开二极管，分析二断开二极管，分析二断开二极管，分析二断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电极管阳极和阴极的电极管阳极和阴极的电极管阳极和阴极的电位。位。位。位。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。D6V12V3k BAUAB+第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一

47、起取取取取 B B 点作参考点，断开二极点作参考点，断开二极点作参考点，断开二极点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极管，分析二极管阳极和阴极管，分析二极管阳极和阴极管，分析二极管阳极和阴极的电位。的电位。的电位。的电位。V V1 1阳阳阳阳 =6 V6 V，V V2 2阳阳阳阳=0 V=0 V，V V1 1阴阴阴阴 =V V2 2阴阴阴阴=12 V12 VU UD1D1=6V=6V，U UD2D2=12V=12V U UD2D2 U UD1D1 D D2 2 优先导通，优先导通，优先导通，优先导通，D D1 1截止。截止。截止。截止。若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管

48、可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，U UABAB =0 V=0 V例例2:D D1 1承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为6 V6 V流过流过流过流过 D D2 2 的电流为的电流为的电流为的电流为求：求：求：求：U UABAB 在这里，在这里，在这里，在这里，D D2 2 起钳位作用，起钳位作用，起钳位作用，起钳位作用，D D1 1起隔离作用。起隔离作用。起隔离作用。起隔离作用。BD16V12V3k AD2UAB+第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管 例例 3 在在图图中中，输输入入电电

49、位位 VA=+3 V，VB=0 V，电电阻阻 R 接负电源接负电源 12 V。求输出端电位。求输出端电位 VY。解解 因因为为 VA 高高于于 VB，所所以以 DA 优优先先导导通通。如如果果二二极极管管的的正正向向压压降降是是 0.3 V，则则 VY=+2.7 V。当当 DA 导导通通后后，DB 因因反反偏而截止。偏而截止。在在这这里里，DA 起起钳钳位位作作用用，将输出端电位钳制在将输出端电位钳制在+2.7 V。二二极极管管的的应应用用范范围围很很广广,主主要要都都是是利利用用它它的的单单向向导导电电性性。它它可可用用作作整整流流、检检波波、限限幅幅、元元件件保保护护以以及及在在数数字字电

50、电路路中中作作为为开关开关元件。元件。DA 12VYVAVBDBR第第第第9 9章章章章 二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管二极管和晶体管u ui i 8V 8V，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路 u uo o=8V=8V u ui i 8V 8V，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路 u uo o=u ui i已知：已知：已知：已知：二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出 u uo o 波形。波形。波形。波形。8V8