二极管

Posted 2020-09-26

二极管由PN结组成，P和N都是半导体，因此要了解P型半导体和N型半导体，这两个都属于杂质半导体，先从最原始的本征半导体讲起

本征半导体：普通的半导体就是由半导体元素组成，如硅和锗（zhe第三声），最外层四个电子形成共价键，电子受热等便摆脱共价键成为自由电子，原来的位置因为走了一个电子就带正电，变成空穴，然后外加电场，电子定向移动形成电子电流，电子移动时填补空穴，相当于使空穴定向移动，即空穴电流，显然此时空穴浓度等于自由电子浓度，这样的半导体就是本征半导体。

 

杂质半导体:就是把本征半导体掺了杂质提高了导电性，而N型半导体就是掺了五价元素如磷，锑，砷（此时为施主杂质），五价形成共价键还多一个电子，因此导电主要靠电子，称其为多数载流子，空穴为少数载流子，P型半导体，掺了3价元素硼（此时为受主杂质）等，显然此时空穴为多数载流子，自由电子为少数。，

 

P加N便构成PN结，在PN结交界处，由于两边多数和少数载流子相反，有浓度差，产生扩散作用，P型跑出带正电的空穴，进来电子，N型跑进空穴，跑出电子，PN之间就形成电场（自建场）自建场能使载流子作漂移运动，最终漂移运动和扩散运动达到平衡，此时再外加P到N方向的电场，会削弱自建场，扩散作用大于漂移作用，此时PN结导通，反之PN结截止

 

PN结的击穿：分为雪崩击穿和齐纳击穿，二者在原理上有些区别，雪崩击穿是电压特别大，少数载流子速度过快将共价键里的电子打出来，形成连锁反应。而齐纳击穿是由于掺的杂志浓度很高，在外加电压不高的时候就已经形成很强的自建场，直接把共价键里的电子拉出来。一般击穿电压大于7v，齐纳击穿小于4v，两者之间则都有，击穿不一定使二极管损坏，损坏一般都是电流过大烧坏的，只要不让电流过大，温度过高击穿就可以恢复

 

PN结的电容效应没怎么用到，用到了再说。。。

 

二极管的伏安特性曲线

这里注意图表 选的是dc sweep 并且发生器设置如下

应用

① 二极管构成稳压电路

 

这个电路有几个注意的地方：首先，稳压二极管的最大反向电流是根据最大额定功率（power dissipation）除于稳压值得到的，但是稳压管的封装大小也会影响其散热，所以尽量选的最大反向电流宽裕一点，然后就是电阻大小的选择，上面负载的电阻变化范围是300-600，要保证300的时候 稳压管和负载并联电阻值能分到5v以上电压，否则二极管就连反向的稳压电压都没有到5v，自然就没办法稳压到5v了，一般如果5v稳压管反向电压低于5v，电阻就比较大了，所以我觉的只要负载和R1串联能得到5v就行了

负载变为最大600欧时，二极管电流增大，要考虑此时的二极管电流，电流不能过大烧坏二极管，至于如何保证不让电流过大，我没想出好的办法，因为这个二极管的电阻是变化的，一开始电阻 很大，慢慢变小，这会使电流变大，但是电阻变小又会使分到电压变小，反过来又会使电流变小，最后达到平衡  我自己想的是这样的：根据P=U^2/R算出极限最小电阻，和最大负载电阻并联，计算此时流过R1的电流，R1的电压根据vcc-稳压值，然后算出R1的大小，R1的实际大小一定要比这个大一些才行

②单相全波整流电路

③构成与门或门

④双向限幅电路

这里注意限幅的大小不是1.5而是2.2，因为有二极管的正向压降

⑤发光二极管和光电耦合电路

计算发光二极管串联电阻：R=Ucc-0.7（正向压降）/I（发光二极管允许电流）

以上仿真用到的所有元件