二极管的四个特性.

Question

探究活动

【课题】探究二极管的特性

【组织形式】学习小组

【活动方式】查阅有关资料，总结、讨论.

【活动内容】查找、总结

1、二极管的四个特性.

2、判断二极管的方法.

3、二极管的有关参数.

是关于半导体的，二极管是半导体的应用吗？知道的人简略易懂地说一下关于上面3个问题，谢谢

Answer 1

二极管的特性
1、正向特性

当加在二极管两端的正向电压（P为正、N为负）很小时（锗管小于0.1伏，硅管小于0.5伏），管子不导通，处于“截止”状态，当正向电压超过一定数值后，管子才导通，电压再稍微增大，电流急剧暗加（见曲线I段）。不同材料的二极管，起始电压不同，硅管为0.5-.7伏左右，锗管为0.1-0.3左右。
2、反向特性
二极管两端加上反向电压时，反向电流很小，当反向电压逐渐增加时，反向电流基本保持不变，这时的电流称为反向饱和电流（见曲线II段)。不同材料的二极管，反向电流大小不同，硅管约为1微安到几十微安，锗管则可高达数百微安，另外，反向电流受温度变化的影响很大，锗管的稳定性比硅管差。
3、击穿特性
当反向电压增加到某一数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿（见曲线III)。这时的反向电压称为反向击穿电压，不同结构、工艺和材料制成的管子，其反向击穿电压值差异很大，可由1伏到几百伏，甚至高达数千伏。
4、频率特性
由于结电容的存在，当频率高到某一程度时，容抗小到使PN结短路。导致二极管失去单向导电性，不能工作，PN结面积越大，结电容也越大，越不能在高频情况下工作。

二极管，（英语：Diode），电子元件当中，一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过，许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极管（Varicap Diode）则用来当作电子式的可调电容器。大部分二极管所具备的电流方向性我们通常称之为“整流（Rectifying）”功能。二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过（称为顺向偏压），反向时阻断 （称为逆向偏压）。因此，二极管可以想成电子版的逆止阀。
早期的真空电子二极管；它是一种能够单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的传导性。一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。当外加电压等于零时，由于p-n 结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。
早期的二极管包含“猫须晶体（"Cat's Whisker" Crystals）”以及真空管(英国称为“热游离阀（Thermionic Valves）”)。现今最普遍的二极管大多是使用半导体材料如硅或锗。

Answer 2

1.发光二极管的特性
1.效率
发光二极管的效率可以用电光源的常用术语来表征，即对红外光采用辐射效率ηe，对可见光则用发光效率ηl。但是也有用内量子效率ηqi和外量子效率ηqe来表征的；
ηqi=NT/G
2.光的光谱分布
对大多数半导体材料来说，由于折射率较大，在光逸出半导体之前，往往以经过多次反射，由于短波光比长波光易于吸收，所以峰值波长所对应的光子能量比带隙Eg小些。例如，GaAs发射的峰值波长所对应的光子能量为1.1eV，比室温下的带隙Eg小0.3eV。改变GaAs1-xPx中的x值，峰值波长在620---680nm范围内变化。谱线半宽度为200-300A。由此可知，发光二极管提供的是半宽度很大的单色光。
由于半导体的能隙温度的上升而减小，因此它所发射的峰波长随温度的上升而增长，温度系数约为2-3A/°C。
3.发光强度分布
一种在GaP基片上生成GaAsP的发光二极管的发光分布温度如图8所示，谱线宽度为400A，发射的角度宽度约为 22° ，500μW/sr。总之，发光二极管的幅通量是集中在一定角度内发射出去的。
4.光出射度
图9表明几种半导体P-N结发射的光出射度与输入电流的关系。可见，GaAs1-xPx和Ga1-xAlxAs，半导体发光管具有良好的线性，其他两种则相当差。图10表明发光二极管输出的光通量强烈地依赖环境温度，使用时必须加以考虑。
二、发光二极管的特性
1.效率
发光二极管的效率可以用电光源的常用术语来表征，即对红外光采用辐射效率ηe，对可见光则用发光效率ηl。但是也有用内量子效率ηqi和外量子效率ηqe来表征的；
ηqi=NT/G
公式中NT为辐射复合产生光子的效率，G为注入的电子空穴对书。这样ηqi等于注入每个电子空穴对在半导体内所发生的光子数，最高可接近100% 。
ηqe=NT/G
公式中，NT为从发光二极管输出光子的效率。这样qei等于注入每个电子空穴对所产生的输出器件外的有效光子数，一般只有0.01----13%。发射红外的ηqe可达15%，而绿光ηqe，下降到1%以下。
使外量子效率显著下降的主要原因是半导体本身的吸收，是光从半导体射入空气时的反射损失和全反射损失造成的。例如GaAs的折射率n=3.6，反射损失为32%，用图6所示结构的全反射损失为96%，出射的光只有百分之几。采用图7的结构，全反射损失大为减少。目前常用透明树脂替代图7的球型部分，以降低成本。

2.光的光谱分布
对大多数半导体材料来说，由于折射率较大，在光逸出半导体之前，往往以经过多次反射，由于短波光比长波光易于吸收，所以峰值波长所对应的光子能量比带隙Eg小些。例如，GaAs发射的峰值波长所对应的光子能量为1.1eV，比室温下的带隙Eg小0.3eV。改变GaAs1-xPx中的x值，峰值波长在620---680nm范围内变化。谱线半宽度为200-300A。由此可知，发光二极管提供的是半宽度很大的单色光。
由于半导体的能隙温度的上升而减小，因此它所发射的峰波长随温度的上升而增长，温度系数约为2-3A/°C。
3.发光强度分布
一种在GaP基片上生成GaAsP的发光二极管的发光分布温度如图8所示，谱线宽度为400A，发射的角度宽度约为 22° ，500μW/sr。总之，发光二极管的幅通量是集中在一定角度内发射出去的。

4.光出射度
图9表明几种半导体P-N结发射的光出射度与输入电流的关系。可见，GaAs1-xPx和Ga1-xAlxAs，半导体发光管具有良好的线性，其他两种则相当差。图10表明发光二极管输出的光通量强烈地依赖环境温度，使用时必须加以考虑。

5.响应时间
发光二极管的响应时间是标志反应速度的一个重要参数，尤其在脉冲驱动或电调制时显得非常重要。响应时间是指注入电流后发光二极管启亮（上升）和熄灭（衰减）的时间。发光二极管的上升时间随着电流的增大近似的成指数地衰减
6.寿命
发光二极管的寿命一般很长，电流密度小于1A/cm2的情况下，寿命可达1000000小时，即可连续点燃一百多年。这是任何光源均无法与它竞争的。发光二极管的亮度随着工作时间的加长而衰退，这就是老化。老化的快慢与电流密度j和老化时间常数r有关。

2.
指针万用表电阻X1k档，测二级管换极两次低阻值时黑表笔相接者为正极；照上法测电解电容低阻值是表笔相接者为负极。
3.1．最大平均整流电流IF（AV）
IF（AV）是指二极管长期工作时，允许通过的最大正向平均电流。它与PN结的面积、材料及散热条件有关。实际应用时，工作电流应小于IF（AV），否则，可能导致结温过高而烧毁PN结。
2．最高反向工作电压VRM
VRM是指二极管反向运用时，所允许加的最大反向电压。实际应用时，当反向电压增加到击穿电压VBR 时，二极管可能被击穿损坏，因而，VRM通常取为（1/2 ～ 2/3）VBR 。
3．反向电流IR
IR是指二极管未被反向击穿时的反向电流。理论上IR =IR（sat），但考虑表面漏电等因素，实际上IR 稍大一些。IR 愈小，表明二极管的单向导电性能愈好。另外，IR 与温度密切相关，使用时应注意。
4．最高工作频率fM
fM是指二极管正常工作时，允许通过交流信号的最高频率。实际应用时，不要超过此值，否则二极管的单向导电性将显著退化。fM的大小主要由二极管的电容效应来决定。
5．二极管的电阻
就二极管在电路中电流与电压的关系而言，可以把它看成一个等效电阻，且有直流电阻与交流电阻之别。
（1）直流等效电阻RD
直流电阻定义为加在二极管两端的直流电压UD与流过二极管的直流电流ID 之比（2）交流等效电阻rd

rd亦随工作点而变化，是非线性电阻。通常，二极管

参考资料：http://www.56dz.com/Article/dzrm/dzyj/200802/357.html

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