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电子电路学习之二极管-1

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1 半导体

1. 本征半导体 (Intrinsic Semiconductor)

  • 定义:本征半导体是指纯净的、不掺杂任何杂质的半导体材料,如硅(Si)或锗(Ge)。在理想条件下,本征半导体的晶格中只有原子本身,没有其他杂质。
  • 电子和空穴:在本征半导体中,导电性来源于热激发使得电子从价带跃迁到导带,产生自由电子和相应的空穴(电子空缺)。在这种情况下,电子和空穴的数量是相等的。
  • 导电性:由于本征半导体中电子和空穴的数量很少,因此它们的导电性较低。导电性主要依赖于温度,温度越高,电子-空穴对越多,导电性越强。

2. N型半导体 (N-type Semiconductor)

  • 定义:N型半导体是通过在本征半导体中掺入五价元素(如磷、砷、锑)制成的。这些五价元素称为施主,它们比本征半导体的四价原子多一个电子。
  • 电子和空穴:掺杂五价元素后,多出的电子不参与晶体键合,而成为自由电子,这些自由电子增加了导带中的电子浓度。N型半导体中电子的数量远大于空穴的数量,电子是主要的载流子,而空穴是次要的载流子。
  • 导电性:由于电子的数量大幅增加,N型半导体的导电性比本征半导体更高。其导电性主要由自由电子提供。

3. P型半导体 (P-type Semiconductor)

  • 定义:P型半导体是通过在本征半导体中掺入三价元素(如硼、铝、镓)制成的。这些三价元素称为受主,它们比本征半导体的四价原子少一个电子。
  • 电子和空穴:掺杂三价元素后,晶格中会出现电子空位(空穴),这些空穴作为“正电荷”载流子存在。P型半导体中空穴的数量远大于电子的数量,空穴是主要的载流子,而电子是次要的载流子。
  • 导电性:P型半导体的导电性由空穴提供,掺杂的受主原子增加了空穴的浓度,因此导电性比本征半导体更高。

总结

  • 本征半导体没有掺杂,导电性低,依赖于温度产生的电子-空穴对。
  • N型半导体掺入五价元素,电子作为主要载流子,导电性高。
  • P型半导体掺入三价元素,空穴作为主要载流子,导电性也高。

不同类型的半导体材料根据应用需求选择,广泛用于电子器件如二极管、晶体管和集成电路中。

PN结具有单向导电性,类似于二极管

2 单向导电性的应用

1.单相半波整流电路(半波整流)

U2交流电变为Uo直流电;称为脉动直流分量

2.单相桥式整流电路(全波整流)

利用4个二极管的单向导通能力,是半波的两倍,一般整流电路之后需要加电容/电感滤波。

3.稳压二级管(齐纳二极管)

和普通二极管的原理不同,当齐纳二极管的两端被击穿时(施加反向电压大于额定电压),并不会被损坏,反而表现出无论流过的电流是多少,两端的电压均不变的特性。

这就可以发现,齐纳二极管被击穿时,可以恒定输出6V,注意R1需要存在,需要使用节点电流法计算是否击穿。


http://www.mrgr.cn/news/10305.html

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