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二极管
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
二极管