半导体二极管

18101113 李莹

       半导体二极管是十分常见的一种电子器件。像手机屏幕、霓虹灯、收音机等生活常见的器件中都会用到半导体二极管。今天就给大家简单介绍一下半导体二极管的工作原理以及它的应用。

No.1

什么是二极管？

       二极管，简单明了的说就是一种只能单向导电的一种电子器件。只有一个反向导电，而另一个方向电流无法通过。

No.2

什么是半导体？

半导体材料是在常温下导电能力介于绝缘体和导体之间的材料。

半导体又可以分成两类：本征半导体、杂质半导体。而杂质半导体又分为两类：P型半导体、N型半导体。

     本征半导体是完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体(纯度为99.999999999%)称为本征半导体。但实际中这么高纯度几乎达不到，所以还有另一种定义：一般是指其导电能力主要由材料的本征激发决定的纯净半导体。

主要常见代表有硅、锗这两种元素的单晶体结构。

    本征激发——当半导体的温度T>0K时，有电子从价带激发到导带去，同时价带中产生了空穴。简单来说就是本征半导体核外电子会脱离电子核的束缚变成自由电子，并产生空穴。

P型半导体 空穴多   电子少 在纯硅中掺入微量3价元素铟或铝。

N型半导体 电子多   空穴少 含有适量五价元素砷、磷、锑等的锗或硅等半导体。

No.3

PN结(半导体二极管原理)

将P型半导体与N型半导体连接起来。P型半导体中空穴多，而N型半导体自由电子多。当两者接触时会发生这样一种情况，N型半导体的自由电子会跑到P型半导体中与其中的空穴结合，会在接触面形成一个中和区也就是耗尽层(空间电荷区)。

当接触面附近形成空间电荷区的时候，P型半导体一侧靠近接触面空穴被中和，导致P型半导体一侧带了负电；同理N型半导体因为靠近接触面一侧自由电子的消耗，N型半导体一侧带了正电。这样一来，PN结中间就形成了内电场。

在形成内电场之后，P接阳极，N接阴极，所加外电场(正向电压)与内电场方向相反，这种情况下N区电子会沿电路移动从而形成电流，从而导通。当P接阴极，N接阳极时(反向电压)，外电场与内电场方向相同，加剧了耗尽层的形成，最终结果就是自由电子和空穴完全中和，PN结中无载流子，便无法导通。

No.4

半导体二极管的伏安特性

伏安特性曲线

有了这张二极管的伏安特性曲线之后，大家就可以更好的了解二极管的单向导电性。

ps：观察第三象限的反向特性曲线，我们可以了解二极管的一个现象——击穿。当反向电压足够高时，二极管就会被击穿从而导通。

No.5

应用

半波整流电路，通过利用二极管的单向导电性，来整理电流，将交变电流不需要的一部分去掉，来保护电路里其他元件。

桥式整流电路，通过二极管的特殊链接，使输入端的交变信号的负向电压改为正向从而起到整流作用。

应用：

        1、汽车灯光显示

        2、手机屏后光源

        3、医疗器械

        ……

拓展——三极管

对PN结的利用不光有二极管，还有三极管。三极管有两种：PNP型和NPN型。三极管一般应用于放大电路、无触点开关。

由于今天的重点是二极管，所以三极管我们就不细说了，感兴趣的同学可以了解一下。

结语

二极管在生活中应用及其广泛。在我们之后的学习中也十分重要。希望大家看完后，可以有所收获，对二极管有所了解。

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