第4章半导体二极管及其应用

—202— 第 4章 半导体二极管及其应用 电子电路区别于以前所学电路的主要特点是电路中引入各种电子器件。电子器件的类型 很多，目前使用得最广泛的是半导体器件——二极管、稳压管、晶体管、绝缘栅场效应管等。 由于本课程的任务不是研究这些器件内部的物理过程，而是讨论它们的应用，因此，在简单 介绍这些器件的外部特性的基础上，讨论它们的应用电路。 4.1 PN结和半导体二极管 4.1.1 PN结的单向导电性 我们在物理课中已经知道，在纯净的四价半导体晶体材料（主要是硅和锗）中掺入微量三价（例如硼）或五价（例如磷）元素，半导体的导电能力就会大大增强。这是由于形成了有传导电流能力的载流子。掺入五价元素的半导体中的多数载流子是自由电子，称为电子半导体或 N型半导体。而掺入三价元素的半导体中的多数载流子是空穴，称为空穴半导体或Ｐ型半导体。在掺杂半导体中多数载流子（称多子）数目由掺杂浓度确定，而少数载流子（称少子）数目与温度有关，并且温度升高时，少数载流子数目会增加。 在一块半导体基片上通过适当的半导体工艺技术可以形成Ｐ型半导体和Ｎ型半导体的交接面，称为 PN结。PN结具有单向导电性：当 PN结加正向电压时，Ｐ端电位高于 N 端，PN结变窄,由多子形成的电流可以由Ｐ区向Ｎ区流通，见图 4-1 (a),而当 PN 结加反向电压时，Ｎ端电位高于Ｐ端，PN结变宽,由少子形成的电流极小，视为截止(不导通)，见图 4-1 (b)。 4.1.２ 半导体二极管 半导体二极管就是由一个 PN结加上相应的电极引线及管壳封装而成的。由Ｐ区引出的电极称为阳极，Ｎ区引出的电极称为阴极。因为 PN结的单向导电性，二极管导通时电流方向是由阳极通过管子内部流向阴极。二极管的种类很多，按材料来分，最常用的有硅管和锗管 （a） PN 结加正向电压 （b） PN 结加反向电压 图 4-1 PN 结的单向导电性 R R N P I E 外加电场 自建电场 N P I ≈ 0 E 外加电场 自建电场 两种；按结构来分，有点接触型，面接触型和硅平面型几种；按用途来分，有普通二极管、整流二极管、稳压二极管等多种。 （a）符号 （b）点接触型 （c）面接触型 （d）硅平面型 （e）外形示意图 图 4-2 常用二极管的符号、结构和外形示意图 图 4-2是常用二极管的符号、结构及外形的示意图。二极管的符号如图 4-2（a）所示。箭头表示正向电流的方向。一般在二极管的管壳表面标有这个符号或色点、色圈来表示二极管的极性，左...