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半导体二极管与三极管
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常用元器件的识别与使用（五）用途广泛的晶体二极管(一) 11:24:53 来源:《无线电》杂志 作者:张晓东 【大 中 小】 浏览:1106次 评论:0条 晶体二极管简称二极管，它和晶体三极管一样都是由半导体材料制成的。所谓半导体，是指导电性能介于导体和绝缘体之间的一类物质，常用的半导体材料有硅和锗。我们常听说的美国硅谷，就是因为起先那里有很多家半导体厂商。半导体材料有两个显著特性：一是导电能力的大小受杂质含量多少影响极大，如硅中只要掺入百万分之一的硼，导电能力就可以提高50万倍以上；二是导电能力受外界条件的影响很大，如温度、光照的变化，都会使它的电阻率明显改变。利用这些特性，可以制造出用途广泛、各具特点、功能不一的半导体器件。由于绝大多数半导体是晶体，所以往往把半导体材料称为晶体，晶体二极管、晶体三极管的名称就是这样得来的。晶体二极管种类很多，常用的有普通二极管（用于整流、检波、开关等）和具有特殊性能的二极管（如发光二极管、稳压二极管、光敏二极管等）。本篇首先向大家介绍用途非常广泛的普通二极管。普通二极管的识别在半导体器件的大家族中，二极管是诞生最早的成员。在现代电子技术领域中，它仍然扮演着十分重要的角色。初学者正确掌握二极管的识别和使用，对于顺利完成各种电子制作和维修显得至关重要。1.基本构造和特点半导体材料按导电类型不同，分成P型半导体和N型半导体两类。如果把一小块半导体材料一边做成P型，另一边做成N型，在它们的交界处就形成了PN结，如图1所示。简单地说，把一个带有引线的PN结封装在玻璃管、塑料体或金属的外壳里，就构成了二极管。图1 半导体PN结图2 二极管的单向导电性晶体二极管有两根电极引线，一根是正极（接内部P型半导体材料），另一根是负极（接内部N型半导体材料）。单向导电性是二极管的基本特性。我们把电池G、小灯泡H、二极管串联起来，连成图2所示的电路。在（a）图中，电池正极接在二极管正极上，电池负极通过小灯泡接在二极管的负极上。这时二极管加的是正向电压，小灯泡发光。在（b）图中，二极管正、负极引线倒换过来，二极管加的是反向电压，小灯泡就不能发光。二极管加上正向电压时电阻很小，能良好导通，加上反向电压时电阻很大，接近开路截止，这就是它的单向导电性。这个特性也可以理解为：在电路中，二极管只准电流从其正极流向负极，不准反向流通。晶体二极管在收音机中对无线电波进行检波，在电源变换电路中把交流电变换成为脉动直流电，在数字电路中充当无触点开关等，都是利用了它的单向导电特性。图3 普通二极管的实物外形图2.外形及种类图3所示是几种常见的普通二极管的实物外形图。普通二极管按照所用的半导体材料不同，可分为锗二极管和硅二极管；按管芯结构不同，可分为图4所示的点接触型二极管、面接触型二极管和平面型二极管；根据管子用途不同，又可分为整流二极管、检波二极管、开关二极管等。点接触型二极管是用一根很细的金属触丝压在光洁的半导体表面上，通以强脉冲电流，使触丝一端和半导体牢固地烧结在一起，构成PN结，如图4（a）所示。点接触型二极管因触丝与半导体接触面很小，只允许通过较小的电流（几十毫安以下），但在高频下工作性能很好，适用于收音机中对高频信号的检波和微弱交流电的整流。国产锗二极管2AP系列、2AK系列，都是点接触型的。面接触型二极管的PN结面积较大，并做成平面状，如图4（b）所示。它可以通过较大的电流，适用于对电网的交流电进行整流。国产大部分2CP系列和2CZ系列的二极管都是面接触型的。图4 普通二极管的管芯结构硅平面型二极管的特点是在PN结表面覆盖了一层二氧化硅薄膜，避免了PN结表面被水分子、气体分子以及其他离子等沾污，如图4（c）所示。这种二极管的特性比较稳定可靠，多用于开关、脉冲及超高频电路中。国产2CK系列二极管就属于这种类型。3.基本参数晶体二极管的参数很多，常用检波、整流二极管的主要参数有以下几项：①最大整流电流（IFM）。这是指二极管长期连续工作时，允许正向通过PN结的最大平均电流。最大整流电流亦称额定正向工作电流。使用中，实际工作电流应小于二极管的该参数，否则将损坏二极管。例如，常用2AP9型锗检波二极管的最大整流电流为5mA，1N7型硅整流二极管的最大整流电流均为1A。②最高反向工作电压（URM）。这是指反向加在二极管两端而不致引起PN结击穿的最大电压。使用中应选用URM大于实际工作电压2倍以上的二极管，如果实际工作电压的峰值超过该参数，二极管就有被击穿的危险。例如，常用2AP9型锗检波二极管的最高反向工作电压为15V，1N4001型硅整流二极管的最高反向工作电压为50V，1N4007型硅整流二极管的最高反向工作电压为1000V。③正向电压降（UF）。指二极管导通时其两端产生的正向电压降，在规定的正向电流下二极管的正向电压越小越好，例如，对于常用的小型锗二极管来说，这个电压大约是0.2V，而硅管则为0.65V左右。④反向电流（IR）。是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下，流过二极管的电流。反向电流越小，管子的单向导电性能越好。一般硅二极管的反向电流为10μA或更小，锗二极管的反向电流约为几百微安。⑤最高工作频率（fM）。由于PN结极间电容的影响，使二极管所能应用的工作频率有一个上限，fM是指二极管能正常工作的最高频率。在作检波或高频整流使用时，应选用fM至少2倍于电路实际工作频率的二极管，否则不能正常工作。例如，常用2AP9型锗检波二极管的最高工作频率为100MHz，1N4000系列硅整流二极管的最高工作频率为3kHz。常用元器件的识别与使用（五）用途广泛的晶体二极管(二) 11:24:53 来源:《无线电》杂志 作者:张晓东 【大 中 小】 浏览:1107次 评论:0条 管引线，要尽量短，不能用长引线或把引线弯成圈来达到散热目的。最大整流电流IFM是指电阻性或电感性负载下的半波平均值，若整流二极管工作在电容性负载时，IFM宜降低20％使用，否则二极管可能会因过流发热而很快损坏。④晶体二极管损坏后一般不可修复，只能更换新管。在选配二极管时应尽可能用同型号的二极管，如无同型号二极管更换时，可尽量选择用途相同或相近的二极管进行代换，但要求做到：代换管的材料、极性必须与原管一致，并且相关参数指标不得低于原管。例如，代用整流二极管的最大整流电流和最大反向电压两项极限参数不得低于原管，否则将有可能被烧毁或被击穿。代用检波二极管的最高工作频率不能低于原管，否则不能正常工作。一般说来，材料、极性不同的二极管不宜互代。这主要是因为锗管与硅管的管压降不一样，如果直接代用，电路将不能正常工作，但用途不同的二极管在符合上述原则的前提下可以灵活变通。例如，可用高频开关管代替检波管，可用低频开关管代替小电流整流管等。⑤业余条件下，当手头没有大电流整流二极管时，可按图8（a）所示，将同一型号的两个较小电流的整流二极管并联起来使用，没有高反向电压的二极管时，可按图8（b）所示，将同一型号的两个较小反向电压的二极管串联起来使用。但在具体应用电路中，还应注意根据需要决定是否加入均衡电路（如均流电阻器或均压电阻器），以确保二极管安全可靠地工作。⑥业余条件下，对于集电极或发射极引脚齐根断了的三极管，或损坏了一个PN结的三极管，可变废为宝，按照图9所示用作二极管。一般来讲，高频小功率三极管可以用作检波二极管，低频大功率三极管可以用作整流二极管。但注意，基极引脚齐根断了的三极管是不能当做二极管使用的。常用元器件的识别与使用（五）用途广泛的晶体二极管(三) 11:24:53 来源:《无线电》杂志 作者:张晓东 【大 中 小】 浏览:1105次 评论:0条 src="/ewebeditor/uploadfile/96.jpg" width="975" height="595" border="0" /& 图5 普通二极管管脚的识别图6 晶体二极管的符号4.型号命名规则国产晶体二极管的型号命名规定由5个部分组成（也有省掉第五部分的），如2AP9、2CZ54F等。其中：第一位用数字表示二极管。第二位用汉语拼音字母表示管子的材料和极性，如A为锗N型、B为锗P型、C为硅N型、D为硅P型。第三位用汉语拼音字母表示管子的类型，如P为普通管（小信号管）、K为开关管、V为混频检波管、W为稳压管、Z为整流管、L为整流堆、S为隧道管、N为阻尼管、U为光敏管。第四位（数字）、第五位（汉语拼音字母）分别为产品序号和规格，表示最大整流电流、最高反向工作电压、最高工作频率等参数的差异，具体可查有关手册。源于国外的常见晶体二极管的型号有1N4000系列，目前在各种电子装置中应用很普遍，几乎取代了国标型号的产品。但实际上这些二极管并非全部是进口货，大多数为国产。5.外壳标注方法通常情况下，晶体二极管的外壳上只标注型号和极性，不会像电阻器、电容器、电感器那样标注出它的主要参数，要想了解二极管的有关参数，就得查阅有关手册等。附表列出了电子爱好者经常用到的晶体二极管的主要参数。根据晶体二极管的外壳标志或封装形状，可以区分出两管脚的正、负极性来。常见普通二极管的管脚识别方法如图5所示。国产的二极管通常将电路符号（见图6）印在管壳上，直接标示出引脚极性。小型塑料封装的二极管通常在负极一端印上一道色环作为负极标记。有的二极管两端形状不同，平头一端引脚为正极，圆头一端引脚为负极。熟练掌握这些标志管脚极性的方法，对于正确使用二极管很有必要。?普通二极管的使用1.在电路图中的识别普通晶体二极管在电路图中的符号表示见图6。三角形箭头象征着电流的方向，短直线象征半导体材料。我们知道二极管具有单向导电性，在电路中，电流只能从正极流进二极管，从负极流出二极管。二极管符号旁边的“＋”、“－”极性是为了便于说明加上去的，实际画电路图时一般都不加注。在看电路图时，初学者往往对二极管的符号哪边是正极、哪边是负极弄不清楚，这时不妨采用类比法进行区分：可把二极管的符号看成是一个漏斗（口大下边小），水只能从漏斗大口入、从小口出，水流即电流，电流是由二极管的正极入、负极出的，这样就能很自然地记住符号的三角形一边是二极管的正极了。2.检测方法借助普通万用表的电阻挡，可以粗略地判断晶体二极管的好坏，如图7所示。把万用表拨到“R×100”或“R×1k”挡，将黑表笔接被测二极管的正极、红表笔接被测二极管的负极，由于万用表内的电池正极通黑表笔、负极通红表笔，所以这时万用表指示出的读数是二极管的正向电阻。这个电阻读数较小，一般锗二极管为500~2000Ω，而硅二极管是3kΩ左右。根据电阻读数的不同，我们还可以区分出锗二极管和硅二极管。然后，把两支表笔对调一下，再测量二极管的反向电阻。读数应明显变大，锗管应大于几百千欧，而硅管则接近无穷大，指针一般看不出偏转。这一测量结果说明二极管是好的。如果测得的二极管反向电阻很小，说明二极管已经失去了单向导电作用。如果正向和反向电阻都很大，则说明二极管内部已经断路。上述检测方法还能用来辨认二极管的正、负极。检测结果为小电阻（正向电阻）时，与万用表黑表笔相连的是二极管的正极，与红表笔连接的就是二极管的负极。普通DT830B型等数字万用表设有专门测量晶体二极管的挡位，可进行正向压降测量和管子好坏的判断，其具体方法如图7所示：首先，将万用表的挡位选择开关旋至测量二极管的“”挡位置，把红表笔插头插入“VΩmA”插孔，黑表笔插头插入“COM”插孔。然后，将红表笔（注意：极性为正“＋”）接待测晶体二极管的正极，黑表笔接晶体二极管的负极，此时液晶屏直接显示出所测晶体二极管的正向压降近似值。反过来测量，显示“1”，说明二极管是好的。如果正、反测量都显示“1”，说明晶体二极管内部已经开路。图7 晶体二极管的测量3.使用常识①晶体二极管在焊入电路前，一定要弄清它在电路中的作用、型号及主要参数要求。在检波电路中，要求二极管有足够高的频率特性；在整流电路中，二极管的反向电压与整流电流要满足要求。前面说过，二极管加上正向电压会导通，但实际上只有正向电压超过某一个值时，二极管才会导通。能够使二极管开始导通的电压叫开通电压。对于锗管来说，这个电压大约是0.2V，而硅管的开通电压大约是0.65V。所以，在小信号场合下，多使用锗管，而在信号较强的地方，多使用硅管，以发挥它耐高温、不易击穿的优点。②晶体二极管在焊入电路时，必须按注明的极性正确连接，并且其引线一般不要短于0.8cm，在离根部3mm以内不可弯折。这是为了防止焊接时过多热量传入管内而烫坏芯片，同时也能避免封装管壳破裂。焊接时注意，宜用小于60W的电烙铁，时间不应超过2～3s，并用镊子夹住管壳与焊接点间的引线以帮助散热。③选择晶体二极管的安装位置时，应注意散热良好，避免靠近发热元器件。工作在高频或脉冲电路的二极集成电路的检测方法 09:14:11 来源:《无线电》杂志 作者: 【大 中 小】 浏览:710次 评论:0条 现在的电子产品往往由于一块集成电路损坏，导致一部分或几个部分不能正常工作，影响设备的正常使用。那么如何检测集成电路的好坏呢?通常一台设备里面有许多个集成电路，当拿到一部有故障的集成电路的设备时，首先要根据故障现象，判断出故障的大体部位，然后通过测量，把故障的可能部位逐步缩小，最后找到故障所在。 　　要找到故障所在必须通过检测，通常修理人员都采用测引脚电压方法来判断，但这只能判断出故障的大致部位，而且有的引脚反应不灵敏，甚至有的没有什么反应。就是在电压偏离的情况下，也包含外围元件损坏的因素，还必须将集成块内部故障与外围故障严格区别开来，因此单靠某一种方法对集成电路是很难检测的，必须依赖综合的检测手段。现以万用表检测为例，介绍其具体方法。 　　我们知道，集成块使用时，总有一个引脚与印制电路板上的“地”线是焊通的，在电路中称之为接地脚。由于集成电路内部都采用直接耦合，因此，集成块的其它引脚与接地脚之间都存在着确定的直流电阻，这种确定的直流电阻称为该脚内部等效直流电阻，简称R内。当我们拿到一块新的集成块时，可通过用万用表测量各引脚的内部等效直流电阻来判断其好坏，若各引脚的内部等效电阻R内与标准值相符，说明这块集成块是好的，反之若与标准值相差过大，说明集成块内部损坏。测量时有一点必须注意，由于集成块内部有大量的三极管，二极管等非线性元件，在测量中单测得一个阻值还不能判断其好坏，必须互换表笔再测一次，获得正反向两个阻值。只有当R内正反向阻值都符合标准，才能断定该集成块完好。 　　在实际修理中，通常采用在路测量。先测量其引脚电压，如果电压异常，可断开引脚连线测接线端电压，以判断电压变化是外围元件引起，还是集成块内部引起。也可以采用测外部电路到地之间的直流等效电阻(称R外)来判断，通常在电路中测得的集成块某引脚与接地脚之间的直流电阻(在路电阻)，实际是R内与R外并联的总直流等效电阻。在修理中常将在路电压与在路电阻的测量方法结合使用。有时在路电压和在路电阻偏离标准值，并不一定是集成块损坏，而是有关外围元件损坏，使R外不正常，从而造成在路电压和在路电阻的异常。这时便只能测量集成块内部直流等效电阻，才能判定集成块是否损坏。 　　根据实际检修经验，在路检测集成电路内部直流等效电阻时可不必把集成块从电路上焊下来，只需将电压或在路电阻异常的脚与电路断开，同时将接地脚也与电路板断开，其它脚维持原状，测量出测试脚与接地脚之间的R内正反向电阻值便可判断其好坏。 　　例如，电视机内集成块TA7609P瑢脚在路电压或电阻异常，可切断瑢脚和⑤脚(接地脚)然后用万用表内电阻挡测瑢脚与⑤脚之间电阻，测得一个数值后，互换表笔再测一次。若集成块正常应测得红表笔接地时为8.2kΩ ，黑表笔接地时为272kΩ的R内直流等效电阻，否则集成块已损坏。在测量中多数引脚，万用表用R×1k挡，当个别引脚R内很大时，换用R×10k挡，这是因为R×1k挡其表内电池电压只有1.5V，当集成块内部晶体管串联较多时，电表内电压太低，不能供集成块内晶体管进入正常工作状态，数值无法显现或不准确。 　　总之，在检测时要认真分析，灵活运用各种方法，摸索规律，做到快速、准确找出故障。▲
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1、导体和绝缘体
2、演示实验： 光控照明电路 思路与技巧： 根据光电二极管的特性，光照射光电二极管时，光电二极管导通，被控制的灯泡发光，此时的光电二极管相当于一个开关．其原理图如图甲．但光电二极管的工作电流较小，直接将光电二极管与灯泡串联，容易烧坏光电二极管；因此，电路设计应运用电磁继电器以小电流控制大电流．其设计图如图乙 根据板书，学生小结 补充作业：小雨学习发光二极管时提出：灯泡发光的亮暗可用滑动变阻器调节，发光二极管的亮暗也可用滑动变阻器调节。你认为这个结论是否正确? 请设计实验进行探究。写出器材、步骤和结论。
1、导热性、导电性、磁性、密度、比热容、弹性、硬度、延展性、透光性、状态等 2、金属、无机非金属、有机高分子材料及复合材料 根据导电性可分为：导体、半导体及绝缘体。 　 1、读课本P156内容，了解材料按导电性分为导体、半导体及绝缘体三大类。 导电性介于导体和绝缘体之间，而且电阻随温度的增加而减小，这种材料叫做半导体。常见的半导体材料有：硅、砷化镓、锑化铟、锗等． 学会设计判断导体与绝缘体的实验装置电路图，并用身边材料进行实验 　 　 　 　 　 　 绝缘体在一定条件下可以变成导体！ 　 　 1、观察教师展示的各种半导体元件，并对照课本P157内容，初步认识各种半导体元件及其某些特点。 2、明确实验的器材、电路及步骤。对实验观察、记录，分析得出实验结论。 (半导体二极管仅允许电流从其正极流入，这种特性叫做半导体二极管的单向导电性)。 　 1、看课本P158-159页，了解半导体的应用。 　 　　　　 甲 　 　 　 　 依据板书，归纳总结 器材：一号干电池2节；200Ω滑动变阻器1只；单刀开关1只；发光二极管1只；导线若干． 步骤：①按图所示那样，把电路连接起来．接通开关，观察发光二极管是否发光．②用滑动变阻器改变串联在电路中的电阻，观察发光的变化．当滑片向a端滑时，发光二极管变亮．结论：发光二极管的亮暗可用滑动变阻器调节．电路中的电阻增大，电流减小，发光二极管变暗；电路中的电阻减小，电流增大，发光二极管变亮．　
§19-2　 半导体
1、让学生看课本P158-159页，通过“太阳能电池、条形码扫描器、微处理器、机器人”等内容，了解半导体的应用。
2、演示实验： 探究半导体二极管单向导电特性 　 仪器与器材：电源、半导体二极管V、电阻R、灯泡、导线、接线板、接线柱． 实验电路，如右图所示． 　 步骤：(1)取一个电阻R和一个半导体二极管V，分别接成如图中(a)、(b)所示电路．闭合开关，观察灯泡发光情况．(2)把电池的正、负极互相调换后，将变成如图中(c)、(d)所示的电路．闭合开关，观察灯泡发光情况． 　　 分析得出结论
1、展示各种半导体元件：半导体二极管、光电二极管、热敏电阻、发光二极管、三极管及集成电路等
3、导体和绝缘体并没有绝对界限
　 二、半导体元件 1、各种半导体元件：半导体二极管、光电二极管、热敏电阻、发光二极管、三极管及集成电路 2、实验
二极管的单向导电特性 　
　 三、半导体的应用
教学反思教学参考半导体和半导体二极管(1)半导体我们知道，容易导电的物体叫做导体，不容易导电的物体叫做绝缘体。其实，导体和绝缘体之间的界限。绝缘体并非绝对不导电，只是绝缘体的电阻率很大。在室温下，金属导体的电阻率一般约为10-8-10-6 Ω·m　 ，绝缘体的电阻率一般约为108-1018Ω·m。如果给长为lm、横截面积为1×10-4m2的一段绝缘体两端加上1V电压，通过的电流仅为10-14-10-4A。有些材料，它们的导电性能介于导体和绝缘体之间，而且电阻不随温度的增加而增加，反而随温度的增加而减少，这种材料叫做半导体，半导体的电阻率约为10-5-106　 Ω·m。锗、硅、砷化镓、锑化铟等都是半导体材料。半导体的导电性能可以由外界条件所控制，如改变半导体的温度，使半导体受到光照，在半导体中加入其它微量杂质，都可以使半导体的导电性能成百万倍地发生变化。这种性能是导体和绝缘体所没有的。正因为半导体具有这种特性，人们用半导体制成了热敏电阻、光敏电阻、晶体管等各种电子组件，并且发展成为集成电路。把晶体管以及电阻、电容等组件，同时制作在很小的一块半导体芯片上，并且把它们按照电子线路的要求连接起来，使之成为具有一定功能的电路，这就是集成电路。在超大规模集成电路中，在面积比小拇指的指甲还小的一块半导体芯片上可以集成上百万个电子组件。集成电路的制成开辟了微电子技术的时代。随着微电子技术的发展，使电子计算机得以更新换代。20世纪40年代人类发明的第一台庞大的电子计算机重约30t，发展成为今天日益普及的个人计算机，可以随身携带。个人计算机中的处理器(包括运算器和控制器)、内存都是由大规模集成电路的。半导体在现代科学技术中发挥了重要的作用。(2)半导体二极管①半导体二极管PN结的形成N型半导体的多数载流子是电子，P型半导体的多数载流子是空穴(靠空穴导电，空穴的正向移动等效于正电荷的移动)。把N型和P型半导体结合在一起后，N型半导体的多数载流子电子将向P型半导体一边扩散，P型半导体的空穴将向N型半导体一边扩散。其结果是使N型和P型半导体的交界面两侧形成带电薄层A和B，且A带正电，B带负电。产生一个电场，如右图所示。这个电场，阻碍P型半导体内的空穴和N型半导体的电子向对方扩散。开初，这个电场较弱，阻碍作用较小；随着扩散的继续，这个电场不断增强，A、B薄层的厚度不断增加，使扩散逐渐减弱；最后达平衡时，这个电场的大小不再增加，薄层的厚度也不再变，这就是PN结，又叫阻挡层。PN结是半导体二极管的基本结构。从P、N型半导体的两端各接出引线，把P型端(二极管的正极)接在电池正极上，N型端(二极管的负极)接在电池负极上，这叫给二极管加上正向电压，二极管中的电流较大。因为外加的正向电压，在PN结中产生的电场与PN结原来存在的电场方向相反，如右图甲所示，而且外加电场比PN结电场大。这两个电场迭加后的电场是由P端指向N端的，使PN结电场削弱，阻挡层厚度减小，电阻也就减小了。P型端的空穴和N型端的电子在外加电场作用下不断地移向交界处，通过交界面形成电流。随着外加的正向电压增大，PN结中外加电场变得更强，进一步减弱PN结原来的电场，电阻更减小，所以正向电流随着外加的正向电压增加而迅速增大。其正向电流随电压变化的伏安特性曲线如右图所示。甲阻挡层变薄当把P型端接电池负极上，N型端接电池正极，即给二极管加上反向电压，这时二极管中的电流很小。因为外加的反向电压的电场与PN结产生的电场与PN结电场方向相同，如上图乙所示。两个电场迭加的结果，加强了阻止空穴和电子通过接口形成电流的作用，阻挡层厚度增加，电阻变得很大，所以电流很小。不同半导体材料和不同结构、工艺制成的半导体二极管，其伏安特性曲线是有差异的，正向电流随正向电压上升的快慢程度，各不相同，但伏安特性曲线的基本形状是相似的。②常用半导体二极管介绍半导体二极管是用半导体晶体材料制成的，所以又称晶体二极管。半导体器件中，第一个应用到电子线路中的是半导体二极管。它是具有一个PN结的非线性组件。半导体二极管的两个电极之间的正反向电阻和反向电阻相差很大，所以，它具有单向导电性。半导体二极管可以用在检波器、鉴频器和整流电路中，也可以用在其它电路中。半导体二极管在收音机、录音机、电视机和其它家用电器中以及各种电子仪器设备中，都是不可缺少的组件。半导体二极管的体积很小。由于半导体二极管本身不需要供电就可以接入电路工作。这就省掉了许多组件，简化了电路，从而缩小了整机体积。半导体二极管种类、型号很多。常见的几种半导体二极管的外形如图所示。图上方是半导体二极管的符号，符号上箭头的指向表示允许电流通过的方向。图中a为玻璃管封装型，b为塑料封装型，c为金属封装型，d为大型金属封装管，它可以直接用螺母固定在线路板上。半导体二极管在结构工艺上有点接触型、面接触型之分。一般来说，点接触型适合用小信号电路，用在频率比较高，但允许通过的电流较小。面接触型允许通过的大电流，主要作大功率整流管。半导体二极管按材料来分有锗二极管和硅二极管两大类。半导体二极管有两根引线，分正极和负极。小型管可以焊接在印刷板上；而大型管只有一个引出焊接端，另一极与螺丝相通。根据用途不同常用二极管可分下列几类：普通二极管：用在检波、鉴频、限幅和其它小电流整流电路中。如2APl-2AP9(锗管)2CPl-2CP20(硅管)等。整流二极管：用在电源设备的整流电路中。如2CZll-2CZ27(硅管)等。稳压二极管：用在电源供给电路中，稳定电压值。如2CWl-2CWl0(硅管)等。开关二极管：用在快速变换的开关电路、脉冲电路及超高频电路中。如2AKl-2AK(锗管)等。发光二极管：主要用作指示灯。它具有体积小，工作电压低，工作电流小，发光均匀稳定响应速度快，以及寿命长等优点。③半导体二极管的单向导电特性半导体二极管的这种特性，可用前面所述的二极管伏安特性曲线来进一步描述。如右图所示，图中的坐标O点，表示当二极管两端不加电压时，没有电流通过。当二极管加上正向电压时，就有正向电流通过。图中的OA段较平坦，说明这一段范围内，随正向电压增加二极管电流增加甚微。AB段曲线很陡，电流与电压的关系近似直线关系。对应于B点的电流IF叫做二极管的额定工作电流，或称最大整流电流。实际应用时，如果电流超过额定值IF，，二极管发热太多，一旦超过额定温度(一般规定硅管为1400C)，PN结就会烧毁。B点的电压UF为二极管额定电流时的正向管压降。当二极管加上反向电压时，PN结阻挡层厚度加宽，二极管呈现很大的反向电阻，即处于截止状态。但在反向电压作用下，仍会有很小的反向电流，只不过由于载流的数量有限，反向电压虽有增加，反向电流几乎不变，如图中OC段曲线所示。反向电流IR可叫做反向饱和电流，反向饱和电流大则说明二极管的单向导电性能差。显然，反向饱和电流越小越好，一般硅二极管约在几十微安以下，锗二极管约几百微安。反向饱和电流受温度影响也极大，它随温度升高而急剧增加。当二极管反向电压超过UR，如图中c点所示，反向电流急剧增大，二极管被反向击穿，UR叫反向击穿电压。反向击穿电压也和环境温度关系极大，随温度升高，反向击穿电压将降低。额定电流IF，正向管压降UF，反向饱和电流IR和反向击穿电压UR是二极管的四个最基本的参数都可从半导体手册中查到，在使用二极管时，IF和UF都应留有余量。太阳电池与“风云一号”气象卫星太阳电池是半导体材料典型应用之一。太阳电池是利用“当光照射到某些半导体时，半导体内将会产生电流”的特性制成功的。它是一种不用燃料、不污染环境、对人体健康无害的电源。在大多数人造卫星上，都以太阳电池为主电源，以镉一镍电池作为储能电源。当卫星飞到对着太阳一面时，用太阳电池供给卫星使用的电能，并给镉一镍电池充电；当卫星飞到背着太阳一面时，太阳电池不能工作，此时的卫星便使用镉一镍电池供电。气象卫星是通过其携带的仪器装置进行气象观察和气象通信的卫星，按其轨道分为两种：一种是极轨气象卫星，一种是静止气象卫星。极轨气象卫星，是近极地太阳同步轨道卫星的简称。极轨，是指卫星运行轨道通过地球南、北极地区。一颗极轨卫星，12h即可观察全球一遍。静止卫星指的是卫星位于赤道上空3．6×104km处，24h绕地球一周，与地面相对静止。我国日用“长征4号”运载火箭在太原卫星发射中心发射的第一颗气象卫星“风云一号”是极轨卫星。“风云一号”气象卫星质量近u，本体是一个六面体，星体两侧分别装有三块太阳电池帆板，共有14000片太阳电池，可提供约800W输出功率。太阳电池帆板电池展开后，卫星的总长约8．6m。卫星轨道高度约900km，倾角990周期约102min，偏心率小于0.005。卫星可探测白天和夜间的云图、地表图像、海洋水色图像、水体边界、海洋表面温度、冰雪覆盖及植被生长。主要任务是获取全球气象信息，并向全世界气象卫星地面站发送气象资料。
1、导体和绝缘体
2、演示实验： 光控照明电路 思路与技巧： 根据光电二极管的特性，光照射光电二极管时，光电二极管导通，被控制的灯泡发光，此时的光电二极管相当于一个开关．其原理图如图甲．但光电二极管的工作电流较小，直接将光电二极管与灯泡串联，容易烧坏光电二极管；因此，电路设计应运用电磁继电器以小电流控制大电流．其设计图如图乙 根据板书，学生小结 补充作业：小雨学习发光二极管时提出：灯泡发光的亮暗可用滑动变阻器调节，发光二极管的亮暗也可用滑动变阻器调节。你认为这个结论是否正确? 请设计实验进行探究。写出器材、步骤和结论。
1、导热性、导电性、磁性、密度、比热容、弹性、硬度、延展性、透光性、状态等 2、金属、无机非金属、有机高分子材料及复合材料 根据导电性可分为：导体、半导体及绝缘体。 　 1、读课本P156内容，了解材料按导电性分为导体、半导体及绝缘体三大类。 导电性介于导体和绝缘体之间，而且电阻随温度的增加而减小，这种材料叫做半导体。常见的半导体材料有：硅、砷化镓、锑化铟、锗等． 学会设计判断导体与绝缘体的实验装置电路图，并用身边材料进行实验 　 　 　 　 　 　 绝缘体在一定条件下可以变成导体！ 　 　 1、观察教师展示的各种半导体元件，并对照课本P157内容，初步认识各种半导体元件及其某些特点。 2、明确实验的器材、电路及步骤。对实验观察、记录，分析得出实验结论。 (半导体二极管仅允许电流从其正极流入，这种特性叫做半导体二极管的单向导电性)。 1、看课本P158-159页，了解半导体的应用。 　 甲 　 依据板书，归纳总结 器材：一号干电池2节；200Ω滑动变阻器1只；单刀开关1只；发光二极管1只；导线若干． 步骤：①按图所示那样，把电路连接起来．接通开关，观察发光二极管是否发光．②用滑动变阻器改变串联在电路中的电阻，观察发光的变化．当滑片向a端滑时，发光二极管变亮．结论：发光二极管的亮暗可用滑动变阻器调节．电路中的电阻增大，电流减小，发光二极管变暗；电路中的电阻减小，电流增大，发光二极管变亮．
§19-2　 半导体
1、让学生看课本P158-159页，通过“太阳能电池、条形码扫描器、微处理器、机器人”等内容，了解半导体的应用。
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