半導(dǎo)體二極管及整流、穩(wěn)壓電路半導(dǎo)體是指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間且在電氣方面具有獨特性質(zhì)的物體，如鍺、硅等。用半導(dǎo)體材料做成的二極管、三極管稱半導(dǎo)體管或晶體管。

　　在純凈的半導(dǎo)體（本征半導(dǎo)體）中，載流子數(shù)量很少，導(dǎo)電能力很弱，其載流子是由熱激發(fā)產(chǎn)生的自由電子和空穴。載流子的濃度與溫度有直接的關(guān)系。

　　本征半導(dǎo)體中摻人微量五價元素（雜質(zhì)），如磷或砷等，可使自由電子濃度大大增加，自由電子成為多數(shù)載流子（簡稱多子），空穴是少數(shù)載流子（簡稱少子）。這種以電子導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體稱N型半導(dǎo)體。

　　本征半導(dǎo)體中摻入微量三價元素，如硼或銦等，則空穴的濃度大大增加，空穴是多數(shù)載流子，而電子是少數(shù)載流子。這種以空穴導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體稱P型半導(dǎo)體。

　　無論是N型半導(dǎo)體還是P型半導(dǎo)體，雖然它們各自有一種載流子占多數(shù)，但整個半導(dǎo)體仍然呈電中性。N型和P型半導(dǎo)體統(tǒng)稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，多子濃度主要取決于雜質(zhì)的含量，少子濃度與熱激發(fā)有關(guān)，它對溫度的變化十分敏感。因此，溫度是影響半導(dǎo)體管性能的一個重要因素。

　　若在一塊完整的半導(dǎo)體上，一邊制成N型，另一邊制成P型，則在它們的交界面處形成PN結(jié)。在PN結(jié)兩端施加電壓（稱偏置電壓），當(dāng)PN結(jié)外加正向電壓（P區(qū)電位高于N區(qū)電位，稱PN結(jié)正向偏置，簡稱正偏），有利于多數(shù)載流子擴散，形成較大的擴散電流，其方向由P區(qū)流向N區(qū)，稱PN結(jié)正向?qū)�通。�?dāng)PN結(jié)加反向電壓（P區(qū)電位低于N區(qū)電位，稱PN結(jié)反向偏置，簡稱反偏），不利于多數(shù)載流子的擴散。此時，流過PN結(jié)的電流主要由少子的漂移運動而形成，方向由N區(qū)流向P區(qū)，稱反向電流。當(dāng)溫度一定時，少子的濃度不變，反向電流幾乎不隨外加電壓而變化，故又稱反向飽和電流。在常溫下，少子濃度很低，所以反向電流很小，一般可以忽略，PN結(jié)呈高阻截止?fàn)顟B(tài)。PN結(jié)正偏時，呈導(dǎo)通狀態(tài)；反偏時，呈截止?fàn)顟B(tài)，這就是PN結(jié)的單向?qū)щ娦�。需要指出的是，�?dāng)反向電壓超過一定數(shù)值后，反向電流急劇增加，稱PN結(jié)反向擊穿，單向?qū)щ娦员黄茐摹?/p>

　　6.1    半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管是在一個PN結(jié)的兩側(cè)，各引出一根金屬電極，并用外殼封裝起來而構(gòu)成的。由P區(qū)引出的電極稱陽極，由N區(qū)引出的電極稱陰極。電路符號如圖8—6—1所示。

　　6.1.1    二極管的伏安特性二極管兩端電壓U與流過二極管的電流I之間的關(guān)系，稱為二極管的伏安特性。它可以用特性曲線表示，也可用方程式表示。

　　1.伏安特性曲線：二極管的伏安特性曲線如圖8—6—2所示，可分三部分討論。

　�。�1）正向特性。二極管兩端加正向電壓時，產(chǎn)生正向電流。但從特性曲線上看到，當(dāng)正向電壓較小時，由于外電場還不足以克服PN結(jié)內(nèi)電場對多數(shù)載流子擴散運動產(chǎn)生的阻力；正向電流很小，幾乎為零（圖8-6-2中的0A段）。這個區(qū)域通常稱為死區(qū)，對應(yīng)的電壓稱死區(qū)電壓或閾值電壓；鍺管約0.1V，硅管約0.5V.當(dāng)正向電壓超過死區(qū)電壓后，內(nèi)電場被大大削弱，流過二極管的電流迅速增加，二極管正向?qū)�通。正向�(qū)�通時的管壓降，硅管約0.6V～0.8V，鍺管約0.1V～0.3V.（2）反向特性。在反向電壓作用下，P區(qū)的少數(shù)載流子電子與N區(qū)的少數(shù)載流子空穴產(chǎn)生漂移運動，形成很小的反向飽和電流，如圖8-6-2中的0B段。硅管的反向飽和電流在nA數(shù)量級，鍺管在μA數(shù)量級。溫度升高時，由于熱激發(fā)少數(shù)載流子濃度增加，反向飽和電流也隨之增加。

　�。�3）反向擊穿特性。當(dāng)反向電壓增大到某一數(shù)值UBR時，反向電流突然急劇增加，這種現(xiàn)象稱二極管反向擊穿，UBR稱反向擊穿電壓。

　　擊穿有雪崩擊穿、齊納擊穿和熱擊穿三種形式；前兩種又稱電擊穿。發(fā)生電擊穿時，只要反向電壓和反向電流的乘積（即PN結(jié)的耗散功率）不超過PN結(jié)的最大允許耗散功率，管子一般不會被燒壞，當(dāng)反向電壓撤消后，二極管仍能正常工作。熱擊穿則為破壞性擊穿，這時PN結(jié)的耗散功率已超過允許值。

　　2.伏安特性表達式二極管的伏安特性可用下式表示：

　　式中IS為反向飽和電流；UT為溫度的電壓當(dāng)量，當(dāng)T=300K時，UT≈26mV；e是自然對數(shù)的底。當(dāng)二極管端電壓U=0V時，I=IS（e0-1）=0，當(dāng)U>0，且U大于UT幾倍時，eU／UT>>1，所以I≈ISeU／UT，流過二極管的電流隨外加正向電壓按指數(shù)規(guī)律變化。當(dāng)U<0，且|U| 大于UT幾倍時，eU／UT《1，則I≈IS，反向電流不隨外加電壓而變化。

　　6.1.2    二極管的主要參數(shù)

　　1.最大整流電流IF：它指二極管長時間使用時，允許通過的最大正向平均電流。使用時不能超過此值。

　　2.最大反向工作電壓URM：它是指允許加在二極管上的反向電壓的最大值，為安全起見，URM約為反向擊穿電壓UBR的一半。

　　3.反向電流IR；指二極管未被擊穿時的反向電流值，IR越小，說明二極管單向?qū)щ娦栽胶�，溫度穩(wěn)定性越好。