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二极管在电子技术应用课程中的应用

来源:亚洲城唯一官网原创  发布时间:2015-03-23


在电子课教学过程中,有同学经常会问二极管为什么会单向导电?这里我从以下几个方面回答如下:

:二极管构成的主要材料是半导体材料,半导体是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。

:本征半导体:纯净的半导体经过一定工艺过程制成单晶体,其原子整齐排列。

:本征半导体中运载电荷的粒子:本征半导体中原子之间以共价键连接,受热辐射时会破坏共价键,激发出自由电子,而原先被破坏的共价键就出现空穴,也就是被激发电子原先所在的位置

: N型半导体:在纯净的硅晶体中加入五价元素(比如磷元素),由于硅是4价元素,故加入磷后,总有4对电子构成共价键,而一个电子没有参与构成共价键。这个电子比共价键中的电子容易受到激发,故而导电性更强。又由于电子比空穴多,而电子带负电,故采取的开头字母“N”为之命名。

: P型半导体:在纯净硅晶体中假如三价元素(比如硼元素),由于硅是4价元素,故加入硼后,那些共价键中总有一处缺少一个电子,也即产生一个空穴。当电子受激发成为自由电子时,又产生空穴。总体而言,空穴数量比电子数量多。因空穴接受电子,故空穴越多,导电性也越强。因为空穴带正电,故以的开头字母“P”为之命名。

: PN结:二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层,构成自建电场。 当外加电压等于零时,由于p-n 结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态,这也是常态下的二极管特性。外加正向电压时,在正向特性的起始部分,正向电压很小,不足以克服PN结内电场得阻挡作用,正向电流几乎为零,这一段称为死区。这个不能使二极管导通的正向电压称为死区电压。当正向电压大于死区电压以后,PN结内电场被克服,二极管导通,电流随电压增大而迅速上升。在正常使用的电流范围内,导通时二极管的端电压几乎维持不变,这个电压称为二极管的正向电压。外加反向电压不超过一定范围时,通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流,由于反向电流很小,二极管处于截止状态与PN结一样,二极管内部就是有PN结的半导体,故只能单向导电 . 利用PN结单向导电性可以制作整流二极管、检波二极管和开关二极管,利用击穿特性制作稳压二极管和雪崩二极管;利用高掺杂PN结隧道效应制作隧道二极管;利用结电容随外电压变化效应制作变容二极管。使半导体的光电效应与PN结相结合还可以制作多种光电器件。如利用前向偏置异质结的载流子注入与复合可以制造半导体激光二极管与半导体发光二极管;利用光辐射对PN结反向电流的调制作用可以制成光电探测器;利用光生伏特效应可制成太阳电池.

可见用 二极管的PN结结构说明二极管为什么会单向导电是最好的方法.

                                     

 

机电工程专业部   丁苏萍


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