极管及基本电路

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1、3二极管及其基本电路3.1半导体的基本知识3.3半导体二极管3.4二极管基本电路及其分析方法3.5特殊二极管3.2PN结的形成及特性3.3半导体二极管3.3.1半导体二极管的结构3.3.2二极管的伏安特性3.3.3二极管的主要参数二极管的组成将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。小功率二极管大功率二极管稳压二极管发光二极管3.3.1半导体二极管的结构3.3.1半导体二极管的结构在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分有点接触型、面接触型两大类。点接触型：结面积小，结电容小，故结允许的电流小，最高工作频率高。面接触型：结面积大，结电容大，故结允许的电流大，最高工

2、作频率低。平面型：结面积可小、可大，小的工作频率高，大的结允许的电流大。3.3.2二极管的伏安特性二极管的伏安特性曲线可用下式表示硅二极管2CP10的V-I特性锗二极管2AP15的V-I特性正向特性反向特性反向击穿特性硅二极管开启门坎电压Vth约为0.5V，锗二极管的约为0.1V硅管正向导通压降约为0.7V（0.5-0.8V），锗管约为0.2V（0.1-0.3V）从二极管的伏安特性可以反映出：1.单向导电性2.伏安特性受温度影响T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓→反向饱和电流IS↑，U(BR)↓T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移正向特性为指数曲线反向特性为横轴的平行线增大1倍

3、/10℃3.3.2二极管的伏安特性在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为反向饱和电流。3.3.3二极管的主要参数第五版P71(1)最大整流电流IF管子长期运行时，允许通过的最大正向平均电流(2)反向击穿电压VBR管子反向击穿时的电压值(3)反向电流IR管子未击穿时的反向电流，其值越小，则管子的单向导电性越好(4)极间电容CJ（CB、CD）高频和开关状态运用时需考虑(5)最高工作频率fM因PN结有电容效应3.4二极管基本电路及其分析方法3.4.1简单二极管电路的图解分析方法3.4.2二极管电路的

4、简化模型分析方法3.4.1简单二极管电路的图解分析方法二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用非线性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图解分析法则较简单，但前提条件是已知二极管的V-I特性曲线。符号中大小写的含义：大写字母大写下标：静态值（直流），如，IB（参见“本书常用符号表”）小写字母大写下标：总量（直流+交流），如，iB小写字母小写下标：瞬时值（交流），如，ib例3.4.1电路如图所示，已知二极管的V-I特性曲线、电源VDD和电阻R，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD。解：由电路的KVL方程，可得即是一条斜率为-1/R的直线，称为负载线Q的坐标值（VD，ID）即为

5、所求。Q点称为电路的工作点二极管的V-I特性曲线3.4.2二极管电路的简化模型分析方法1.二极管V-I特性的建模将指数模型分段线性化，得到二极管特性的等效模型。（1）理想模型V-I特性代表符号正向偏置时的电路模型反向偏置时的电路模型3.4.2二极管电路的简化模型分析方法1.二极管V-I特性的建模（2）恒压降模型（a）V-I特性（b）电路模型（3）折线模型（a）V-I特性（b）电路模型3.4.2二极管电路的简化模型分析方法（4）小信号模型vs=Vmsint时（Vm<

6、的一条直线。1.二极管V-I特性的建模+vs-3.4.2二极管电路的简化模型分析方法1.二极管V-I特性的建模过Q点的切线可以等效成一个微变电阻即根据得Q点处的微变电导则常温下（T=300K）（4）小信号模型3.4.2二极管电路的简化模型分析方法特别注意：小信号模型中的微变电阻rd与静态工作点Q有关。该模型用于二极管处于正向偏置条件下，且vD>>VT。（a）I-V特性（b）电路模型1.二极管V-I特性的建模（4）小信号模型3.4.2二极管电路的简化模型分析方法2．模型分析法应用举例（1）整流电路（理想模型）当vs为正半周时，二极管导通，且导通压降为0V，vo=vs（2）静态工作情况分

7、析理想模型（R=10k）当VDD=10V时，恒压模型（硅二极管典型值）折线模型（硅二极管典型值）设当VDD=1V时，（自学）（a）简单二极管电路（b）习惯画法2．模型分析法应用举例2．模型分析法应用举例（3）限幅与钳位电路电路如图，R=1kΩ，VREF=3V，二极管为硅二极管。分别用理想模型和恒压降模型求解，当vI=6sintV时，绘出相应的输出电压vO的波形。2．模型分析法应用举例（4）开关电路电路如图所示，求AO的电压值解：先断开D，以O为基准电位