清华模电课件第三课时.ppt

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1、1.2.2二极管的伏安特性将PN结封装在塑料、玻璃或金属外壳里，再从P区和N区分别焊出两根引线作正、负极。二极管的结构：(a)外形图半导体二极管又称晶体二极管。(b)符号图1.2.4二极管的外形和符号半导体二极管的类型：按PN结结构分：有点接触型和面接触型二极管。点接触型管子中不允许通过较大的电流，因结电容小，可在高频下工作。面接触型二极管PN结的面积大，允许流过的电流大，但只能在较低频率下工作。按半导体材料分：有硅二极管、锗二极管等。(a)点接触型(b)面接触型按用途划分：有整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管等。二极管的伏安特性在二极管的两端加上

2、电压，测量流过管子的电流，I=f(U)之间的关系曲线。604020–0.002–0.00400.51.0–25–50I/mAU/V正向特性硅管的伏安特性死区电压击穿电压U(BR)反向特性–50I/mAU/V0.20.4–2551015–0.01–0.02锗管的伏安特性0图1.2.4二极管的伏安特性1.正向特性当正向电压比较小时，正向电流很小，几乎为零。相应的电压叫死区电压。范围称死区。死区电压与材料和温度有关，硅管约0.5V左右，锗管约0.1V左右。正向特性死区电压60402000.40.8I/mAU/V当正向电压超过死区电压后，随着电压的升高，正向电流迅速增大。2.反向特性–0.0

3、2–0.040–25–50I/mAU/V反向特性当电压超过零点几伏后，反向电流不随电压增加而增大，即饱和；二极管加反向电压，反向电流很小；如果反向电压继续升高，大到一定数值时，反向电流会突然增大；反向饱和电流这种现象称击穿，对应电压叫反向击穿电压。击穿并不意味管子损坏，若控制击穿电流，电压降低后，还可恢复正常。击穿电压U(BR)3.伏安特性表达式(二极管方程)IS：反向饱和电流UT：温度的电压当量在常温(300K)下，UT26mV二极管加反向电压，即U<0，且

4、U

5、>>UT，则I-IS。二极管加正向电压，即U>0，且U>>UT，则，可得，说明电流I与电压U基本上成指数关系。结论：

6、二极管具有单向导电性。加正向电压时导通，呈现很小的正向电阻，如同开关闭合；加反向电压时截止，呈现很大的反向电阻，如同开关断开。从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管的电压与电流变化不呈线性关系，其内阻不是常数，所以二极管属于非线性器件。1.2.3二极管的主要参数1.最大整流电流IF二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。2.最高反向工作电压UR工作时允许加在二极管两端的反向电压值。通常将击穿电压UBR的一半定义为UR。3.反向电流IR通常希望IR值愈小愈好。4.最高工作频率fMfM值主要决定于PN结结电容的大小。结电容愈大，二极管允许的最高工作频率愈低。当二极管上的电压发生变化时

7、，PN结中储存的电荷量将随之发生变化，使二极管具有电容效应。是由PN结的空间电荷区变化形成的。(a)PN结加正向电压（b)PN结加反向电压-N空间电荷区PVRI+UN空间电荷区PRI+-UV综上所述：C很小，通常为几个皮法~几十皮法，有些结面积大的二极管可达几百皮法。二极管是一种非线性器件，一般采用非线性电路的模型分析法。+−iDuD①理想模型1.2.4二极管的电路模型正向偏置uD＝0等效为导线反向偏置等效为断路iD＝0硅管：uD＝0.7V，锗管：uD＝0.3V。②恒压降模型+−iDuD正向偏置反向偏置iD＝0＋－uD等效为等效为断路二极管应用电路利用二极管的单向导电性，可组成整流、

8、检波、限幅、保护等电路。D+-uiRL+-uo例输入电压ui＝Usinωt，波形如图所示，试画出输出电压uo的波形。二极管为理想二极管。tui常用的判断方法是：首先假设二极管断开，然后求得二极管阳极与阴极之间将承受的电压UU>导通电压，二极管正向偏置，导通；U<导通电压，二极管反向偏置，截止；理想二极管的导通电压＝0分析：判断二极管在电路中的状态：导通还是截止。解+-uiRL+-uoAB断开二极管uAB=ui+-uiRL+-uo当ui>0，即uAB>0时二极管导通原电路等效为+-uiRL+-uouo=ui当ui<0，即uAB<0时二极管截止uo=0原电路等效为tuituo当ui>0时

9、uo=ui当ui<0时uo=0脉动直流输出直流的平均值D+-uiRL+-uo单相半波整流电路例电路如图所示，已知ui=6sinωt(V),二极管为理想二极管。试画出uo的波形。+-Dui+-uo3V1k+-tui0断开二极管AB+-ui+-uo3V1k+-uAB＝ui－3解二极管导通当ui>3时，uAB>0当ui≤3时，uAB<0二极管截止二极管导通当ui>3时，uAB>0当ui≤3时，uAB<0二极管截止+-ui+-uo3V1k+-原电路等效为uo