未锁定机工PPT第一章二极管及其应用

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1、第一章第一章 二极管及其应用二极管及其应用1.1 晶体二极管的特性、结构与分类晶体二极管的特性、结构与分类1.2 整流电路及应用整流电路及应用1.3 滤波电路类型及应用滤波电路类型及应用1.4 直流稳压电源直流稳压电源本章知识目标本章知识目标了解二极管器件的外形和电路符号。了解二极管器件的外形和电路符号。 掌握二极管的单向导电性和主要参数，了解伏安特性掌握二极管的单向导电性和主要参数，了解伏安特性 。了解硅稳压管、发光二极管、光电二极管、变容二极管等了解硅稳压管、发光二极管、光电二极管、变容二极管等特殊二极管的外形特征、功能和实际应用。特殊二极管的外形特征、功能和实际应用。了解整流电路的作用及

2、工作原理。了解整流电路的作用及工作原理。 了解滤波电路及输出电压的估算。了解滤波电路及输出电压的估算。 本章技能目标本章技能目标会使用万用表检测二极管好坏和判别极性。会使用万用表检测二极管好坏和判别极性。会用万用表、示波器测量和观察整流滤波电路输出波形。会用万用表、示波器测量和观察整流滤波电路输出波形。会查阅半导体手册，能按要求选用二极管。会查阅半导体手册，能按要求选用二极管。1.1 晶体二极管的特性、结构与分类晶体二极管的特性、结构与分类 半导体器件是现代电子技术发展必不可少的重要组半导体器件是现代电子技术发展必不可少的重要组成部分。由于它具有体积小、重量轻、使用寿命长、成部分。由于它具有体

3、积小、重量轻、使用寿命长、输入功率小和功率转换效率高等优点而得到广泛的应输入功率小和功率转换效率高等优点而得到广泛的应用。随着科学技术的发展，我们生活中的很多电子产用。随着科学技术的发展，我们生活中的很多电子产品如电话、收音机、电视机、计算机、手机品如电话、收音机、电视机、计算机、手机MP3/MP4MP3/MP4等，都用到了半导体器件，下面我们一起来学习常用等，都用到了半导体器件，下面我们一起来学习常用的半导体器件中的二极管及其应用的半导体器件中的二极管及其应用。【PN结结】 人们按照物质导电性能，通常将各种材料分为导体、绝缘体和半导体三大类。导电性能介于导体与绝缘体之间的物质称为半半导体导体

4、，例如硅(Si)、锗(Ge)等都是半导体。纯净的不含任何杂质的半导体叫做本征半导体本征半导体，它其中有两种等量的导电粒子（即载流子）：电子和空穴。本征半导体的导电能力差，为增强导电性，通常在其中掺入某种微量元素。如果在本征半导体（如硅）中掺入微量三价元素（如硼），就形成P P型半导体型半导体。P型半导体中空穴占多数，称为多数载流子，电子相对少，称为少数载流子。如果在本征半导体（如硅）中掺入微量五价元素（如磷），就形成N N型半导体型半导体。N型半导体中电子占多数，称为多数载流子，空穴相对少，称为少数载流子。如果通过一定的生产工艺，将一块半导体的P型区和N型区结合在一起，则在它们的交界处就形成了

5、一个具有单向导电性的薄层，称为PNPN结结。以PN结为管芯，在P型区和N型区的两侧接上电极引线，就制成了半导体二极管半导体二极管，简称二极管二极管。利用不同的半导体材料、采用不同的工艺和几何结构，现在已研制出种类繁多、功能用途各异的二极管，可用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。晶体二极管的频率覆盖范围可从低频、高频、微波、毫米波、红外直至光波。1.1.1晶体二极管的结构及符号晶体二极管的结构及符号【二极管的结构【二极管的结构】 二极管是由一个PN结构成的，从P区引出的电极为二极管正极， N区引出的电极为二极管负极，用管壳封装起来即成二极管。根据管芯结构的不同，二极管可分为点接触

6、型和面接触型，如图1-4所示。 a）点接触型 b)面接触型图1-4 二极管常见结构 点接触型二极管：PN结面积很小，极间电容很小，适用于做高频检波和脉冲 数字电路里的开关元件，也可用作小电流整流。面接触型二极管：PN结面积大，极间电容也大，适用于较大电流的整流，而不宜用于高频电路中。 【电路符号与实物图【电路符号与实物图】二极管的电路符号如图1-5a）所示，用VDVD表示，。图中箭头所指方向是二极管正向电流方向，二极管有两个引脚，箭头的一边代表正极（或阳极），另一边代表负极（或阴极）。a）二极管电路符号 b）二极管实物图 图1-5 二极管符号与实物图 课堂实验一课堂实验一 二极管单向导电性测试

7、二极管单向导电性测试 【实验目的【实验目的 】 （1）了解二极管的导电特性。 （2）会肉眼识别实物图的二极管正极。 （3）会画电路原理图。 （1）识别二极管正负极，靠近银色色环的一端为负极。（2）按图1-6a）所示连接电路，即将二极管正极与电源高电位相接，二极管负极与电源低电位相接， 即二极管两端加正向电压。观察指示灯的变化情况，将观察的现象记入表1-1。再按图1-6b）接电路，即将二极管两端对调，观察记录现象。【实验内容【实验内容】 （3）在图1-7中填入二极管的符号，使a）图灯亮。 表1-1 实验数据表 【实验结论【实验结论】 二极管具有外加正向电压导通，外加反向电压截止的导电特性，二极管

8、具有外加正向电压导通，外加反向电压截止的导电特性，即二极管具有单向导电性。即二极管具有单向导电性。1.1.2晶体二极管的伏安特性晶体二极管的伏安特性 二极管的伏安特性是指加在二极管两端的电压与流过二极管的电流之间的关系，由此得到的曲线，称为二极管的伏安特性曲线二极管的伏安特性曲线，如图1-9所示（图中实线为硅二极管，虚线为锗二极管）。 图1-9 二极管伏安特性曲线 【正向特性【正向特性】 二极管正极接高电位，负极接低电位，称为二极管二极管正偏正偏。二极管加正向电压时伏安特性分为正向死区和正向导通区。（1）正向死区：对应曲线OA段，此时所加正偏电压较小，流过二极管的电流很小，二 极管仍处于截止状

9、态。当加给二极管的正向电压增加到某一值时流过二极管的电流迅速增 大，把这一正向电压的值称为死区电压压死区电压压，用Uth表示。在常温下，硅管的Uth 为0.5V，锗管的Uth为0.1V。（2）正向导通区：对应曲线AB段，当加给二极管的正向电压超过死区电压后，二极管完全导通，此时二极管电流变化范围很大，电压变化范围很小。一般硅管0.60.7V，锗管0.20.3V，称为导通电压导通电压，二极管充分导通时，可认为电压基本保持不变，统一取硅管的导通电压为0.7V,锗管的导通电压为0.3V。【反向特性【反向特性】 二极管正极接低电位，负极接高电位，称为二极管二极管反偏反偏。二极管加反偏电压时，伏安特性分

10、为反向截止区和反向击穿区。（1）反向截止区：对应曲线的OC段，二极管处于截止 状态。此时反向电流很小，且基本保持不变，称为 二极管的反向饱和电流反向饱和电流IRIR，其值随温度的升高而加 大。（2）反向击穿区：对应曲线的CD段，当反向电压加大 到某一值时，反向电流突然增大，二极管失去单 向导电性，该现象称为反向击穿反向击穿，所加反向电压 称为反向击穿电压反向击穿电压UBRUBR。稳压二极管就是利用该 特性制成，但普通二极管不允许进入击穿区，因 为普通二极管会因反向电流过大而损坏。1.1.3晶体二极管的主要参数晶体二极管的主要参数 （1）最大整流电流IFM：最大整流电流IFM指二极管长期工作时允

11、许通过的最大正向平均电流，使用中电流超过此值，管子会因过热而永久损坏。 （2）最高反向工作电压URM：二极管正常工作时允许承受的最高反向电压，一般为反向击穿电压UBR的一半左右。 （3）反向电流IRM：指二极管未击穿时的反向电流，其值愈小，则二极管的单向导电性愈好。 （4）最高工作频率：最高工作频率指保证二极管正常工作的最高频率。否则会使二极管失去单向导电性。1.1.4其他特殊二极管其他特殊二极管 下面介绍一些具有特殊功能的二极管，详见表下面介绍一些具有特殊功能的二极管，详见表1-21-2。表1-2 特殊二极管 【稳压二极管【稳压二极管】 稳压二极管是一种用特殊工艺制造的面接触硅稳压二极管是一