第7章+半导体二极管及其应用

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1、第7章半导体二极管及其应用7.1半导体二极管7.2稳压二极管7.3特殊二极管简介习题77.1半导体二极管1.半导体二极管的结构和符号将PN结装上电极引线和管壳，就是半导体二极管，其结构和符号如图7.1所示。图7.1二极管的结构和符号(a)结构示意图；(b)符号2.半导体二极管的单向导电性二极管最为重要的特性是单向导电性。即加正向电压（也叫正偏电压）导通，如图7.2(a)所示，二极管的阳极接电源正极，阴极接电源负极，此时灯亮；加反向电压（也叫反偏电压）截止，如图7.2(b)所示，二极管的阴极接电源正极，阳极接电源负极，此时灯不亮。图7.2二极管的单向导电性(a)正

2、偏导通；(b)反偏截止3.半导体二极管的伏安特性二极管的伏安特性是指二极管通过的电流与其端电压之间的关系，如图7.3所示。图7.3硅二极管的伏安特性从图7.3可看出：(1)二极管的伏安特性是一条曲线，这表明二极管是非线性元件。(2)当二极管两端的电压较小时，二极管中没有电流，即二极管不导通，这一段称为死区。硅管的死区电压为0.5V，锗管为0.1V。(3)当电压大于死区电压后，电流急剧增大，这时二极管导通。硅管的导通电压约为0.7V，锗管约为0.3V。(4)当二极管两端加反向电压时，管中会有很小的反向电流，且随着反向电压的增加，反向电流基本保持不变，称为反向饱和电流，硅管的反向饱和

3、电流为几到几十微安，锗管为几十到几百微安。由于半导体的热敏特性，反向饱和电流会随着温度的升高而增大，通常温度每升高10℃，反向饱和电流约增大一倍。(5)当反向电压过大时，其反向电流剧增，称为二极管反向击穿。击穿时由于二极管过热，因此可能被烧坏。4.半导体二极管的主要参数(1)最大整流电流IF：它是二极管允许长期通过的最大正向平均电流。有些电流较大的二极管必须按规定加装散热片，否则可能因过热而烧坏。(2)最高反向工作电压URM：它是二极管工作时允许承受的最大反向工作电压。实际使用时，其反向工作电压不要超过这一数值，以免造成二极管反向击穿而损坏。(3)最高工作频率fM：超过这个频率

4、，二极管将失去单向导电性。此外，还有反向电流、正向电压等参数。5.二极管的应用利用二极管的单向导电性，可实现整流、限幅等功能。1)二极管整流电路二极管最基本的应用是整流，即把交流电转换成脉动的直流电，如图7.4(a)所示为半波整流电路。若忽略二极管的死区电压和反向饱和电流，则可把二极管看成理想二极管，即把二极管作为一个开关。当输入电压为正半周时，二极管导通（相当于开关闭合），uo=ui；当输入电压为负半周时，二极管截止（相当于开关断开），uo=0。其输入、输出波形如图7.4(b)所示。图7.4半波整流电路及波形(a)电路；(b)输入、输出波形2)二极管限幅电路限幅电路也称

5、为削波电路，它是一种能把输入电压的变化加以限制的电路，常用于波形变换和整形，如图7.5(a)所示。设ui=5sinωtV，E=2V。当ui>E时，二极管导通，uo=E=2V；当ui

6、定电压UZ：指稳压管正常工作时（反向击穿状态）管子的端电压，一般为3~25V，高的可达200V。(2)稳定电流IZ和IZmax：IZ指稳压管正常工作时的电流，IZmax指稳压管允许通过的最大反向电流。(3)额定功耗PZ：指保证稳压管安全工作所允许的最大功率损耗PZ=UZIZmax3.稳压管的应用稳压管主要用于构成稳压电路，如图7.7所示。图7.7稳压管稳压电路1）工作原理稳压电路的稳压原理：当交流电源电压升高，引起稳压电路的输入电压Ui增大时，输出电压（即稳压管上的电压）Uo增加，这时稳压管的电流增加，使得电阻R上的电流增大，电阻R上的电压也增大。电阻R上的电压增量基本抵消了

7、Ui的增量，所以输出电压Uo基本上可以保持不变，反之亦然。2)电路元件的选择稳压管的选择：稳压管的IZ必须满足IZ