珙县职业高级中学（教案）
《电子技术基础》
授课教师：电子专业部
一、教学方法与实施过程
二、教学内容
新课
第一章晶体二极管
A．引入
自然界中的物质，按导电能力的不同，可分为导体和绝缘
体。

人们又发现还有一类物质，它们的导电能力介于导体和绝缘体之间，那就是半导体。

B．新授课
1.1半导体二极管
1.1.1 什么是半导体
1．半导体：导电能力随着掺入杂质、输入电压（电流）、温度和光照条
件的不同而发生很大变化，人们把这一类物质称为半导体。

2．载流子：半导体中存在的两种携带电荷参与导电的“粒子”。

（1）自由电子：带负电荷。

（2）空穴：带正电荷。

特性：在外电场的作用下，两种载流子都可以做定向移动，形成电流。

3．N型半导体：主要靠电子导电的半导体。

即：电子是多数载流子，空穴是少数载流子。

4．P型半导体：主要靠空穴导电的半导体。

即：空穴是多数载流子，电子是少数载流子。

1.1.2 PN结
1．PN结：经过特殊的工艺加工，将P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起，则在两种半导体的交界面就会出现一个特殊的接触面，称为PN 结。

2．实验演示
（1）实验电路（讲解）
（引入实验电路，观察现
（2）现象
所加电压的方向不同，电流表指针偏转幅度不同。

（3）结论
PN结加正向电压时导通，加反向电压时截止，这种特性称为PN结的单向导电性。

3．反向击穿：PN结两端外加的反向电压增加到一定值时，反向电流急剧增大，称为PN结的反向击穿。

4．热击穿：若反向电流增大并超过允许值，会使PN结烧坏，称为热击穿。

5．结电容
PN结存在着电容，该电容称为PN结的结电容。

1.1.3 半导体二极管
利用PN结的单向导电性，可以用来制造一种半导体器件——半导体二极管。

1．半导体二极管的结构和符号
（1）结构：由于管芯结构不同，二极管又分为点接触型（如图a）、面接触型（如图b）和平面型（如图c）。

（展示各种二极管）
（2）符号：如图所示，箭头表示正向导通电流的方向。

2．二极管的特性
二极管的导电性能由加在二极管两端的电压和流过二极管的电流来决定，这两者之间的关系称为二极管的伏安特性。

硅二极管的伏安特性曲线如图所示。

（1）正向特性（二极管正极电压大于负极电压）
①死区：当正向电压较小时，正向电流极小，二极管呈现很大的电阻，如图中OA段，通常把这个范围称为死区。

死区电压：硅二极管0.5 V左右，锗二极管0.1 V 0.2 V。

②正向导通：当外加电压大于死区电压后，电流随电压增大而急剧增大，二极管导通。

导通电压：硅二极管0.6 V0.7 V，锗二极管0.2 V 0.3 V。

（2）反向特性（二极管负极电压大于正极电压）
①反向饱和电流：当加反向电压时，二极管反向电流很小，而且在很大范围内不随反向电压的变化而变化，故称为反向饱和电流。

②反向击穿：若反向电压不断增大到一定数值时，反向电流就会突然增大，这种现象称为反向击穿。

普通二极管不允许出现此种状态。

（引导分析伏安特性）
由二极管的伏安特性可知，二极管属于非线性器件。

3
．半导体二极管的主要参数
（1）最大整流电流
F
I：二极管长时间工作时允许通过的最大直流电流。

（2）最高反向工作电压
RM
V：二极管正常使用时允许加的最高反向电压。

4. 二极管的应用举例
(1)二极管的开关作用
注意：分析实际电路时为简单化，通常把二极管进行理想化处理，即正
偏时视其为“短路”，截止时视其为“开路”。

(2)二极管的整流作用
将交流电变成单方向脉动直流电的过程称为整流。

利用二极管的单向导
电性能就可获得各种形式的整流电路。

（讲解）
(3)二极管的限幅作用
图示为一限幅电路。

电源uS是一个周期性的矩形脉冲，高电平幅值为+5V，低电平幅值为-5V。

试分析电路的输出电压为多少。

分析：当输入电压ui=－5V时，二极管反偏截止，此时电路可视为开路，输出电压u0=0V；当输入电压ui= +5V时，二极管正偏导通，导通时二极管管压降近似为零，故输出电压u0≈+5V。

显然输出电压u0限幅在0~+5V之间。

本节小结
1.二极管的伏安特性
2.二极管的主要参数
3.二极管的应用
1. 3特殊二极管
引言
前面主要讨论了普通二极管,另外还有一些特殊用途的二极管,如稳压二极管、发光二极管、光电二极管和变容二极管等,现介绍如下。

1.稳压管
稳压管是由硅材料制成的特殊面接触型二极管，与普通二极管不同的是，稳压管的正常工作区域是PN 结的反向齐纳击穿区，故而也称为齐纳二极管。

（1）稳压管的工作特性
稳压二极管简称稳压管,它的特性曲线和符号如图所示。

显然稳压管的伏安特性曲线比普通二极管的更加陡峭。

稳压二极管的反向电压几乎不随反向电流的变化而变化、这就是稳压二极管的显著特性。

（2）稳压二极管的主要参数
1）稳定电压U Z 。

(a )
U Z
∆U Z
U B
U A
U / V
O
∆ I Z
I Z
I A (I Zmin )
I B (I Zmax )
A
B I / mA
V
稳压二极管的特性曲线和符号
(a)伏安特性曲线 (b)符号
稳定电压是稳压管工作在反向击穿区时的稳定工作电压。

由于稳定电压随着工作电流的不同而略有变化, 因而测试U z时应使稳压管的电流为规定值。

稳定电压Ｕｚ是根据要求挑选稳压管的主要依据之一。

不同型号的稳压管, 其稳定电压值不同。

同一型号的管子, 由于制造工艺的分散性, 各个管子的Ｕｚ值也有差别。

例如稳压管２DW7C, 其Ｕｚ＝６.1～６.５V, 表明均为合格产品, 其稳定值有的管子是６.１V, 有的可能是６.５V等等, 但这并不意味着同一个管子的稳定电压的变化范围有如此大。

2）稳定电流I。

Z
稳定电流是使稳压管正常工作时的最小电流, 低于此值时稳压效果较差。

工作时应使流过稳压管的电流大于此值。

一般情况是, 工作电流较大时, 稳压性能较好。

但电流要受管子功耗的限制, 即
I z max=P z/U z。

3）耗散功率P zm
由于稳压管两端的电压值为Ｕｚ,而管子中又流过一定的电流, 因此要消耗一定的功率。

这部分功耗转化为热能, 会使稳压管发热。

Ｐｚ取决于稳压管允许的温升。

4）动态电阻r Z
r Z是稳压二极管在击穿状态下，两端电压变化量与其电流变化量的比值。

反映在特性曲线上，是工作点处切线斜率的倒数。

r Z随工作电流增大而减小。

r Z的数值一般为几欧姆到几十欧姆。

2．发光二极管
发光二极管与普通二极管一样,也是由PN结构成的,同样具有单向导电性,但在正向导通时能发光,所以它是一种把电能转换成光能的半导体器件。

当发光二极管正偏时，注入到N区和P区的载流子被复合时，会发出可见光和不可见光。

单个发光二极管常作为电子设备通断指示灯或快速光源及光电耦合器中的发光元件等。

发光二极管一般使用砷化镓、磷化镓等材料制成。

现有的
1.3V以上。

发光管属功率控制器件，常用来作为数字电路的数码及图形显示的七段式或阵列器件。

3.光电二极管
光电二极管也称光敏二极管，是将光信号变成电信号的半导体器件，其核心部分也是一个PN结。

光电二极管PN结的结面积较小、结深很浅，一般小于一个微米。

光电二极管工作在反偏状态,它的管壳上有一个玻璃窗口，以便接受光照。

无光照时，反向电流很小，称为暗电流；有光照射时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分价电子挣脱共价键的束缚，产生电子—空穴对，称为光生载流子。

光生载流子在反向电压作用下形成反向光电流，其强度与光照强度成正比。

光电二极管的检测方法和普通二极管的一样,通常正向电阻为几千欧,反向电阻为无穷大。

否则光电二极管质量变差或损坏。

当受到光线照射时,反向电阻显著变化,正向电阻不变。

本节小结
本节主要介绍了几种特殊二极管，需掌握的内容是：稳压二极管的特性及其主要参数；发光二极管及光电二极管的主要特性及电路符号。

练习
1．晶体二极管加一定的_____电压时导通，加_____电压时_____，这一导电特性称为二极管的_____特性。

2．二极管导通后，正向电流与正向电压呈_____关系，正向电流变化较大时，二极管两端正向压降近似于_____，硅管的正向压降为_____V，锗管约为_____V。

小结
1．PN结具有单向导电性。

2．用PN结可制成二极管。

符号如图所示。

3．二极管的伏安特性分正向特性和反向特性两部分。

布置作业
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