半导体二极管在电路中的作用

第一章 半导体二极管

练习题

一、填空

1. 当温度升高时，由于二极管内部少数载流子浓度 ，因而少子漂移而形成的反向电

流 ，二极管反向伏安特性曲线 移。

2. 在PN结形成过程中，载流子扩散运动是 作用下产生的，漂移运动是 作用下产生的。

3. 在本征半导体中掺入 价元素得N型半导体，掺入 价元素则得P型半导体。

4. 半导体中有 和 两种载流子参与导电，其中 带正电，而 带负电。 5. 本征半导体掺入微量的五价元素，则形成 型半导体，其多子为 ，少子为 。 6. 纯净的具有晶体结构的半导体称为 ，采用一定的工艺掺杂后的半导体称为 。

7. PN结正偏是指P区电位 N区电位。

8. PN结在 时导通， 时截止，这种特性称为 。

9. 二极管反向击穿分电击穿和热击穿两种情况，其中 是可逆的，而 会损坏二极管。 10. 二极管P区接电位 端，N区接电位 端，称正向偏置，二极管导通；反之，称反向偏

半导体二极管及其基本电路

基本要求

正确理解：PN结的形成及单向导电性

? 熟练掌握：普通二极管、稳压二极管的外特性及主要参数 ? 能够查阅电子器件相关手册

?

难点重点 1．ＰＮ结的形成

（1）当Ｐ型半导体和Ｎ型半导体结合在一起时，由于交界面处存在载流子浓度的差异，这样电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。但是，电子和空穴都是带电的，它们扩散的结果就使Ｐ区和Ｎ区中原来的电中性条件破坏了。Ｐ区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，Ｎ区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子通常称为空间电荷，它们集中在Ｐ区和Ｎ区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，这就是我们所说的ＰＮ结。

图（1）浓度差使载流子发生扩散运动

（2）在这个区域内，多数载流子已扩散到对方并复合掉了，或者说消耗殆尽了，因此，空间电荷区又称为耗尽层。

（3）Ｐ区一侧呈现负电荷，Ｎ区一侧呈现正电荷，因此空间电荷区出现了方向由Ｎ区指向Ｐ区的电场，由于这个电场是载流子扩散运动形成的，而不是外加电压形成的，故称为内电场。

图（2）内电场形成

1

（4）内电场是由多子的扩散运动引起的，伴随着它的建立将带来两种影响：

半导体二极管及其基本电路

基本要求

正确理解：PN结的形成及单向导电性

? 熟练掌握：普通二极管、稳压二极管的外特性及主要参数 ? 能够查阅电子器件相关手册

?

难点重点 1．ＰＮ结的形成

（1）当Ｐ型半导体和Ｎ型半导体结合在一起时，由于交界面处存在载流子浓度的差异，这样电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。但是，电子和空穴都是带电的，它们扩散的结果就使Ｐ区和Ｎ区中原来的电中性条件破坏了。Ｐ区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，Ｎ区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子通常称为空间电荷，它们集中在Ｐ区和Ｎ区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，这就是我们所说的ＰＮ结。

图（1）浓度差使载流子发生扩散运动

（2）在这个区域内，多数载流子已扩散到对方并复合掉了，或者说消耗殆尽了，因此，空间电荷区又称为耗尽层。

（3）Ｐ区一侧呈现负电荷，Ｎ区一侧呈现正电荷，因此空间电荷区出现了方向由Ｎ区指向Ｐ区的电场，由于这个电场是载流子扩散运动形成的，而不是外加电压形成的，故称为内电场。

图（2）内电场形成

1

（4）内电场是由多子的扩散运动引起的，伴随着它的建立将带来两种影响：

上的

第一节 半导体二极管门电路

第一节 半导体二极管门电路概述 半导体二极管的开关特性 二极管与门 二极管或门1

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第一节 半导体二极管门电路

一、概述1.门电路的概念 1.门电路的概念 用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路， 用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路， 通称为逻辑门电路 简称门电路 通称为逻辑门电路，简称门电路。 逻辑门电路， 门电路。 常用的门电路在逻辑功能上有： 常用的门电路在逻辑功能上有： 与门、或门、非门、与非门、或非门、 与门、或门、非门、与非门、或非门、 与或非门、异或门等 与或非门、异或门等。

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第一节 半导体二极管门电路

2.逻辑变量与状态开关 2.逻辑变量与状态开关

在二值逻辑中，逻辑变量的取值不是1就是0 在二值逻辑中，逻辑变量的取值不是1就是0, 在数字电路中，与之对应的是： 在数字电路中，与之对应的是： 电子开关的两种状态。 电子开关的两种状态。 半导体二极管 、三极管和MOS管， 三极管和MOS管 则是构成这种电子开关的基本开关元件。 则是构成这种电子开关的基本开关元件。

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第一节 半导体二极管门电路

3.高 低电平与正、 3.高、低电平与正、负逻辑

检波二极管的作用

检波（也称解调）二极管的作用是利用其单向导电性将高频或中频无线电信号中的低频信号或音频信号取出来，广泛应用于半导体收音机、收录机、电视机及通信等设备的小信号电路中，其工作频率较高，处理信号幅度较弱。

常用的国产检波二极管有2AP系列锗玻璃封装二极管。常用的进口检波二极管有1N34/A、1N60等。

二极管检波电路 二极管检波电路及故障处理

如图9-48所示是二极管检波电路。电路中的VD1是检波二极管，C1是高频滤波电容，R1是

检波电路的负载电阻，C2是耦合电容。

图9-48 二极管检波电路 1．电路分析准备知识

众所周知，收音机有调幅收音机和调频收音机两种，调幅信号就是调幅收音机中处理和放大的

信号。见图中的调幅信号波形示意图，对这一信号波形主要说明下列几点：

（1）从调幅收音机天线下来的就是调幅信号。

（2）信号的中间部分是频率很高的载波信号，它的上下端是调幅信号的包络，其包络就是所需要的

音频信号。

（3）上包络信号和下包络信号对称，但是信号相位相反，收音机最终只要其中的上包络信号，下包

络信号不用，中间的高频载波信号也不需要。

2．电路中各元器件作用说明

检波二极管的作用

检波（也称解调）二极管的作用是利用其单向导电性将高频或中频无线电信号中的低频信号或音频信号取出来，广泛应用于半导体收音机、收录机、电视机及通信等设备的小信号电路中，其工作频率较高，处理信号幅度较弱。

常用的国产检波二极管有2AP系列锗玻璃封装二极管。常用的进口检波二极管有1N34/A、1N60等。

二极管检波电路 二极管检波电路及故障处理

如图9-48所示是二极管检波电路。电路中的VD1是检波二极管，C1是高频滤波电容，R1是

检波电路的负载电阻，C2是耦合电容。

图9-48 二极管检波电路 1．电路分析准备知识

众所周知，收音机有调幅收音机和调频收音机两种，调幅信号就是调幅收音机中处理和放大的

信号。见图中的调幅信号波形示意图，对这一信号波形主要说明下列几点：

（1）从调幅收音机天线下来的就是调幅信号。

（2）信号的中间部分是频率很高的载波信号，它的上下端是调幅信号的包络，其包络就是所需要的

音频信号。

（3）上包络信号和下包络信号对称，但是信号相位相反，收音机最终只要其中的上包络信号，下包

络信号不用，中间的高频载波信号也不需要。

2．电路中各元器件作用说明

Product Datasheet Pb-free Status Description

Y ActiveNEW Zener Diode 200 mW 22 MM3Z22VST1G MM3Z2V4ST1/D (101.0k

Y ActiveNEW Zener Diode 200 mW 27 MM3Z27VST1G MM3Z2V4ST1/D (101.0k

Y ActiveNEW Zener Diode 200 mW 33 MM3Z33VST1G MM3Z2V4ST1/D (101.0k

Y ActiveNEW225 W e-Rated Zener 2.4 MMSZ5221ET1G MMSZ5221ET1/D (79.0k

Y ActiveNEW225 W e-Rated Zener 20 MMSZ5250ET1G MMSZ5221ET1/D (79.0k

NZ9F10VST5G NZ9F2V4S/D (94.0kB)Y ActiveNEW10V 200 mW SOD-923 Z NZ9F10VT5G NZ9F2V4/D (92.0kB)Y ActiveNEW10V 200 mW SOD-923 Z NZ9F11VST5G NZ9F2V4S/D (94.0

无

课内试验项目操作分析单

班级__08电工07电子 ______姓名___ ____学号_______

一、仪器设备：

模电实验箱、双踪示波器、函数信号发生器、万用表、串联稳压集成稳压实验板、各种类型二极管若干

二、注意事项：

1、万用表档位的正确选择和使用。 2、双踪示波器外接触头在电路中正确连接。 3、接线正确后才能通电测试。

三、试验原理和电路图

项目一、半导体二极管特性的试验 (1)电路图

(2)操作步骤

①让每组学生按照图3－2进行接线

②观察电路中灯亮与灯灭时二极管所加的电压的情况，将结果填入表3－1 中。 (3)试验结果

无

项目二：二极管极性的识别和性能的判断

（1）试验内容 ①普通二极管

借助万用表的欧姆档作简单判别。

指针式万用表正端（+）红笔接表内电池的负极，而负端（—）黑笔接表内电池的正极。根据PN结正向导通电阻值小、反向截止电阻值大的原理来简单确定二极管好坏和极性。 具体做法是：万用表欧姆档置“R×100”或“R×1K”处，将红、黑两表笔接触二极管两端，表头有一指示：将红、黑两表笔反过来再次接触二极管两端，表头又将有一指示。若两次指示的阻值相差很大，说明该二极管单向导电性好，并且阻值大（几百千欧以上）的那次红笔所接为二极

一：电阻与二极管并联的作用是什么？这两个并联后，再与一个

电容串联，起到什么作用呢？

作用

一般是降低二极管等效电阻,并上电阻后二极管两端压降没有减小,但是通过去的电流小了,

被并联的电阻分流了,这也是保护二极管的一种办法。 但你这里后面接了电容就有别的作用了，因为二极管是正向电阻小，反向电阻很大，电容放电就不可能走二极管这里走，除非二极管的漏电流很大。加个电阻就可以提供电容放电的途径,当然这样你这个电阻就要比较大,正向通路,二极管电阻小,电流大都走二极管过去,反向时

候二极管电阻大,电流走电阻回来。

看具体使用的场合

这样可以使电容的充电时间和放电时间不同,就是快速充电缓慢放电或缓慢充电快速放电,具体作用就要看使用的场合了,比如MCU的复位电路,上电时电容通过电阻充电,获得一个一

定宽度的复位脉冲,掉电的时候电容通过二极管快速放电.

改变充放电时间

这样可以让电容的充电和放电时间不一样，锯齿波发生器中就这样做的，正向充电时电流通过二极管走快速给电容充电形成一个跳变，翻转之后电流通过电阻放电比较慢，这样波形缓

慢变化

二极管主要有下列应用

1、整流二极管

利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。

2、开

一：电阻与二极管并联的作用是什么？这两个并联后，再与一个

电容串联，起到什么作用呢？

作用

一般是降低二极管等效电阻,并上电阻后二极管两端压降没有减小,但是通过去的电流小了,

被并联的电阻分流了,这也是保护二极管的一种办法。 但你这里后面接了电容就有别的作用了，因为二极管是正向电阻小，反向电阻很大，电容放电就不可能走二极管这里走，除非二极管的漏电流很大。加个电阻就可以提供电容放电的途径,当然这样你这个电阻就要比较大,正向通路,二极管电阻小,电流大都走二极管过去,反向时

候二极管电阻大,电流走电阻回来。

看具体使用的场合

这样可以使电容的充电时间和放电时间不同,就是快速充电缓慢放电或缓慢充电快速放电,具体作用就要看使用的场合了,比如MCU的复位电路,上电时电容通过电阻充电,获得一个一

定宽度的复位脉冲,掉电的时候电容通过二极管快速放电.

改变充放电时间

这样可以让电容的充电和放电时间不一样，锯齿波发生器中就这样做的，正向充电时电流通过二极管走快速给电容充电形成一个跳变，翻转之后电流通过电阻放电比较慢，这样波形缓

慢变化

二极管主要有下列应用

1、整流二极管

利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。

2、开