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

　　在純凈的半導體（本征半導體）中，載流子數量很少，導電能力很弱，其載流子是由熱激發(fā)產生的自由電子和空穴。載流子的濃度與溫度有直接的關系。

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

　　本征半導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，空穴是多數載流子，而電子是少數載流子。這種以空穴導電為主的半導體稱P型半導體。

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

　　若在一塊完整的半導體上，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。在PN結兩端施加電壓（稱偏置電壓），當PN結外加正向電壓（P區(qū)電位高于N區(qū)電位，稱PN結正向偏置，簡稱正偏），有利于多數載流子擴散，形成較大的擴散電流，其方向由P區(qū)流向N區(qū)，稱PN結正向導通。當PN結加反向電壓（P區(qū)電位低于N區(qū)電位，稱PN結反向偏置，簡稱反偏），不利于多數載流子的擴散。此時，流過PN結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結呈高阻截止狀態(tài)。PN結正偏時，呈導通狀態(tài)；反偏時，呈截止狀態(tài)，這就是PN結的單向導電性。需要指出的是，當反向電壓超過一定數值后，反向電流急劇增加，稱PN結反向擊穿，單向導電性被破壞。

　　6.1    半導體二極管半導體二極管是在一個PN結的兩側，各引出一根金屬電極，并用外殼封裝起來而構成的。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，產生正向電流。但從特性曲線上看到，當正向電壓較小時，由于外電場還不足以克服PN結內電場對多數載流子擴散運動產生的阻力；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.當正向電壓超過死區(qū)電壓后，內電場被大大削弱，流過二極管的電流迅速增加，二極管正向導通。正向導通時的管壓降，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)的少數載流子電子與N區(qū)的少數載流子空穴產生漂移運動，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數量級，鍺管在μA數量級。溫度升高時，由于熱激發(fā)少數載流子濃度增加，反向飽和電流也隨之增加。

　�。�3）反向擊穿特性。當反向電壓增大到某一數值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結的耗散功率）不超過PN結的最大允許耗散功率，管子一般不會被燒壞，當反向電壓撤消后，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為溫度的電壓當量，當T=300K時，UT≈26mV；e是自然對數的底。當二極管端電壓U=0V時，I=IS（e0-1）=0，當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規(guī)律變化。當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

　　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，說明二極管單向導電性越好，溫度穩(wěn)定性越好。