【正文】 時 ， 由于空穴和電子的復(fù)合而發(fā)出能量 ， 發(fā)出一定波長的可見光 。 1. 發(fā)光二極管 1) 是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成光能的固體器件 ， 簡稱LED。 在開關(guān) S由接通到斷開的瞬時 ， 電流突然中斷 ， L中將產(chǎn)生一個高于電源電壓很多倍的自感電動勢 eL， eL與 E疊加作用在開關(guān) S的端子上 ， 在 S的端子上產(chǎn)生電火花放電 ， 這將影響設(shè)備的正常工作 ， 使開關(guān) S壽命縮短 。 4． 在電子線路中，常用二極管來保護其他元器件免受過高電壓的損害。 當 uiUs1時 ， VD2處于正向偏置而導通 ， 輸出電壓保持在 Us2。 設(shè)輸入電壓 ui=10sinωt(V), Us1=Us2=5V 當 Us2uiUs1時， VD VD2都處于反向偏置而截止， 因此 i=0, uo=ui。 ?半導體二極管的應(yīng)用 若 A點 UA=0，二極管 VD可正向?qū)?，其壓降很?。? 故 F點的電位也被鉗制在 0V左右， 即 UF≈0。利用二極管的單向?qū)щ娦钥山M成單相 、 三相等各種形式的整流電路 。 利用其單向?qū)щ娦约皩〞r正向壓降很小的特點 ， 可用來進行整流 、 檢波 、 鉗位 、 限幅 、 開關(guān)以及元件保護等各項工作 。二極管工作頻率與 PN結(jié)的極間電容大小有關(guān)，容量越小， 工作頻率越高。 當溫度升高時 ， IRM顯著增大 。 URM通常為反向擊穿電壓的 1/2~2/3，以確保二極管安全工作。 2） 最高反向工作電壓 URM URM是指二極管不擊穿所允許加的最高反向電壓。 1） 最大整流電流 IFM IFM是指二極管長期工作時允許通過的最大正向平均電流值 。 必須根據(jù)二極管的參數(shù)來合理選用二極管 。 普通二極管發(fā)生反向擊穿后 ， 造成二極管的永久性損壞 ， 失去單向?qū)щ娦?。 當反向電壓增大到某一數(shù)值時 ， 反向電流將隨反向電壓的增加而急劇增大 ， 這種現(xiàn)象稱二極管反向擊穿 。 2） 當二極管承受反向電壓時 ， 外電場與內(nèi)電場方向一致 ， 只有少數(shù)載流子的漂移運動 ， 形成的漏電流 IR極小 ， 一般硅管的 IR為幾微安以下 ， 鍺管 IR較大 ，為幾十到幾百微安 。 當二極管完全導通后 ， 正向壓降基本維持不變 ， 稱為二極管正向?qū)▔航?UF。 通常 ， 硅材料二極管的死區(qū)電壓約為 V， 鍺材料二極管的死區(qū)電壓約為 。 TUUe?二極管的特性及參數(shù) 1） 當二極管承受正向電壓小于某一數(shù)值時 ， 還不足以克服 PN結(jié)內(nèi)電場對多數(shù)載流子運動的阻擋作用 ， 這一區(qū)段二極管正向電流 IF很小 ， 稱為死區(qū) 。 實際的二極管伏安特性曲線如圖所示 。 ?二極管的結(jié)構(gòu)和類型 1． 二極管伏安特性 理論分析指出 ， 半導體二極管電流 I與端電壓 U之間的關(guān)系可表示為 I=IS( 1) 此式稱為理想二極管電流方程 。 二極管有許多類型 。 綜上所述， PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?，加正向電壓時， PN結(jié)電阻很小，電流 IR較大，是多數(shù)載流子的擴散運動形成的；加反向電壓時， PN結(jié)電阻很大，電流 IR很小，是少數(shù)載流子運動形成的。 正向?qū)? 反向截止 2） 反向截止 給 PN結(jié)加反向電壓 ， 稱 PN結(jié)反向偏置 ， 如圖所示 。 這時 PN結(jié)外加電場與內(nèi)電場方向相反 ， 當外電場大于內(nèi)電場時 ， 外加電場抵消內(nèi)電場 ， 使空間電荷區(qū)變窄 ， 有利于多數(shù)載流子運動 ， 形成正向電流 。在界面處形成穩(wěn)定的空間電荷區(qū) 。ＰＮ結(jié)便產(chǎn)生了內(nèi)電場 ， 內(nèi)電場的方向從Ｎ區(qū)指向Ｐ區(qū) 。 通常稱這個正負離子層為 PN結(jié) 。 由于擴散運動 ， 在 P 區(qū)和 N區(qū)的接觸面就產(chǎn)生正負離子層 。 ?PN結(jié)的形成與特性 當 P型半導體和 N型半導體接觸以后 ， 由于交界兩側(cè)半導體類型不同 ， 存在電子和空穴的濃度差 。 N型半導體主要依靠自由電子導電 ， 稱自由電子為多數(shù)載流子 ， 而空穴數(shù)量遠少于電子數(shù)量 ， 稱空穴為少數(shù)載流子 。 勢壘電容和擴散電容均是非線性電容 。 圖 擴散電容示意圖 當外加正向電壓不同時 ， 擴散電流即外電路電流的大小也就不同 。 (2) 擴散電容 CD 反之 ， 由 P區(qū)擴散到 N區(qū)的空穴 ， 在 N區(qū)內(nèi)也形成類似的濃度梯度分布曲線 。 因 PN 結(jié)正偏時 ， 由 N區(qū)擴散到 P 區(qū)的電子 ， 與外電源提供的空穴相復(fù)合 ， 形成正向 電流 。 勢壘電容的示意圖見圖 。 一是勢壘電容 CB 二是擴散電容 CD (1) 勢壘電容 CB 勢壘電容是由空間電荷區(qū)離子薄層形成的 。 （ a. 減少、 b. 不變、 c. 增多） a b c 4. 在外加電壓的作用下 ， P 型半導體中的電流主要是 ， N 型半導體中的電流主要是 。 （ a. 摻雜濃度、 ）有關(guān)。 （ 動畫 15） 圖 PN結(jié)加反向電壓時的導電情況 1. 在雜質(zhì)半導體中多子的數(shù)量與 （ a. 摻雜濃度、 ）有關(guān)。 圖 PN 結(jié)加反向電壓時的 導電情況 PN結(jié)外加正向電壓時 ， 呈現(xiàn)低電阻 ， 具有較大的正向擴散電流；PN結(jié)加反向電壓時 ， 呈現(xiàn)高電阻 ， 具有很小的反向漂移電流 。 在一定溫度條件下， 由本征激發(fā)決定的少子濃 度是一定的，故少子形成 的漂移電流是恒定的，基 本上與所加反向電壓的大 小無關(guān)，這個電流也稱為 反向飽和電流 。內(nèi)電場對多子擴散運動的阻礙增強，擴散電流大大減小。 擴散電流遠大于漂移電流 ， 可忽略漂移電流的影響 , PN 結(jié)呈現(xiàn)低阻性 。 (1) PN結(jié)加正向電壓時的導電情況 外加的正向電壓有一部分降落在 PN 結(jié)區(qū) ， 方向與PN結(jié)內(nèi)電場方向相反 ， 削弱了內(nèi)電場 。 PN結(jié)的單向?qū)щ娦? 如果外加電壓使 PN結(jié)中： P區(qū)的電位高于 N 區(qū)的電位 ， 稱為加 正向電壓 ， 簡稱 正偏； PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?， 若外加電壓使電流從 P 區(qū)流到 N 區(qū) ， PN結(jié)呈低阻性 ， 所以電流大；反之是高阻性 ， 電流小 。 對于 P型半導體和 N型半導體結(jié)合面 ， 離子薄層形成的空間電荷區(qū) 稱為 P N 結(jié) , 在空