半导体二极管及其应用习题解答

第1章半导体二极管及其基本电路

教学内容与要求

本章介绍了半导体基础知识、半导体二极管及其基本应用和几种特殊二极管。教学内容与教学要求如表所示。要求正确理解杂质半导体中载流子的形成、载流子的浓度与温度的关系以及PN结的形成过程。主要掌握半导体二极管在电路中的应用。

表第1章教学内容与要求

内容提要

1.2.1半导体的基础知识

1．本征半导体

高度提纯、结构完整的半导体单晶体叫做本征半导体。常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。自由电子和空穴是成对出现的，称为电子空穴对，它们的浓度相等。

本征半导体的载流子浓度受温度的影响很大，随着温度的升高，载流子的浓度基本按指数规律增加。但本征半导体中载流子的浓度很低，导电能力仍然很差，2．杂质半导体

(1) N型半导体本征半导体中，掺入微量的五价元素构成N型半导体，N型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴。N型半导体呈电中性。

(2) P型半导体本征半导体中，掺入微量的三价元素构成P型半导体。P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。P型半导体呈电中性。

在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度，掺入杂质越多，多子浓度就越大。而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。

1.2.2 PN结及其特性

1．PN 结的形成

在一块本征半导体上，通过一定的工艺使其一边形成N 型半导体，另一边形成P 型半导体，在P 型区和N 型区的交界处就会形成一个极薄的空间电荷层，称为PN 结。PN 结是构成其它半导体器件的基础。 2．PN 结的单向导电性

PN 结具有单向导电性。外加正向电压时，电阻很小，正向电流是多子的扩散电流，数值很大，PN 结导通；外加反向电压时，电阻很大，反向电流是少子的漂移电流，数值很小，PN 结几乎截止。 3. PN 结的伏安特性

PN 结的伏安特性： )1(T

S -=U U e I I

式中，U 的参考方向为P 区正，N 区负，I 的参考方向为从P 区指向N 区；I S 在数值上等于反向饱和电流；U T =KT /q ，为温度电压当量，在常温下，U T ≈26mV。

(1) 正向特性 0>U 的部分称为正向特性，如满足UU T ，则T

S U U e I I ≈，PN 结的

正向电流I 随正向电压U 按指数规律变化。

(2) 反向特性 0>，则S I I -≈，反向电流与反向电压的大小基本无关。

(3) 击穿特性 当加到PN 结上的反向电压超过一定数值后，反向电流急剧增加，这种现象称为PN 结反向击穿，击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。 4. PN 结的电容效应

PN 结的结电容C J 由势垒电容C B 和扩散电容C D 组成。C B 和C D 都很小，只有在信号频率较高时才考虑结电容的作用。当PN 结正向偏置时，扩散电容C D 起主要作用，当PN 结反向偏置时，势垒电容C B 起主要作用。 1.2.3 半导体二极管

1. 半导体二极管的结构和类型

半导体二极管是由PN结加上电极引线和管壳组成。

二极管种类很多，按材料来分，有硅管和锗管两种；按结构形式来分，有点接触型、面接触型和硅平面型几种。

2. 半导体二极管的伏安特性

半导体二极管的伏安特性是指二极管两端的电压u D和流过二极管的电流i D之间的关系。它的伏安特性与PN结的伏安特性基本相同，但又有一定的差别。在近似分析时，可采用PN结的伏安特性来描述二极管的伏安特性。

3. 温度对二极管伏安特性的影响

温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，温度每升高1o C，PN结的正向压降约减小（2~）mV。

二极管的反向特性曲线随温度的升高将向下移动。当温度每升高10 o C左右时，反向饱和电流将加倍。

4. 半导体二极管的主要参数

二极管的主要参数有：最大整流电流I F；最高反向工作电压U R；反向电流I R；最高工作频率f M等。由于制造工艺所限，即使同一型号的管子，参数也存在一定的分散性，因此手册上往往给出的是参数的上限值、下限值或范围。

5. 半导体二极管的模型

常用的二极管模型有以下几种：

(1) 理想模型: 理想二极管相当于一个开关。当外加正向电压时，二极管导通，正向压降u D为零，相当于开关闭合；当外加反向电压时，二极管截止，反向电流i R 为零，相当于开关断开。

(2) 恒压源模型: 当二极管外加正向电压等于或大于导通电压U on时，二极管导

通，二极管两端电压降为U on ；当外加电压小于U on 时，二极管截止，反向电流为零。

(3) 折线模型: 当二极管外加正向电压大于U on 后其电流i D 与电压u D 成线性关系，直线斜率为1/r D ；当二极管外加正向电压小于U on 时，二极管截止，反向电流为零。

(4) 微变信号模型: 如果在二极管电路中，除直流信号外，还有微变信号，则对微变信号可将二极管等效成一个电阻r d ，其值与静态工作点有关，即DQ T d /I U r 。 6．半导体二极管的应用

(1) 限幅：利用二极管的单向导电性将输出信号幅度限定在一定的范围内，亦即当输入电压超过或低于某一参考值后，输出电压将被限制在某一电平（称作限幅电平），且再不随输入电压变化。

(2) 整流：正弦交流电压变换为单向脉动电压。 1.2.3 特殊二极管 1．稳压二极管 (1) 稳压原理

稳压管是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管。利用PN 结的反向击穿特性来实现稳定电压的，正常使用时工作在反向击穿状态。当反向电压达到击穿电压U Z 后，流过管子的反向电流会急剧增加，即使通过稳压管的反向电流在较大范围内变化，管子两端的反向击穿电压几乎不变，表现出很好的稳压特性。

(2) 主要参数

稳压管的主要参数有：稳定电压U Z ，稳定电流I Z ，最大耗散功率P CM 和最大工作电流I Zmax ，动态电阻r z 和稳定电压的温度系数α。

(3) 稳压电路

稳压管正常稳压必须满足两个条件：一是必须工作在反向击穿状态（利用正向

特性稳压除外）；二是流过稳压管的电流要在最小稳定电流I Zmin和最大稳定电流I Zmax

之间。

2. 其它特殊二极管

发光二极管：通以电流时，能发出光来。

光电二极管：将光能转换成电能，它的反向电流与光照强度成正比。

变容二极管：结电容的大小能灵敏地随反向偏压而变化。

自测题

判断下列说法是否正确，用“√”和“”表示判断结果填入空内

1. 半导体中的空穴是带正电的离子。（）

2. 温度升高后，本征半导体内自由电子和空穴数目都增多，且增量相等。（）

3. 因为P型半导体的多子是空穴，所以它带正电。（）

4. 在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。（）

5. PN结的单向导电性只有在外加电压时才能体现出来。（）

选择填空

1. N型半导体中多数载流子是 A ；P型半导体中多数载流子是 B 。

A．自由电子 B．空穴

2. N型半导体 C ；P型半导体 C 。

A．带正电 B．带负电 C．呈电中

性

3. 在掺杂半导体中，多子的浓度主要取决于 B ，而少子的浓度则受 A 的影响很大。

A．温度 B．掺杂浓度 C．掺杂工艺 D．晶体缺

陷

4. PN结中扩散电流方向是 A ；漂移电流方向是 B 。

A．从P区到N区 B．从N区到P区

5. 当PN结未加外部电压时，扩散电流 C 飘移电流。

A．大于 B．小于 C．等于

6. 当PN结外加正向电压时，扩散电流 A 漂移电流，耗尽层 E ；当PN结外加反向电压时，扩散电流 B 漂移电流，耗尽层 D 。

A．大于 B．小于 C．等于 D．变宽 E．变窄 F．不变

7. 二极管的正向电阻 B ，反向电阻 A 。

A．大 B．小

8. 当温度升高时，二极管的正向电压 B ，反向电流 A 。

A．增大 B．减小 C．基本不变

9. 稳压管的稳压区是其工作在 C 状态。

A．正向导通 B．反向截止 C．反向击穿

有A、B、C三个二极管，测得它们的反向电流分别是2?A、0.5?A、5?A；在外加相同的正向电压时，电流分别为10mA、 30mA、15mA。比较而言，哪个管子的性能最好

试求图所示各电路的输出电压值U O，设二极管的性能理想。

（a）（b）（c）

（d ） （e ） （f ）

图

在图所示电路中，已知输入电压u i =5sint （V ），设二极管的导通电压U on =。分别画出它们的输出电压波形和传输特性曲线u o =f （u i ）。

（a ） （b ） （c ）

图

有两个硅稳压管，VD Z1、VD Z2的稳定电压分别为6V 和8V ，正向导通电压为，稳定电流是5mA 。求图各个电路的输出电压U O 。

（a ） （b ） （c ） （d ） （e ） （f ）

图

1.7

已知稳压管的稳定电压U Z =6V ，最小稳定电流I Zmin =5mA ，最大功耗P ZM =150mW 。

试求图所示电路中限流电阻R 的取值范围。

稳压管稳压电路如图所示，稳压管的稳定电压U Z =8V ，动态电阻r z 可以忽略，

U I =20V 。试求：⑴ U O 、I O 、I 及I Z 的值。

⑵ 当U I 降低为15V 时的U O 、I O 、I 及I Z 的值。

图 图

【解】： 1.× 2.√ 3.× 4. √ 5.√

【解】： 、B 、C 、A 、B 、E 、B 、D 、A 、A

【解】：二极管在外加相同的正向电压下电流越大，其正向电阻越小；反向电流越小，其单向导电性越好。所以B 管的性能最好。

【解】：二极管电路，通过比较二极管两个电极的电位高低判断二极管工作在导通还是截止状态。方法是先假设二极管断开，求出二极管阳极和阴极电位，

电路中只有一个二极管：若阳极电位高于阴极电位（或二极管两端电压大于其导通电压U on），二极管正偏导通，导通时压降为0（对于理想二极管）或U on（对于恒压源模型的二极管）；若阳极电位低于阴极电位（或二极管两端电压小于其导通电压U on），二极管反偏截止，流过二极管的电流为零。

如果电路中有两个二极管：若一个正偏，一个反偏，则正偏的导通，反偏的截止；若两个都反偏，则都截止；若两个都正偏，正偏电压大的优先导通，进而再判断另一只二极管的工作状态。

图(a)二极管VD导通，U O=5V

图(b) 二极管VD导通，U O= 7V

图二极管VD截止，U O= 1V

图(d) 二极管VD

1导通，VD

2

截止，U O=0V

图(e) 二极管VD

1截止，VD

2

导通，U O= 9V

图(f) 二极管VD导通，U O=0V

【解】：在（a）图所示电路中，当二极管断开时，二极管两端的电压U VD=u i。当U VD U on，即u i时，二极管导通，输出电压u o=u i；当U VD U on，即u i时，二极管截止，输出电压u o=0。输出电压的波形如图解（a）1所示，传输特性如图解（a）2所示。

在（b）图所示电路中，当二极管断开时，二极管两端的电压U VD=u i。当U VD U on，即u i时，二极管导通，输出电压u o= ；当U VD U on，即u i时，二极管截止，输出电压u o=u i。输出电压的波形如图解（b）1所示，传输特性如图解（b）2所示。

在（c）图所示电路中，当u i时，二极管VD1导通，输出电压u o=；当u i时，二

极管VD

2

导通，输出电压u o=；当u i时，VD1、VD2都截止，输出电压u o=u i。输出电压的波形如图解（c）1所示，传输特性如图解（c）2所示。

【解】：图a U O=6V+8V=14V；图b U O=6V+=；图c U O=+=；图d U O=；图e U O=；

图f U O =6V 。

图解（a ）1 图解（b ）1 图解（c ）1

i /V

i /V

i /V

图解（a ）2 图解（b ）2 图解（c ）2

【解】：由题可知稳压管的最大稳定电流6

150

Z ZM Zm ax =

=

U P I mA=25mA 流过稳压管的电流I Z 应满足：Zm ax

Z Zm in I I I <<，又因为：R

R U U I V

6V 15Z I Z -=-=

，由

此可得限流电阻R 的取值范围：R

【解】：（1）由于V 8V 10V 202

22

I L L >=?+=+U R R R ,稳压管处于稳压状态。故

（2）由于

V 8V 5.7V 152

22

I L L <=?+=+U R R R ，稳压管没有击穿不能稳压，所以

I Z =0

习题

在图所示电路图中，试求下列几种情况下输出端Y 点的电位及流过各元件的电流。⑴U A =U B =0V ；⑵U A =3V ，U B =0V 。设二极管的导通电压U on =。

分析图所示电路中各二极管的工作状态，试求下列几种情况下输出端Y 点的电位及流过各元件的电流。⑴U A =U B =0V ；⑵U A =5V ，U B =0V ；⑶U A =U B =5V 。二极管的导通电压U on =。

图 图

在图所示电路中，已知u i =10sint （V ），二极管的性能理想。分别画出它们的输入、输出电压波形和传输特性曲线u o =f （u i ）。

（a ） （b ） （c ）

图

图解（a）1 图解（b）1 图解（c）1 图解（a）2 图解（b）2 图解（c）2图所示为一限幅电路，输入电压u i=10sint（V），试画出输出电压的波形和

传输特性曲线。设VD

1、VD

2

的性能均理想。

图图解 (a)

电路如图所示。输入电压u i=10sint（mV），二极管的导通电压U on=，电容C 对交流信号的容抗可忽略不计。试计算输出电压的交流分量。

图图解图所示稳压管稳压电路中，稳压管的稳定电压U Z=6V，最小稳定电流I Zmin=5mA，最大功耗P ZM=125mW。限流电阻R=1k，负载电阻R L=500。

⑴分别计算输入电压U I为12V、35V三种情况下输出电压U o的值。

⑵若输入电压U I=35V时负载开路，则会出现什么现象为什么

图

图所示的稳压管稳压电路中，如果稳压管选用2DW7B，已知其稳定电压U Z=6V，最大稳定电流I Zmax=30mA，最小稳定电流I Zmin=10mA，限流电阻R=200。

⑴假设负载电流I L=15mA，则允许输入电压的变化范围为多大才能保证稳压电路正常工作

⑵假设给定输入直流电压U I=13V，则允许负载电流I L的变化范围为多大

⑶如果负载电流也在一定范围变化，设I L=10~15mA，此时输入直流电压U I的最大允许变化范围为多大

【解】：（1）二极管VD

1和VD

2

均承受正向电压，且正向电压相等，都导通。所以

输出端Y点电位：U Y=U on=。流过二极管VD1和VD2的电流：

mA 65.4k Ω

1V

7.0V 1021VD2VD1=-=

=I I

（2）二极管VD 1和VD 2均承受正向电压，但VD 2承受的正向电压大，VD 2优先导通。所以输出端Y 点电位：U Y =U on =。将VD 1钳制在截止状态。流过二极管VD 1的电流0VD1=I ，流过二极管VD 2的电流mA 3.9k Ω

1V

7.0V 10VD2=-=

I

【解】：（1）二极管VD 1和VD 2均处于零偏状态，所以都截止。输出端Y 点电位：

U Y =0。流过二极管VD 1和VD 2的电流0VD2VD1==I I 。

（2）二极管VD 1正偏导通，所以输出端Y 点电位：U Y =U A -U on ==。将VD 2钳制在截止状态。流过二极管VD 1流过二极管VD 1和VD 2的电流mA 3.4k Ω

1V

3.4VD1==I ,流过二极管VD 2的电流0VD2=I 。

（3）二极管VD 1和VD 2均承受正向电压，且正向电压相等，都导通。所以输出端Y 点电位：U Y =U A -U on ==。流过二极管VD 1和VD 2的电流mA 15.2k Ω

1V

3.421VD2VD1==

=I I 。

【解】：在（a ）图所示电路中，当二极管断开时，二极管两端的电压U VD =5V u i 。当U VD 0，

即u i 5V 时，二极管导通，输出电压u o =5V ；当U VD 0，即u i 5V 时，二极管截止，输出电压u o =u i 。输出电压的波形如图解（a ）1所示，传输特性如图解P13（a ）2所示。 在（b ）图所示电路中，当二极管断开时，二极管VD 1两端的电压U VD1=u i ，VD 2两端的电压U VD2=u i 3V 。当u i >3V 时，VD 2导通，输出电压u o =3V ；当u i 0时，VD 1导通，输出电压u o =0；当0u i 3V 时，VD 2、VD 1都截止，输出电压u o =u i 。输出电压的波形如图解（b ）1所示，传输特性如图解（b ）2所示。

在（b ）图所示电路中，当二极管断开时，二极管VD 1两端的电压U VD1=5V u i ，VD 2

两端的电压U VD2=u i 3V 。当u i >3V 时，VD 2导通，输出电压u o =3V ；当u i 5V 时，VD 1导通，输出电压u o =5V ；当5V u i 3V 时，VD 2、VD 1都截止，输出电压u o =u i 。输出电压的波形如图解（c ）1所示，传输特性如图解（c ）2所示

【解】：设流过VD 1、VD 2、R 1、R 2的电流分别为i D1、i D2、i 1、i 2，参考方向如图解(a)所示。当VD 1、VD 2均导通时

20

88i

2i 2D2u R u i i -=-=

=，20

123)28()(i 1

i 2

i 2D 1D1-=-+--=+-=u R u R u i i i ，由此可得，VD 1导通的条

件是：u i 4V ；VD 2导通的条件是：u i 8V 。故u i 8V 时，VD 1导通，VD 2截止，输出电压u o =8V ；

4V u i 8V 时，VD 1、VD 2都导通，输出电压u o =u i ；

u i 4V 时，VD 1截止，VD 2导通，输出电压V 421010

202

8o =+?+-=

u 。

输出电压的波形如图解((b ）所示，传输特性如图解(c)所示。

图解(b) 图解(c)

【解】：只有直流电压作用时，电容C 开路，流过二极管的电流为

8.1m 1

.57

.010DQ =-=

A I mA ， 由此可估算出二极管VD 的动态电阻为：Ω4.14Ω8

.126

)mA ()mV (26Q D d ===

I r

在进行交流分析时，令直流电压和电容短路，二极管用交流等效电阻r d 代替，此时，电路可等效为图解。由图可求得输出电压的交流分量为

t r R r

u R r R r R R r R r u u d

d ω=+?≈+++?

=sin 65.3)/(1i 2d 2d 12d 2d i o （mV ）

【解】：⑴ 根据题意可知流过稳压管的最大稳定电流 当U I ＝12V 时，Z L L I

V 4V 5

.015

.012U R R R U <=+?=+，稳压管未击穿。故V 4I L

L

O =?+=

U R R R U

当U I ＝35V 时，Z L L I V 67.11V 5

.015

.035U R R R U >=+?=+，稳压管反向击穿，流过稳压管的电流为

因为Zm ax

Z Zm in

I I I <<，所以稳压管能稳压，输出电压U O =U Z =6V

⑵ 当U I =35V ，负载开路时，流过稳压管的电流=-=R U U I )(Z I Z 29mA ＞I ZM ＝，稳

压管将因功耗过大而损坏。

【解】：解：⑴ 要保证电路正常工作，流过稳压管的电流L Z

I Z I R

U U I --=应满足：

Zm ax

Z Zm in I I I ≤≤，即mA 30152

.06mA 10I ≤--≤U ，得允许输入电压的变化范围为

V 15V 11I ≤≤U 。

⑵ 同理，电路应满足mA 302

.0613mA 10L <--

mA 25mA 5L ≤≤I 。

⑶ 当负载电流最小(为I Lmin =10mA )，输入电压最大时，流过稳压管的电流最大，应满足

得允许输入电压的最大值为：V 14Im ax

≤U

当负载电流最大(为I Lmax =15mA )，输入电压最小时，流过稳压管的电流最小，应满足

得允许输入电压的最小值为：V 11Im in ≥U

所以负载电流在10~15mA 范围内变化时，输入直流电压U i 的最大允许变化范围为V 14V 11i ≤≤U

(完整版)电子技术教案——半导体二极管(2)

课题 1.1 半导体二极管 课型 新课授课班级授课时数 2 教学目标 1．熟识二极管的外形和符号。 2．掌握二极管的单向导电性。 3．理解二极管的伏安特性、理解二极管的主要参数。 教学重点 二极管的单向导电性。 教学难点 二极管的反向特性。 学情分析 教学效果 教后记

新课 A．引入 自然界中的物质，按导电能力的不同，可分为导体和绝缘体。人们又发现还有一类物质，它们的导电能力介于导体和绝缘体之间，那就是 半导体。 B．新授课 1.1半导体二极管 1.1.1什么是半导体 1．半导体：导电能力随着掺入杂质、输入电压（电流）、温度和光照条件的不同而发生很大变化，人们把这一类物质称为半导体。 2．载流子：半导体中存在的两种携带电荷参与导电的“粒子”。 （1）自由电子：带负电荷。 （2）空穴：带正电荷。 特性：在外电场的作用下，两种载流子都可以做定向移动，形成电流。 3．N型半导体：主要靠电子导电的半导体。 即：电子是多数载流子，空穴是少数载流子。 4．P型半导体：主要靠空穴导电的半导体。 即：空穴是多数载流子，电子是少数载流子。 1.1.2PN结 1．PN结：经过特殊的工艺加工，将P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起，则在两种半导体的交界面就会出现一个特殊的接触面，称为PN结。 2．实验演示 （1）实验电路 （2）现象 所加电压的方向不同，电流表指针偏转幅度不同。 （3）结论 PN结加正向电压时导通，加反向电压时截止，这种特性称为PN结的单向导电性。 3．反向击穿：PN结两端外加的反向电压增加到一定值时，反向电流急剧增大，称为PN结的反向击穿。 4．热击穿：若反向电流增大并超过允许值，会使PN结烧坏，称为热击穿。 5．结电容（讲解） （引入实验电路，观察现象）

最新1半导体二极管及其应用汇总

1半导体二极管及其 应用

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晶体管是用半导体材料制成的，也称为半导体器件（semiconductor device）or 固体器件（solid-state device）。 晶体管的主要特点 A体积小、重量轻 B寿命长、功耗低 C 受温度变化影响大 D过载能力较差。 E 加电压不能过高 2. 电子电路 电子器件与电阻、电感、电容、变压器、开关等元件适当连接起来所组成的电路。 电子电路的主要特点 控制方便工作灵敏响应速度快。 电子电路与普通电路的主要区别 1 电子电路包含电子器件 2.电子器件的特性往往是非线性的 3．电子电路必须采用非线性电路的分析方法分析

电子电路：分立电路集成电路 分立电路-----由各种单个的电子器件和元件构成的电路 主要特点 1 把许多元件和器件焊接在印刷电路板上 2焊点多，容易造成虚焊。 3体积大功耗大可靠性低 集成电路----（IC-integrated circuit）-----把许多晶体管与电阻等元件制作在同一块硅片上的电路 集成电路的主要特点 1 体积小重量轻 2 功耗小 3 可靠性高 4 寿命长 世界上第一块集成电路在1959年美国的德州仪器公司和西屋电气公司诞生，电路上仅集成了四只晶体管。

第四章 半导体二极管和晶体管

第四章半导体二极管和晶体管 教学目标 本章课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专业中的应用打下基础。 1.掌握基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。 2.具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，以及将所学知识用于本专业的能力。 教学内容 1、半导体基础知识 2、PN结特性 3、晶体管 教学重点与难点 1、PN结的单向导电性、伏安特性 2、二极管的伏安特性及主要参数 3、三极管放大、饱和、截止三种模式的工作条件和性能特点 一、电子技术的发展 电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展上。

电子管→半导体管→集成电路 半导体元器件的发展： 1947年贝尔实验室制成第一只晶体管 1958年集成电路 1969年大规模集成电路 1975年超大规模集成电路 第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成电路中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍/6年的速度增长，到2015或2020年达到饱和。 二、模拟信号与模拟电路 1、电子电路中信号的分类： 数字信号：离散性。 模拟信号：连续性。大多数物理量为模拟信号。 2、模拟电路 模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。 最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放大电路。模拟电路多以放大电路为基础。 3、数字电路 数字电路主要研究数字信号的存储、变换等内容，其主要包括门电路、组合数字电路、触发器、时序数字电路等。 数字电路的发展与模拟电路一样经历了由电子管、半导体分立器件到集成电路等几个时代。但其发展比模拟电路发展的更快。

半导体二极管及其应用习题解答

第1章半导体二极管及其基本电路 1.1教学内容与要求 本章介绍了半导体基础知识、半导体二极管及其基本应用和几种特殊二极管。教学内 容与教学要求如表1.1所示。要求正确理解杂质半导体中载流子的形成、载流子的浓度与温 度的关系以及PN 结的形成过程。主要掌握半导体二极管在电路中的应用。 表 第章教学内容与要求 1.2内容提要 1.2.1半导体的基础知识 1 ?本征半导体 高度提纯、结构完整的半导体单晶体叫做本征半导体。常用的半导体材料是硅 (Si)和锗 (Ge)。本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。自由电子和空穴是成对出现的，称为 电子空穴 对，它们的浓度相等。 本征半导体的载流子浓度受温度的影响很大，随着温度的升高，载流子的浓度基本按指 数规律增加。但本征半导体中载流子的浓度很低，导电能力仍然很差， 2 ?杂质半导体 (1) N 型半导体 本征半导体中，掺入微量的五价元素构成 的多子是自由电子，少子是空穴。 N 型半导体呈电中性。 (2) P 型半导体 本征半导体中，掺入微量的三价元素构成 多子是空穴，少子是自由电子。 P 型半导体呈电中性。 在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度， 大。而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。 N 型半导体，N 型半导体中 P 型半导体。P 型半导体中的 掺入杂质越多，多子浓度就越

1.2.2 PN结及其特性 1.PN结的形成 在一块本征半导体上，通过一定的工艺使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半

导体，在P 型区和N 型区的交界处就会形成一个极薄的空间电荷层，称为 构成其它半导体器件的基础。 2. PN 结的单向导电性 PN 结具有单向导电性。外加正向电压时，电阻很小，正向电流是多子的扩散电流，数 值很大，PN 结导通；外加反向电压时，电阻很大，反向电流是少子的漂移电流，数值很小, PN 结几乎截止。 3. PN 结的伏安特性 PN 结的伏安特性： I =ls(e UUT _1) 式中，U 的参考方向为P 区正，N 区负，I 的参考方向为从 P 区指向N 区；I s 在数值上等于 反向饱和电流； 5=KT /q ，为温度电压当量，在常温下， U T ~ 26mV 。 与反向电压的大小基本无关。 (3) 击穿特性 当加到PN 结上的反向电压超过一定数值后，反向电流急剧增加，这种 现象称为PN 结反向击穿，击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。 4. PN 结的电容效应 PN 结的结电容 C j 由势垒电容C B 和扩散电容C D 组成。C B 和C D 都很小，只有在信号频 率较高时才 考虑结电容的作用。当 PN 结正向偏置时，扩散电容 C D 起主要作用，当 PN 结 反向偏置时，势垒电容 C B 起主要作用。 1.2.3半导体二极管 1. 半导体二极管的结构和类型 半导体二极管是由PN 结加上电极引线和管壳组成。 二极管种类很多，按材料来分，有硅管和锗管两种；按结构形式来分，有点接触型、 面接触型和硅平面型几种。 2. 半导体二极管的伏安特性 半导体二极管的伏安特性是指二极管两端的电压 U D 和流过二极管的电流 i D 之间的关 系。它的伏安特性与 PN 结的伏安特性基本相同，但又有一定的差别。在近似分析时，可采 用PN 结的 伏安特性来描述二极管的伏安特性。 3. 温度对二极管伏安特性的影响 温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，温度每升高 10 C , PN 结的正向压降约减 小(2~2.5) mV 。 二极管的反向特性曲线随温度的升高将向下移动。当温度每升高 10 o C 左右时，反向饱 和电流将加倍。 4. 半导体二极管的主要参数 二极管的主要参数有：最大整流电流 I F ；最高反向工作电压 U R ；反向电流I R ；最高工 作频率f M 等。由于制造工艺所限，即使同一型号的管子，参数也存在一定的分散性，因此 手册上往往 给出的是参数的上限值、下限值或范围。 5. 半导体二极管的模型 常用的二极管模型有以下几种： PN 结。PN 结是 (1)正向特性 U 0的部分称为正向特性，如满足 U U T ,则 I : - I S e U U T , PN 结的 正向电流I 随正向电压 U 按指数规律变化。 (2)反向特性 U 0的部分称为反向特性，如满足 U R U T ，则 I 「I s ，反向电流

《电子技术基础》二极管的基础知识

课题：晶体二极管 教学目标： 知识目标：1、掌握晶体二极管的构成、符号 2、掌握晶体二极管的导电特性 3、分析使用二极管时的主要参数及伏安特性 能力目标：1、培养学生分析、探究问题的能力 2、培养学生灵活运用知识的能力 3、培养学生的动手和实践能力 情感目标：使学生在学习过程中，获得知识的同时进一步激发学生学习的动机和兴趣 教学重点：晶体二极管的构成、符号、导电特性及伏安特性的分析 教学难点：1、伏安特性分析。 2、几个参数的记忆及区分。 教学方法：启发、引导、观察、讨论、讲解、实验结合 课时安排： 2课时 （教学用具：多媒体课件，实验用器材） 教学过程： 新课导入：提出学习目标，复习提问导入新课 1、什么是半导体？常见的的半导体材料有哪几种？ 2、半导体根据内部载流子的不同分为哪几种？ 新课讲授： 一、二极管的结构和符号 （一）结构 在本征半导体上利用特殊工艺分别渗入硼元素和磷元素加工出P型半导体和N型半导体，在P型和N型半导体的结合部位形成一个特殊的结构，即PN结，PN结是构成各种半导体器件的基础。 在P区和N区两侧各接上电极引线，并将其封装在密封的壳体中，即构成半导体二极管，如图。接在P区的引线称为阳极（正极）用a表示，接在N区的引线称为阴极或负极，用k表示。 二极管的核心即是一个PN结。 （二）符号 电子技术中的元件在电路图中都是用符号来表示的，如电阻用什么符号表示？ 二极管的符号如下图： 图中三角箭头代表二极管正向导电时电流的方向。

（三）分类 1、二极管根据所用半导体材料不同分为锗管和硅管。 2、根据内部结构不同可分为点接触型和面接触型。点接触型主要用于高频小电流场合如：检波、混频、小电流整流。面接触型主要用于低频大电流场合如：大电流整流。 知识拓展 认识常见的几种二极管：小功率二极管、大功率二极管、贴片二极管、发光二极管等。 要求：学生课后利用网络查找更多形式的二极管。 二、二极管的导电特性 通过实验来探究学习二极管的导电特性，在做实验之前首先了解一下实验所用的元件 （一）认识元件 认识实验中使用的元件：电池、电阻、开关、二极管、指示灯。 （二）实验一 实验电路如下图：讲解电路构成。 请实验小组说明指示灯情况，说明了什么？ 结论：指示灯亮，说明二极管导通，称为导通状态。 二极管导通时，其阳极电位高于阴极电位，此时的外加电压称为正向电压，二极管处于正向偏置状态，简称“正偏”。 （三）实验二 实验电路如下图：讲解电路构成。 请实验小组说明指示灯情况，说明了什么？ 结论：灯泡不亮，说明二极管不导通，称为截止状态

第1章__半导体二极管及其应用习题解答

第1章半导体二极管及其基本电路 自测题 判断下列说法是否正确，用“√”和“?”表示判断结果填入空内 1. 半导体中的空穴是带正电的离子。（?） 2. 温度升高后，本征半导体内自由电子和空穴数目都增多，且增量相等。（√） 3. 因为P型半导体的多子是空穴，所以它带正电。（?） 4. 在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。（√） 5. PN结的单向导电性只有在外加电压时才能体现出来。（√） 选择填空 1. N型半导体中多数载流子是 A ；P型半导体中多数载流子是B。 A．自由电子 B．空穴 2. N型半导体C；P型半导体C。 A．带正电 B．带负电 C．呈电中性 3. 在掺杂半导体中，多子的浓度主要取决于B，而少子的浓度则受 A 的影响很大。 A．温度 B．掺杂浓度 C．掺杂工艺 D．晶体缺陷 4. PN结中扩散电流方向是A；漂移电流方向是B。 A．从P区到N区 B．从N区到P区 5. 当PN结未加外部电压时，扩散电流C飘移电流。 A．大于 B．小于 C．等于 6. 当PN结外加正向电压时，扩散电流A漂移电流，耗尽层E；当PN结外加反向电压时，扩散电流B漂移电流，耗尽层D。 A．大于 B．小于 C．等于 D．变宽 E．变窄 F．不变 7. 二极管的正向电阻B，反向电阻A。 A．大 B．小 8. 当温度升高时，二极管的正向电压B，反向电流A。 A．增大 B．减小 C．基本不变 9. 稳压管的稳压区是其工作在C状态。 A．正向导通 B．反向截止 C．反向击穿有A、B、C三个二极管，测得它们的反向电流分别是2?A、0.5?A、5?A；在外加相同的正向电压时，电流分别为10mA、 30mA、15mA。比较而言，哪个管子的性能最好【解】：二极管在外加相同的正向电压下电流越大，其正向电阻越小；反向电流越小，其单向导电性越好。所以B管的性能最好。 题习题1 试求图所示各电路的输出电压值U O，设二极管的性能理想。

半导体二极管及其应用

第1章半导体二极管及其应用 本章要点 ●半导体基础知识 ●PN结单向导电性 ●半导体二极管结构、符号、伏安特性及应用 ●特殊二极管 本章难点 ●半导体二极管伏安特性 ●半导体二极管应用 半导体器件是近代电子学的重要组成部分。只有掌握了半导体器件的结构、性能、工作原理和特点，才能正确地选择和合理使用半导体器件。半导体器件具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性强等优点，在各个领域中得到了广泛的应用。半导体二极管和三极管是最常用的半导体器件，而PN结又是组成二极管和三极管及各种电子器件的基础。本章首先介绍有关半导体的基础知识，然后将重点介绍二极管的结构、工作原理、特性曲线、主要参数以及应用电路等，为后面各章的学习打下基础。 1.1 PN结 1.1.1 半导体基础知识 1. 半导体特性 自然界中的各种物质，按其导电能力划分为：导体、绝缘体、半导体。导电能力介于导体与绝缘体之间的，称之为半导体。导体如金、银、铜、铝等；绝缘体如橡胶、塑料、云母、陶瓷等；典型的半导体材料则有硅、锗、硒及某些金属氧化物、硫化物等，其中，用来制造半导体器件最多的材料是硅和锗。 半导体之所以用来制造半导体器件，并不在于其导电能力介于导体与绝缘体之间，而在于其独特的导电性能，主要表现在以下几个方面。 (1) 热敏性：导体的导电能力对温度反应灵敏，受温度影响大。当环境温度升高时，其导电能力增强，称为热敏性。利用热敏性可制成热敏元件。 (2) 光敏性：导体的导电能力随光照的不同而不同。当光照增强时，导电能力增强，称为光敏性。利用光敏性可制成光敏元件。 (3) 掺杂性：导体更为独特的导电性能体现在其导电能力受杂质影响极大，称为掺杂性。这里所说的“杂质”，是指某些特定的纯净的其他元素。在纯净半导体中，只要掺入极微量的杂质，导电能力就急剧增加。一个典型的数据是：如在纯净硅中，掺入百万分之

半导体二极管和三极管分析

第7章半导体二极管和三极管 7.1 半导体的基本知识 7.2 PN结 7.3 半导体二极管 7.4 稳压二极管 7.5 半导体三极管

第7章半导体二极管和三极管 本章要求： 一、理解PN结的单向导电性，三极管的电流分配和 电流放大作用； 二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工 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。

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。讨论器件的目的在于应用。 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似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。 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。 器件是非线性的、特性有分散性、RC 的值有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。

7.1 半导体的基本知识 半导体的导电特性： (可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。 掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变(可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。 光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化 (可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等)。 热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强

7.1.1 本征半导体 完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。 晶体中原子的排列方式 硅单晶中的共价健结构 共价健 共价键中的两个电子，称为价电子。 Si Si Si Si 价电子

Si Si Si Si 价电子 价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。 本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。 空穴温度愈高，晶体中产 生的自由电子便愈多。 自由电子 在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。

3 半导体二极管的识别检测与选用(二)

[复习提问] 1、半导体二极管的结构、符号及分类？ 2、半导体二极管的重要特性是什么？ [导入新课]二极管是电路中的关键器件，种类繁多，应用十分广泛，识别常用半导体二极管，掌握检测质量及选用方法是学习电子技术必须掌握的一项基本技 能，下面我们来学习相关知识。 [讲授新课] 1.1半导体二极管的识别、检测与应用（二） 九、二极管的型号命名 1、国产二极管 国产二极管的型号命名分为五个部分，各部分的含义见下表。 第一部分用数字“2”表示主称为二极管。 第二部分用字母表示二极管的材料与极性。 第三部分用字母表示二极管的类别。 第四部分用数字表示序号。

例如： 2、日本半导体器件的型号命名(JIS-C-7012工业标准)由五部分组成,各部分含义见下表。 第一部分用数字表示器件的类型或有效电极数。 第二部分用字母S表示该器件已在日本电子工业协会（JEIA）注册登记。 第三部分用字母表示器件的类别。 第四部分用数字表示登记序号。 第五部分用字母表示产品的改进序号。 日本半导体器件型号命名及含义

例如： 2SA733（PNP型高频晶体管）2SC4706（NPN型高频晶体管）2——三极管2——三极管 S——JEIA注册产品S——JEIA注册产品A——PNP型高频管C——NPN型高频管733——JEIA登记序号4706——JEIA登记序号 3、美国半导体器件型号命名由四部分组成。各部分的含义见下表。 第一部分用数字表示器件的类别。 第二部分用字母“N”表示该器件已在EIA注册登记。 第三部分用数字表示该器件的注册登记号。 第四部分用字母表示器件的规格号。 美国半导体器件型号命名及含义 例如： lN 4007 2N 2907 A l——二极管2——晶体管 N——ElA注册标志N——ElA注册标志 4007——ElA登记号2907——ElA登记号 A——规格号 1、整流二极管 整流二极管主要用于整流电路，即把交流电变换 成脉动的直流电。整流二极管都是面结型，因此结 电容较大，使其工作频率较低。一般为3kHZ以下。 从封装上看，有塑料封装和金属封装两大类。常用 的整流二极管有2CZ型、2DZ型、IN400 X型及用于 高压、高频电路的 2DGL型等。

极管入门知识：二极管结构和工作原理

在自然界中，根据材料的导电能力，我们可以将他们划分导体、绝缘体和半导体。常见的导体如铜和铝、常见的绝缘体如橡胶、塑料等。什么是半导体呢半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，常见的半导体材料有硅（Si）和锗（Ge）。到此，请记住两种半导体材料：硅、锗。因为以后你会听说硅管、锗管。意思很明显，说明这种二极管或三极管是用硅或锗作为基材的。 半导体硅原子结构图 半导体有几个特性有必要了解一下：热敏性、光敏性和掺杂性； 半导体的热敏性：半导体的导电能力受温度影响较大，当温度升高时，半导体的导电能力大大增强，被称为半导体的热敏性。利用半导体的热敏性可制成热敏元件，在汽车上应用的热敏元件有温度传感器，如水温传感器、进气温度传感器等。 半导体硅的空穴和自由电子示意图 半导体的光敏性：半导体的导体的导电能力随光照的不同而不同。当光照增强时，导电能力增强，称为半导体光敏性。利用光敏性可制成光敏元件。在汽车上应用的光敏元件有汽车自动空调上应用的光照传感器。 半导体的掺杂性：当在导体中掺入少量杂质，半导体的导电性能增加。 什么是本征半导体、P型半导体和N型半导体，有哪些区别 本征半导体：纯净的半导体称为本征半导体。 P型半导体：在本征半导体硅或锗中掺入微量的三价元素硼（B）或镓，就形成P型半导体。 P型半导体示意图－空穴是多数载流子 N型半导体：在本征半导体硅或锗中掺入微量的五价元素磷（P）就形成N型半导体。 N型半导体中自由电子是多数载流子

PN结和二极管 在半导体硅或锗中一部分区域掺入微量的三价元素硼使之成为P型，另一部分区域掺入微量的五价元素磷使之成为N型半导体。在P型和N型半导体的交界处就形成一个PN 结。一个PN结就是一个二极管，P区的引线称为阳极，N区的引线称为阴极。 二极管结构图：P区引线成为阳极、N区引线成为阴极 二极管的单向导电性能 二极管具前单向导电性能， （1）正向导通：当PN结加上正向电压，即P区接蓄电池正级，N区接蓄电池负极时，PN结处于导通状态，如图所示，试灯有电流通过，点亮。 二极管正向导通示意图 注意二极管正向导通时存在着电压降，什么意思呢如果蓄电池电压是12V，则试灯上的电压一定小于12V，大约是吧，哪在那里呢在二极管上，这就是二极管的电压降。二极管的电压降取决于二极管采用的是锗管还是硅管：锗管的电压降是左右；而硅管的电压降是左右。如果蓄电池电压低于二极管正常导通的电压降，则二极管将不能导通。这个原理的重要性在二极管你可能体会不到，但是到了三极管就显的非常重要了。 （2）反向截止：当PN结加上反正电压，即P区接蓄电池负极，N区接蓄电池正极时，PN结处于截止状态，如图所示，试灯没有电流通过，不能点亮。 二极管反向截止示意图 二极管接反向电压时，存在着一个耐压的问题：如果加在二极管的反向电压过高，二极管受不了，就会击穿，此时二极管不在处于截止状态，而是处于导通状态。如果我们设定一个击穿电压，当达到反向击穿电压时，二极管会击穿导通。如果现在电压又小于了

(完整版)2-任务2半导体二极管的识别与检测分析

学习情境一常用半导体器件的识别与检测 任务二半导体二极管的识别与检测 一、任务目的 1.了解半导体二极管导电特性； 2.了解半导体二极管的种类； 3．掌握半导体二极管的识别与检测。 二、任务的要求及技术指标 1. 了解本征半导体与杂质半导体的区别； 2．掌握PN结的形成与单向导电性； 3. 了解半导体二极管的结构类型和型号。 4．掌握半导体二极管的识别与检测。 三、半导体导电特性介绍 自然界的物质就其导电性能可分为导体、绝缘体、和半导体。 导体：导电性能良好的物质。如金、银铜等。 绝缘体：几乎不导电的物质。如陶瓷、橡胶、玻璃等。 图1-10 共价键示意图 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。如硅、锗。 半导体一般分为本征半导体和杂质半导体两种类型。 1．本征半导体 常用的半导体材料有硅（Si）和锗(Ge) 。这种非常纯净的且原子排列整齐的半导体。

图1-10所示分别为硅（锗）的原子结构示意图及硅（锗）原子在晶体中的共价键排列。 如果共价键中的价电子受热激发获得足够能量，则可摆脱共价键的束缚而成为自由电子。这个电子原来所在的共价键的位置上就留下一个缺少负电荷的空位，这个空位称为空穴。空穴带正电。 2. 杂质半导体 本征半导体实际使用价值不大，但如果在本征半导体中掺入微量的某种杂质元素，就形成N型和P型半导体。 （1）N型半导体 在本征半导体（以硅为例）中掺入少量的5价元素，如磷（P）、砷（As）等。磷原子的最外层有5个价电子，其中4个价电子与相邻硅原子的最外层价电子组成共价键形成稳定结构，多余的电子很容易受激发成为自由电子。这种掺入5价元素的半导体称为N型半导体，如图1-11所示。N型半导体主要靠自由电子导电。 图1-11 N型半导体原理图 （2）P型半导体 在本征半导体（以硅为例）中掺入三价元素如硼（B），硼原子最外层的3个价电子工和相邻的3个硅原子形成共价键后，就留下一下空穴，空穴数量增多，自由电子则相对很少，这种掺入3价元素的半导体称为P型半导体，如图1-12所示。

半导体二极管及其应用习题解答

第1章半导体二极管及其基本电路 教学内容与要求 本章介绍了半导体基础知识、半导体二极管及其基本应用和几种特殊二极管。教学内容与教学要求如表所示。要求正确理解杂质半导体中载流子的形成、载流子的浓度与温度的关系以及PN结的形成过程。主要掌握半导体二极管在电路中的应用。 表第1章教学内容与要求 内容提要 1.2.1半导体的基础知识 1．本征半导体 高度提纯、结构完整的半导体单晶体叫做本征半导体。常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。自由电子和空穴是成对出现的，称为电子空穴对，它们的浓度相等。 本征半导体的载流子浓度受温度的影响很大，随着温度的升高，载流子的浓度基本按指数规律增加。但本征半导体中载流子的浓度很低，导电能力仍然很差， 2．杂质半导体 (1)N型半导体本征半导体中，掺入微量的五价元素构成N型半导体，N型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴。N型半导体呈电中性。 (2) P型半导体本征半导体中，掺入微量的三价元素构成P型半导体。P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。P型半导体呈电中性。 在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度，掺入杂质越多，多子浓度就越大。而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。 1.2.2 PN结及其特性

1．PN 结的形成 在一块本征半导体上，通过一定的工艺使其一边形成N 型半导体，另一边形成P 型半导体，在P 型区和N 型区的交界处就会形成一个极薄的空间电荷层，称为PN 结。PN 结是构成其它半导体器件的基础。 2．PN 结的单向导电性 PN 结具有单向导电性。外加正向电压时，电阻很小，正向电流是多子的扩散电流，数值很大，PN 结导通；外加反向电压时，电阻很大，反向电流是少子的漂移电流，数值很小，PN 结几乎截止。 3. PN 结的伏安特性 PN 结的伏安特性： )1(T S -=U U e I I 式中，U 的参考方向为P 区正，N 区负，I 的参考方向为从P 区指向N 区；I S 在数值上等于反向饱和电流；U T =KT /q ，为温度电压当量，在常温下，U T ≈26mV 。 (1) 正向特性 0>U 的部分称为正向特性，如满足U ??U T ，则T S U U e I I ≈，PN 结的正向电流I 随正向电压U 按指数规律变化。 (2) 反向特性 0>，则S I I -≈，反向电流与反向电 压的大小基本无关。 (3) 击穿特性 当加到PN 结上的反向电压超过一定数值后，反向电流急剧增加，这种现象称为PN 结反向击穿，击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。 4. PN 结的电容效应 PN 结的结电容C J 由势垒电容C B 和扩散电容C D 组成。C B 和C D 都很小，只有在信号频率较高时才考虑结电容的作用。当PN 结正向偏置时，扩散电容C D 起主要作用，当PN 结反向偏置时，势垒电容C B 起主要作用。 1.2.3 半导体二极管 1. 半导体二极管的结构和类型 半导体二极管是由PN 结加上电极引线和管壳组成。 二极管种类很多，按材料来分，有硅管和锗管两种；按结构形式来分，有点接触型、面接触型和硅平面型几种。 2. 半导体二极管的伏安特性 半导体二极管的伏安特性是指二极管两端的电压u D 和流过二极管的电流i D 之间的关系。它的伏安特性与PN 结的伏安特性基本相同，但又有一定的差别。在近似分析时，可采用PN 结的伏安特性来描述二极管的伏安特性。 3. 温度对二极管伏安特性的影响 温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，温度每升高1o C ，PN 结的正向压降约减小（2~）mV 。 二极管的反向特性曲线随温度的升高将向下移动。当温度每升高10 o C 左右时，反向饱和电流将加倍。 4. 半导体二极管的主要参数 二极管的主要参数有：最大整流电流I F ；最高反向工作电压U R ；反向电流I R ；最高工作频率f M 等。由于制造工艺所限，即使同一型号的管子，参数也存在一定的分散性，因此手册上往往给出的是参数的上限值、下限值或范围。 5. 半导体二极管的模型 常用的二极管模型有以下几种：

半导体二极管及其应用习题解答

半导体二极管及其应用 习题解答 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

第1章半导体二极管及其基本电路 教学内容与要求 本章介绍了半导体基础知识、半导体二极管及其基本应用和几种特殊二极管。教学内容与教学要求如表所示。要求正确理解杂质半导体中载流子的形成、载流子的浓度与温度的关系以及PN结的形成过程。主要掌握半导体二极管在电路中的应用。 表第1章教学内容与要求 内容提要 1.2.1半导体的基础知识 1．本征半导体 高度提纯、结构完整的半导体单晶体叫做本征半导体。常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。自由电子和空穴是成对出现的，称为电子空穴对，它们的浓度相等。 本征半导体的载流子浓度受温度的影响很大，随着温度的升高，载流子的浓度基本按指数规律增加。但本征半导体中载流子的浓度很低，导电能力仍然很差， 2．杂质半导体

(1) N 型半导体 本征半导体中，掺入微量的五价元素构成N 型半导体，N 型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴。N 型半导体呈电中性。 (2) P 型半导体 本征半导体中，掺入微量的三价元素构成P 型半导体。P 型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。P 型半导体呈电中性。 在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度，掺入杂质越多，多子浓度就越大。而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。 1.2.2 PN 结及其特性 1．PN 结的形成 在一块本征半导体上，通过一定的工艺使其一边形成N 型半导体，另一边形成P 型半导体，在P 型区和N 型区的交界处就会形成一个极薄的空间电荷层，称为PN 结。PN 结是构成其它半导体器件的基础。 2．PN 结的单向导电性 PN 结具有单向导电性。外加正向电压时，电阻很小，正向电流是多子的扩散电流，数值很大，PN 结导通；外加反向电压时，电阻很大，反向电流是少子的漂移电流，数值很小，PN 结几乎截止。 3. PN 结的伏安特性 PN 结的伏安特性： )1(T S -=U U e I I 式中，U 的参考方向为P 区正，N 区负，I 的参考方向为从P 区指向N 区；I S 在数值上等于反向饱和电流；U T =KT /q ，为温度电压当量，在常温下，U T ≈26mV 。

电子技术教案课程

第1.2 课时 教学内容：1、半导体的基本知识 2、PN结的形成及特点，半导体二极管的结构、特性、参数、应用电路 教学目标： 知识目标：让学生了解半导体材料的基本结构及PN结的形成，掌握PN结的单向导电工作原理 技能目标：能运用常用公式解题。 情感目标：1. 养成良好的学习习惯 2. 教学重点： 树立坚强乐学的意识 从半导体材料的基本结构及PN结的形成入手，重点介绍PN结的单向导电工作原理、 教学难点：PN结的单向导电工作原理 教学准备：教学PPT。 教学过程： 引述导入：今天我们来学习交流电路。 板书课题：半导体的基本知识 新授内容： 1 半导体的基本知识 1.1 半导体材料 根据物体导电能力（电阻率）的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。导电性能介于导体与绝缘体之间材料，我们称之为半导体。在电子器件中，常用的半导体材料有：元素半导体，如硅（Si）、锗（Ge）等；化合物半导体，如砷化傢（GaAS等；以及掺杂或制成其它化合物半导体材料，如硼（B）、磷（卩）、锢（In ）和锑（Sb）等。其中硅是最常用的一种半导体材料。

半导体有以下特点： 1 ．半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间 2 ．半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显着变化。 3．在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强。 1.2 杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显着变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。 N型半导体一一掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。 P型半导体一一掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。 在N型半导体中自由电子是多数载流子，在P型半导体中空穴是多数载流子? 2PN 结的形成及特性 2.1PN结的形成： 在P型半导体和N型半导体结合后，由于N型区内电子很多而空穴很少，而P型区内空穴很多电子很少，在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差别。在P和N区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，就是所谓的PN结。 2.2PN结的单向导电性 当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；反之称为加反向电压，简称反偏。 PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流； PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。

第一章 半导体二极管及其应用典型例题

第一章半导体二极管及其应用 【例1-1】分析图所示电路的工作情况，图中I为电流源，I=2mA。设20℃时二极管的正向电压降U D=660mV，求在50℃时二极管的正向电压降。该电路有何用途？电路中为什么要使用电流源？ 【相关知识】 二极管的伏安特性、温度特性，恒流源。 【解题思路】 推导二极管的正向电压降，说明影响正压降的因素及该电路的用途。 【解题过程】 该电路利用二极管的负温度系数，可以用于温度的测量。其温度系数–2mV/℃。 20℃时二极管的正向电压降 U D=660mV 50℃时二极管的正向电压降 U D=660 –（2′30）=600 mV 因为二极管的正向电压降U D是温度和正向电流的函数，所以应使用电流源以稳定电流，使二极管的正向电压降U D仅仅是温度一个变量的函数。

【例1-2】电路如图(a)所示，已知，二极管导通电压。试画出u I与u O的波形，并标出幅值。 图(a) 【相关知识】 二极管的伏安特性及其工作状态的判定。 【解题思路】 首先根据电路中直流电源与交流信号的幅值关系判断二极管工作状态；当二极管的截止时，u O=u I；当二极管的导通时，。 【解题过程】 由已知条件可知二极管的伏安特性如图所示，即开启电压U on和导通电压均为0.7V。 由于二极管D1的阴极电位为＋3V，而输入动态电压u I作用于D1的阳极，故只有当u I高于＋3.7V时 D1才导通，且一旦D1导通，其阳极电位为3.7V，输出电压u O=＋3.7V。由于D2的阳极电位为－3V，而u I作用于二极管D2的阴极，故只有当u I低于－3.7V时D2才导通，且一旦D2导通，其阴极电位即为 －3.7V，输出电压u O=－3.7V。当u I在－3.7V到＋3.7V之间时，两只管子均截止，故u O=u I。 u I和u O的波形如图(b)所示。

电子技术试题及答案

《电子技术基础》题库 适用班级：2012级电钳3、4、5、6班 备注：本学期进行到第七章；第一、二、三章是重点内容，要求掌握；第四、八章没有涉及。一、填空题： 第一章半导体二极管 ○1、根据导电能力来衡量，自然界的物质可以分为导体，半导体和绝缘体三类。 Δ2、导电性能介于导体和绝缘体之间物质是半导体。 ○3、半导体具有热敏特性、光敏特性、参杂的特性。 Δ4、PN结正偏时，P区接电源的正极，N极接电源的负极。 ○5、PN结具有单向导电特性。 ○6、二极管的P区引出端叫正极或阳极，N区的引出端叫负极或阴极。 Δ7、按二极管所用的材料不同，可分为硅二极管和锗二极管两类； ○8、按二极管用途不同，可分为普通二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、光电二极管和变容二极管。 ★9、二极管的正向接法是二极管正极接电源的正极，负极接电源的负极；反响接法相反。 ○10、硅二极管导通时的正向管压降约0.7V ，锗二极管导通时的管压降约0.3V。 Δ11、使用二极管时，应考虑的主要参数是最大整流电流，最高反向电压和反向电流。★12、发光二极管将电信号转换为光信号。 ★13、变容二极管在高频收音机的自动频率控制电路中，通过改变其反向偏置电压来自动调节本机震荡频率。

★14、所谓理想二极管，就是当其正偏时，结电阻为零。 第二章半导体三极管及其放大电路 ○15、三极管是电流控制元件。 ○16、三极管具有放大作用外部电压条件是发射结正偏，集电结反偏。 ★17、当温度升高时，晶体三极管集电极电流Ic变大，发射结压降变小。 Δ18、三极管处在放大区时，其集电结电压小于零，发射结电压大于零。★19、三极管的发射区杂质浓度很高，而基区很薄。 Δ20、三极管实现放大作用的内部条件是：发射区杂质浓度要远大于基区杂质浓度，同时基区厚度要很小. Δ21、工作在放大区的某三极管，如果当I B从12μA增大到22μA时，I C从1mA变为2mA，那么它的β约为100 。 ○22、三极管的三个工作区域分别是饱和区、放大区和截止区。 ★23、发射结﹍正向﹍偏置，集电结正向偏置，则三极管处于饱和状态。 ★24、为了消除乙类互补功率放大器输出波形的（交越）失真，而采用（甲乙类）类互补功率放大器。 ★25、OCL电路是（双）电源互补功率放大电路； ★26、OTL电路是（单）电源互补功率放大电路。 ★27、共集电极电路电压放大倍数（1），输入电阻（大），输出电阻（小），常用在输入级，输出级或缓冲级。 第三章集成运算放大器及其应用 ○28、差分放大电路输入端加上大小相等、极性相同的两个信号，称为共模信号。.Δ29、差分放大电路能够抑制零点漂移。

半导体二极管及其基本电路

第二章半导体二极管及其基本电路 本章内容简介 半导体二极管是由一个PN结构成的半导体器件,在电子电路有广泛的应用。本章在简要地介绍半导体的基本知识后，主要讨论了半导体器件的核心环节——PN 结。在此基础上，还将介绍半导体二极管的结构、工作原理,特性曲线、主要参数以及二极管基本电路及其分析方法与应用。最后对齐纳二极管、变容二极管和光电子器件的特性与应用也给予简要的介绍。（一）主要内容: ?半导体的基本知识 ?PN结的形成及特点，半导体二极管的结构、特性、参数、模型及应用电路 （二）基本要求: ?了解半导体材料的基本结构及PN结的形成 ?掌握PN结的单向导电工作原理 ?了解二极管（包括稳压管）的V-I特性及主要性能指标 （三）教学要点： ?从半导体材料的基本结构及PN结的形成入手，重点介绍PN结的单向导电工作原理、 ?二极管的V-I特性及主要性能指标

2.1 半导体的基本知识 2.1.1 半导体材料 根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。导电性能介于导体与绝缘体之间材料，我们称之为半导体。在电子器件中，常用的半导体材料有：元素半导体，如硅（Si）、锗（Ge）等；化合物半导体，如砷化镓（GaAs）等；以及掺杂或制成其它化合物半导体材料，如硼（B）、磷（P）、锢（In）和锑（Sb）等。其中硅是最常用的一种半导体材料。 半导体有以下特点： 1．半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间 2．半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。 3．在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强。 2.1.2 半导体的共价键结构 在电子器件中，用得最多的半导体材料是硅和锗，它们的简化原子模型如下所示。硅和锗都是四价元素，在其最外层原子轨道上具有四个电子，称为价电子。由于原子呈中性，故在图中原子核用带圆圈的+4符号表示。半导体与金属和许多绝缘体一样，均具有晶体结构，它们的原子形成有排列，邻近原子之间由共价键联结，其晶体结构示意图如下所示。图中表示的是晶体的二维结构，实际上半导体晶体结构是三维的。 硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构

北京交通大学模拟电子技术习题及解答第二章 半导体二极管及其基本电路

第二章半导体二极管及其基本电路 2-1．填空 （1）N型半导体是在本征半导体中掺入；P型半导体是在本征半导体中掺入。 （2）当温度升高时，二极管的反向饱和电流会。 （3）PN结的结电容包括和。 （4）晶体管的三个工作区分别是、和。在放大电路中，晶体管通常工作在区。 （5）结型场效应管工作在恒流区时，其栅-源间所加电压应该。（正偏、反偏） 答案：（1）五价元素；三价元素；（2）增大；（3）势垒电容和扩散电容；（4）放大区、截止区和饱和区；放大区；（5）反偏。 2-2．判断下列说法正确与否。 （1）本征半导体温度升高后，两种载流子浓度仍然相等。（） （2）P型半导体带正电，N型半导体带负电。（） （3）结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证R GS大的特点。（） （4）只要在稳压管两端加反向电压就能起稳压作用。（） （5）晶体管工作在饱和状态时发射极没有电流流过。（） （6）在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。（）（7）PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（） （8）若耗尽型N沟道MOS场效应管的U GS大于零，则其输入电阻会明显减小。（）答案：（1）对；温度升高后，载流子浓度会增加，但是对于本征半导体来讲，电子和空穴的数量始终是相等的。 （2）错；对于P型半导体或N型半导体在没有形成PN结时，处于电中性的状态。 （3）对；结型场效应管在栅源之间没有绝缘层，所以外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证R GS大的特点。 （4）错；稳压管要进入稳压工作状态两端加反向电压必须达到稳压值。 （5）错；晶体管工作在饱和状态和放大状态时发射极有电流流过，只有在截止状态时没有电流流过。 （6）对；N型半导体中掺入足够量的三价元素，不但可复合原先掺入的五价元素，而且可使空穴成为多数载流子，从而形成P型半导体。 （7）对；PN结在无光照、无外加电压时，处于动态平衡状态，扩散电流和漂移电流相等。 （8）错。绝缘栅场效应管因为栅源间和栅漏之间有SiO2绝缘层而使栅源间电阻非常大。因此耗尽型N沟道MOS场效应管的U G S大于零，有绝缘层故而不影响输入电阻。 2-3．为什么说在使用二极管时，应特别注意不要超过最大整流电流和最高反向工作电压？ 答：当正向电流超过最大整流电流会使二极管结温过高，性能变坏，甚至会烧毁二极