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本文教你電子基礎(chǔ)知識(shí)-第五章-二極管

發(fā)布時(shí)間:2024-04-11 文章來源:深度系統(tǒng)下載 瀏覽:

10天電子入門-二極管

1.二極管:(英語:Diode),特性:單向?qū)щ?

電子元件當(dāng)中,一種具有兩個(gè)電極的裝置,只允許電流由單一方向流過,許多的使用是應(yīng)用其整流的功能。半導(dǎo)體二極管是指利用半導(dǎo)體特性的兩端電子器件。最常見的半導(dǎo)體二極管是PN結(jié)型二極管和金屬半導(dǎo)體接觸二極管。它們的共同特點(diǎn)是伏安特性的不對(duì)稱性,即電流沿其一個(gè)方向呈現(xiàn)良好的導(dǎo)電性,而在相反方向呈現(xiàn)高阻特性可用作為整流、檢波、穩(wěn)壓、恒流、變?nèi)荨㈤_關(guān)、發(fā)光及光電轉(zhuǎn)換等。

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2.導(dǎo)體:自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體,金屬一般都是導(dǎo)體。

導(dǎo)體是善于導(dǎo)電的物體,即是能夠讓電流通過材料;不善于導(dǎo)電的物體叫絕緣體。(并不是能導(dǎo)電的物體叫導(dǎo)體,不能導(dǎo)電的物體叫絕緣體,這是一般人常犯的錯(cuò)誤)金屬導(dǎo)體里面有自由運(yùn)動(dòng)的電子,導(dǎo)電的原因是自由電子.半導(dǎo)體隨溫度升高其電阻率逐漸變小,導(dǎo)電性能大大提高,導(dǎo)電原因是半導(dǎo)體內(nèi)的空穴和電子對(duì)。在科學(xué)及工程上常用利用歐姆來定義某一材料的導(dǎo)電程度。

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3.絕緣體:不容易導(dǎo)電的物體叫做絕緣體。

如橡皮、陶瓷、塑料和石英.絕緣體是一種可以阻止熱(熱絕緣體)或電荷(電絕緣體)流動(dòng)的物質(zhì)。絕緣體是指在通常情況下不傳導(dǎo)電流的物質(zhì)。又稱電介質(zhì)。絕緣體的特點(diǎn)是分子中正負(fù)電荷束縛得很緊,可以自由移動(dòng)的帶電粒子極少,其電阻率很大,約為10~10歐姆 ·米,所以一般情況下可以忽略在外電場(chǎng)作用下自由電荷移動(dòng)所形成的宏觀電流,而認(rèn)為是不導(dǎo)電的物質(zhì)。絕緣體可分為氣態(tài)(如氫、氧、氮及一切在非電離狀態(tài)下的氣體)、液態(tài)(如純水、油、漆及有機(jī)酸等)和固態(tài)(如玻璃、陶瓷、橡膠、紙、石英等)三類。

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4.半導(dǎo)體:有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間,稱為半導(dǎo)體.

如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等電阻率介于金屬和絕緣體之間并有負(fù)的電阻溫度系數(shù)的物質(zhì)。半導(dǎo)體室溫時(shí)電阻率約在10E-5~E歐姆·米之間,溫度升高時(shí)電阻率指數(shù)則減小。半導(dǎo)體材料很多,按化學(xué)成分可分為元素半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)體兩大類。

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5.認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體:

按導(dǎo)電性能的不同,物質(zhì)可以分為導(dǎo)體、絕緣體、和半導(dǎo)體.常用半導(dǎo)體材料主要是

硅(Si)、鍺(Ge)和砷化鎵(GaAs)等,半導(dǎo)體性能隨溫度、光照或摻入雜質(zhì)而發(fā)生顯著變化.

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6. PN結(jié)形成.

P(Positive)型和N(Negative)型可根據(jù)它們的載流子(載流子說得比較學(xué)術(shù),其實(shí)就是導(dǎo)體里面能流動(dòng)的帶電粒子,為電子或者是空穴,空穴可以看作是帶正電的電子)來區(qū)分。對(duì)半導(dǎo)體材料(一般應(yīng)該是硅Si)參入不同的雜質(zhì),就可以形成P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體里面能夠流動(dòng)的粒子是空穴,N型半導(dǎo)體里面能夠流動(dòng)的粒子是電子。它們的結(jié)構(gòu)如下圖1所示,對(duì)于它們倆如何參雜以形成不同的半導(dǎo)體,我們可沒必要再研究下去除非你是專門搞半導(dǎo)體材料的。P型半導(dǎo)體中的大紅圓是負(fù)離子,由于材料的性質(zhì),它是不可移動(dòng)的,而其中的小綠圓(空穴),是可移動(dòng)的,這一點(diǎn)很重要,請(qǐng)務(wù)必記;同理N型半導(dǎo)體,它里面的大綠圓(正離子)不可自由移動(dòng),而小紅圓(電子)可自由移動(dòng).

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7.簡單了解了P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之后,我們常說的PN結(jié)是如何形成的呢,且看下方圖2動(dòng)圖。當(dāng)P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體接合在一起的時(shí)候,由于P型半導(dǎo)體中空穴濃度高,而N型半導(dǎo)體中電子濃度高,因此會(huì)形成一個(gè)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),P型半導(dǎo)體中空穴會(huì)向它濃度低的地方擴(kuò)散,從而擴(kuò)散到N型區(qū)N型半導(dǎo)體的電子也會(huì)向它濃度低的地方擴(kuò)散,從而擴(kuò)散到P型區(qū)。這樣一來,P型區(qū)剩下不能自由移動(dòng)的負(fù)離子,而N型區(qū)剩下不能自由移動(dòng)的正離子,一正一負(fù),在PN結(jié)內(nèi)部形成了一個(gè)從左往右的內(nèi)電場(chǎng),基本上這個(gè)內(nèi)電場(chǎng)就體現(xiàn)PN結(jié)的工作特性。另外有一點(diǎn)要說明的是,PN結(jié)只是局部帶電,即P型區(qū)呈負(fù)電,而N型區(qū)呈正電,但是它們倆一中和,整體上是呈中性的.

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8.PN結(jié)接正向電壓:

當(dāng)PN結(jié)正向電壓時(shí),即P型區(qū)接電源的正極,N型區(qū)接電源的負(fù)極,這時(shí)外加電源形成的電場(chǎng)方向相反,而當(dāng)外電場(chǎng)的強(qiáng)度真好過內(nèi)電場(chǎng)的時(shí)候,PN結(jié)就導(dǎo)通了,這時(shí)電子就可以從PN結(jié)通過,如下圖所示,電路中在導(dǎo)線上流動(dòng)的是負(fù)電子,下圖中為了方便起方用的空穴表示,不會(huì)影響分析過程,在外部電場(chǎng)完全抵消內(nèi)部電場(chǎng)之后,空穴就可以順暢無阻的通過了PN結(jié)了.

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9.PN結(jié)接反向電壓:

當(dāng)PN結(jié)接反向電壓時(shí),P型區(qū)的空穴會(huì)被電子抵消,而N型區(qū)電子會(huì)流動(dòng)到電源的正極,這樣一來會(huì)有助于內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng),更不利于電子通過PN結(jié),內(nèi)電場(chǎng)不停的增強(qiáng),會(huì)超過外部電源形成電場(chǎng)強(qiáng)度,超過之后電子就不能夠通過了PN結(jié)了,在外部看來就是反向電阻無窮大了.

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10.二極管原理:

10-1.二極管正向特性:通過以下電路中可以看出,當(dāng)接通電源后電流通過電池正極經(jīng)過二極管的正極至二極管的負(fù)極至LED燈最后到電池的負(fù)極形成正向電流,因有電流存在所在LED會(huì)點(diǎn)亮

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10.二極管原理:

10-2.二極管反向特性:通過以下電路中可以看出,當(dāng)接通電源后電流通過電池正極經(jīng)過LED燈然后到二極管的負(fù)極,因二極管接法是反向所以電流不能通過,在此電路中沒有電流存在,所以LED燈不會(huì)點(diǎn)亮.

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11.普通二極管的伏安特性:

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12.穩(wěn)壓二極管的伏安特性:

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13.二極管符號(hào)

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14.二極管種類劃分

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15.二極管電路應(yīng)用:

如下圖就是利用二極管單向?qū)щ姷奶匦约胺Q壓的特性是電路中最常見的電路.

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