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来源：百度文库 编辑：中财网 时间：2024/05/03 08:08:23
半导体二极管介绍-二极管基础知识的介绍A. 半导体二极管
一、 半导体二极管的结构
半导体二极管按其结构的不同可分为点接触型和面接触型两类。
点接触型二极管是由一根很细的金属触丝(如三价元素铝)和一块半导体(如锗)的表面接触，然后 在正方向通过很大的瞬时电流，使触丝和半导体牢固地熔接在一起，三价金属与锗结合构成PN结，并做出相应的电极引线，外加管壳密封而成，如图 2.7所示 。由于 点接触型二极管金属丝很细， 形成的PN结面积很小， 所以 极间电容很小，同时 ，也 不能承受高的反向电压和大的电流。这种类型的管子适于做高频检波和脉冲数字电路里的开关元件， 也 可用 来作小电流整流。 如2APl是点接触型锗二极管， 最大整流电流为16mA， 最高工作频率为15OMHz。
面接触型或称面结型二极管的PN结是用合金法或扩散法做成的，其结构如图2.7 所示 。由于 这种二极管的PN结面积大，可承受较大的电流，但极间电容也 大。这类器件适用于整流，而不宜用于高频电路中。如2CPl为面接触型硅二极管，最大整流电流为40OmA， 最高工作频率只有3kHz。
图2.7中的硅工艺平面型二极管结构图， 是集成电路中常见 的一种形式。代表二极管的符号也 在图2.7中示出。
部分二极管实物如图2.8所示 。 
二、 二极管的伏安特性:
二极管最主要的特性是单向导电性，其伏安特性曲线如图1所示 ：
1、 正向特性
另在二极管两端的正向电压（P为正、N为负）很小时（锗管小于0.1伏，硅管小于0.5伏），管子不导通处于“死区”状态 ，当正向电压起过一定 数值后，管子才导通，电压再稍微增大，电流急剧暗加（见曲线I段）。不同材料的二极管，起始电压不同，硅管为0.5-.7伏左右，锗管为0.1-0.3左右。
2、 反向特性
二极管两端加上反向电压时，反向电流很小，当反向电压逐渐 增加 时，反向电流基本保持不变，这时 的电流称为反向饱和电流（见曲线II段)。不同材料的二极管，反向电流大小不同，硅管约为1微安到几十微安，锗管则可高达数百微安，另外，反向电流受温度变化的影响很大，锗管的稳定性比硅管差。
3、 击穿特性
当反向电压增加 到某一数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿（见曲线III)。这时 的反向电压称为反向击穿电压，不同结构、工艺和材料制成的管子，其反向击穿电压值差异很大，可由1伏到几百伏，甚至高达数千伏。
4、 频率特性
由于 结电容的存在，当频率高到某一程度
时，容抗小到使PN结短路。导致 二极管失去单向导电性，不能工作，PN结面积越大，结电容也 越大，越不能在高频情况 下工作。
三、 二极管的主要参数
1、 最大整流电流 IF：是指管子长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。因为 电流通过PN结要引起管子发热，电流太大，发热量超过限度，就会使PN结烧坏。例如2APl最大整流电流为16mA。
2、 反向击穿电压 VBR：指管子反向击穿时的电压值。击穿时，反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至因过热而烧坏。一般 手册上给出的最高反向工作电压约为击穿电压的一半，以确保管子安全运行。例如2APl最高反向工作电压规定为2OV， 而反向击穿电压实际 上大于40V。
3、 反向电流 IR：指管子末击穿时的反向电流， 其值愈小，则管子的单向导电性愈好。由于 温度增加 ，反向电流会急剧增加 ，所以 在使用二极管时要注意温度的影响。
4、 极间电容 CJ：二极管的极间电容包括 势垒电容和扩散电容，在高频运用时必须 考虑结电容的影响。二极管不同的工作状态 ，其极间电容产生的影响效果也 不同。
二极管的参数是正确使用二极管的依据，一般 半导体器件手册中都给出不同型号管子参数。使用时，应特别注意不要超过最大整流电流和最高反向工作电压，否则将容易
损坏管子。
半导体二极管介绍-二极管基础知识的介绍B. 二极管基本电路及其 分析方法
在电子技术中，二极管电路得到广泛
的应用。本节只介绍几种基本的电路，如限幅电路、开关电路、低电压稳压电路等。
二极管是一种非线性器件，因而二极管电路一般 要采用非线性电路的分析方法。这里主要介绍比较简单理想模型和恒压模型分析法。
一、 二极管正向特性的数学模型
1、 理想模型--理想的开关 
图2.10表示理想二极管的VI特性和符号，其中的虚线表示实际 二极管的VI特性。由图中可见，在正向偏置时，其管压降为OV，而当二极管处于反向偏置时，认为它的电阻为无穷大，电流为零。在实际 的电路中，当电源电压远比二极管的管压降大时，利用
此法来近似分析是可行的。
2、 恒压模型--其正向压降为0.7V(硅管)
这个 模型如图2.11所示 ，其基本思想是当二极管导通后，其管压降认为是恒定的，且不随电流而变，典型值为0.7V，不过，这只有当二极管的电流iD近似等于或大于1mA时才是正确的。 该模型提供了合理的近似，因此 应用也 较广。二、 模型分析法应用举例
1、 静态工作点分析
电路如图2.12所示 ，请分别用二极管的理想模型和恒压模型分析其静态工作点。
（1）使用理想模型得：VD=0V，ID=VDD/R
（2）使用恒压模型得：VD=0.7V，ID=（VDD-VD）/R
上述的计算结果表明：VDD>>VD时，使用恒压模型较好 ，因此 ，根据实际 情况 选择合适的模型是关键。
2、 模型分析法应用举例
例题1：如果 图示电路(a)中设二极管为恒压模型。求电路中输出的电压Vo值说明二极管处于何种状态 ？
解：假设先将A、B断开，则VA = -10V, VB = -5V，∴VAB= VA-VB= -5V，可见重新接入后二极管将处于反向截止状态 ：电路中电流为0（反向电阻无穷大），∴电阻R上的压降为0，Vo = -5V成立。
例题2：如果 图2.13所示 电路(b)中设二极管为恒压模型。求电路中输出的电压Vo值说明二极管处于何种状态 ？
解：∵将D1、 D2断开，VB1A＝9V，VB2A= -12-(-9)=-3V ∴将D1、 D2接入后，D1导通，D2截止，VA被D1箝位在－0.7V上。∴Vo= VA= -0.7V成立。
半导体二极管介绍-二极管基础知识的介绍C. 特殊二极管
除前面所讨论的普通二极管外，还有若干种特殊二极管，如齐纳二极管、变容二极管、光电子器件(包括 光电二极管、 发光二极管和激光二极管)等，本节主要讨论齐纳二极管及其 应用。
一、 齐纳二极管
齐纳二极管又称稳压二极管，是一种特殊的面接触型硅晶体二极管。由于 它有稳定电压的作用，经常应用在稳压设备和一些
电子线路中。
稳压二极管的特性曲线与普通二极管基本相似，只是稳压二极管的反向特性曲线比较陡。
稳压二极管的正常工作范围，是在伏安特性曲线上的反向电流开始突然上升的A、B段。 这一段的电流， 对于 常用的小功率稳压管来讲，一般 为几毫安至几十毫安。
1、 稳压二极管的主要参数
（1）稳定电压Vz
稳定电压就是稳压二极管在正常工作时，管子两端的电压值。这个 数值随工作电流和温度的不同略有改变，既是同一型号的稳压二极管，稳定电压值也 有一定 的分散性， 例如2CW14硅稳压二极管的稳定电压为6～7.5V。
（2）耗散功率PM
反向电流通过稳压二极管的PN结时，要产生一定 的功率损耗，PN结的温度也 将升高。 根据允许的PN结工作温度决定出管子的耗散功率。通常小功率管约为几百毫瓦至几瓦。
（3）稳定电流IZ、最小稳定电流IZmin、大稳定电流IZmax
稳定电流：工作电压等于稳定电压时的反向电流；
最小稳定电流：稳压二极管工作于稳定电压时所需的最小反向电流；
最大稳定电流：稳压二极管允许通过的最大反向电流。
2、 稳压二极管的应用
稳压管常用在整流滤波电路之后，用于稳定直流输出电压的小功率电源设备中。
如图由R、Dz组成的就是稳压电路，稳压管在电路中稳定电压的原理如下：
只要R参数选得适当
，就可以 基本上抵消Vi的升高值，因而使Vo基本保持不变。
可见，在这种稳压电路中， 起自动调节作用的主要是稳压二极管Dz，当输出电压有较小的变化时， 将引起稳压二极管电流Iz的较大变化，通过限流电阻R的补偿作用，保持输出电压Vo基本不变。
限流电阻R的选择：
1、 当I0 = I0min、VI = VImax 时 要求
：
2、 当I0 = I0max、VI = VImin 时 要求
：
故R的取值范围为：