电子电路基础 （7）——PN结与二极管

---

一、半导体的特点（非常重要）

补充说明：导体是容易使电流通过的物质，比如金、银、铜、铁。绝缘体是不容易使电流通过，比如橡胶、塑料。

半导体是介于导体和绝缘体之间的物质，半导体除了在导电能力方面与导体和绝缘体不同之外，还有两个主要特点：

1. 当半导体受到外界光和热的激发时，其导电能力发生显著变化。（可以简单记下：其导电能力受温度影响）
2. 在纯净的半导体中加入微量杂质后，其导电能力显著增强。

补充说明：第二点，纯净半导体又叫做本征半导体。
 
 

二、PN结与二极管的形成（非常重要）

2.1 PN结的形成

利用上述半导体的第二个特点，我们可以做出P型半导体和N型半导体。

1. N型半导体：在”硅“的本征半导体中掺入杂质因素”锑“，形成N型半导体，具有带负电的特性。
2. P型半导体：在”锗“的本征半导体中掺入杂质因素”铟“，形成P型半导体，具有带正电的特性。

补充说明：第一点，杂质锑（ti，一声）。N型半导体中的N是Negative，我们直接记住它的英文含义就知道它带负电；第二点，锗（zhe，三声） 本征半导体掺入杂质铟（yin，一声）。P型半导体中的P是Positive，我们直接记住它的英文含义就知道它带正电。

将一块 N型半导体 和一块 P型半导体 通过生产工艺结合，即形成了一个PN结。 当N型半导体和P型半导体结合的时候，必然形成一个结合面。其中PN结的结合面如下图：

结合面平时阻挡着P区的空穴向N区的电子扩散（这就是阻挡层）。但是当达到一定的条件就可以冲破阻挡层（这个条件后文提到）。又可以把阻挡层理解为势垒。
 

2.2 二极管的形成

PN结两端引出2根电极就形成了二极管。

 

2.2.1 二极管的极性

有标识的一端是负极。
 
 

三、二极管的特性（非常重要）

3.1 二极管的单向导电性

3.1.1 电源反接

这里给二极管正极（阳极）接电源的负极，给二极管负极（阴极）接电源正极（这就是反接）。
现象： 当P区接负电，N区接正电时，P区空穴被电源的负极所吸引（向其运动），N区电子被电源的正极所吸引（向其运动），结果使阻挡层加宽，电子无法通过PN结，因而PN结上没有电流通过。（PN的阻挡层相当于空穴把阻挡层向左拉，电子把阻挡层向右拉，使阻挡层加宽。）

3.1.1 电源正接

这里给二极管正极（阳极）接电源的正极，给二极管负极（阴极）接电源负极（这就是正接）。
现象： 当P区接正电，N区接负电时，P区空穴受正电场的排斥力，很容易冲破阻挡层，与N区电子相复合，并通过电源负极形成回路。结果PN结上就有电流通过。
 

外加电压的方向决定了二极管是否导电。

总结：二极管单向导电。

3.2 二极管的特性曲线

那么二极管正接一个很小的电源就有电流通过吗？或者二极管的正极加负电，负极加正电就永远不导通呢。不是的。
半导体材料有2种，一种是硅，一种是锗。其特性曲线大体上一致，都如下图：

1. 二极管的门限电压，锗管0.2 ~ 0.3V，硅管0.5 ~ 0.7V。(也就是说在锗管正极施加0.1左右的正向电压它并不导通，直到0.2或0.3时才导通；硅管0.1 ~ 0.4都不导通，只有0.5 ~ 0.7才导通的，这就是二极管的门限电压。)
2. 对二极管施加反向电压，当逐步增加到一定数值时，反向电流激增，这种现象称为“齐纳”现象。当齐纳现象产生时，即使流过二极管的电流变化很大，但二极管两端的电压也保持一定值。在实际中，利用这个特点，二极管可以起到稳压的作用。

补充说明：第一点，二极管2端的电压在门限电压之内那么他直接就导通了，超过门限电压很大可能会被击穿，而它会不会被烧坏，那就要看二极管的最大电流是多少了。要是超出最大电流那很快就会发热烧断。

3.3 二极管的标识及作用

二极管的作用如下：

1. 整流，将交流电整理为直流电。
2. 稳压。
3. 发光二极管等。

 

四、二极管的检测（非常重要）

这里举个例子，测的时候显示0不要一惊一乍，我测102电阻，如下：

量程太大了，显示了0。调小后如下：

二极管好坏判断：

1. 首先使用二极管档或者电阻档检测两只脚的电阻值，然后交换表笔再测一次，若2次阻值不相等，说明二级管基本正常。（好坏判断基本取决于二极管有无正反向电阻，一般来说正反向电阻差值越大越好）（这不就是阻挡层嘛，测它单向导电的特性）

坏的二极管有三种情况：

1. 正反向电阻均为零，即二极管被击穿。（短路）
2. 正反向电阻无穷大，二极管断路。
3. 正反向电阻差值很小，二极管性能不良。

二极管正负极性判断：

1. 数字万用表2表笔分别测量二极管的两端，测得一组有读数一组无读数，有读数时，红表笔所测的一端为二极管的正极，黑表笔的一端为负极。

 

---

• 由 青梅煮久 写于 2021 年 04 月 27 日