2-2 半导体二极管.ppt

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1、2.4半导体二极管2.4.1二极管的结构类型二极管的结构示意图(a)点接触型(b)面接触型(c)平面型2.4.2二极管的伏安特性二极管的伏安特性曲线(a)测试电路(b)特性曲线伏安特性方程正向特性在正向区，加入正向电压后，二极管并没有出现电流，有一个死区。当正向电压加到一个被称为开启电压Uth后，正向电流开始出现，正向特性曲线非线性较大，当正向电流较大时，特性曲线也具有一定线性度。硅二极管和锗二极管的正向特性有所不同，主要表现在开启电压不同，硅二极管的Uth大约在0.5V；锗二极管的Uth大约在0.

2、1V。反向特性在反向区，硅二极管和锗二极管的特性有所不同。硅二极管的反向击穿特性比较硬、比较陡，反向饱和电流很小；锗二极管的反向击穿特性比较软，过渡比较圆滑，反向饱和电流较大。从击穿机理上看，当硅二极管

3、UBR

4、≥7V时，主要是雪崩击穿；当

5、UBR

6、≤4V时，则主要是齐纳击穿。当

7、UBR

8、在4V～7V之间时，两种击穿都有。2.4.3二极管的主要参数(1)最大整流电流IF——二极管长期连续工作时，允许通过二极管的最大正向平均电流。(2)最大反向工作电压URM——二极管安全工作时，所能承受的最大反向电压

9、。一般URM约为反向击穿电压UBR的一半。(3)反向电流IR——一般是指二极管未击穿时的反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微安(A)级。IR值越小，二极管单向导电性越好。(4)最高工作频率fM——二极管工作的上限频率，由PN结的结电容大小决定。二极管的工作频率超过fM时，单向导电性变差。2.4.4二极管的等效模型理想模型二极管正向导通时，其正向压降为零；二极管反向截止时，认为反向电阻为无穷大，反向电流为零，称为理想二极管。此时理想二极管相当于理想开关。该模型主要用于信号

10、幅值远远大于二极管的正向压降，可以忽略二极管正向压降和反向电流的电路中。1.理想模型恒压降模型认为二极管的正向压降为常数、反向电阻为无穷大、反向电流为零。此时二极管可以用一个理想二极管串联一个恒压源UD表示。硅管的正向压降UD为0.7V。2.恒压降模型折线化模型在正向曲线上选取一点Q(UD,ID)，连接Q点和(Uth,0)点。注意rD不是动态电阻rd，因为斜线不是切线。折线模型不固定，与Q点的选取有关。3.折线化模型QQ二极管的动态电阻属于交流参数，是二极管对它两端交流电压呈现出的电阻值。rd可以用

11、二极管伏安特性曲线斜率的倒数来表示，rd的大小和工作点Q有关。二极管的动态电阻的物理意义4.小信号模型小信号模型用于计算UD,ID在Q点附近的微小变化。注意，一定要先提供一个工作点Q！！！4.小信号模型2.4.5二极管基本应用电路半波整流电路和输入输出波形1.整流电路(a)电路图(b)输入输出波形2.限幅电路(a)(b)3.开关电路二极管与门与门输入输出电压关系2.5稳压二极管2.5.1稳压二极管的伏安特性稳压二极管的符号与伏安特性稳压二极管的伏安特性与普通二极管相似，其正向特性为指数曲线。当稳压二

12、极管外加反向电压时，当反向电压增大到反向击穿电压时，稳压二极管反向击穿。此时如果反向电流在一定范围内，其反向击穿特性陡直，几乎平行于纵轴，呈现很好的稳压特性。2.5.2稳压二极管的主要参数(1)稳定电压UZ在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。(2)动态电阻rZ其概念与一般二极管的动态电阻相同，只不过稳压二极管的动态电阻是从它的反向特性曲线上求取的。rZ愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。rZ=UZ/IZ(3)最大耗散功率PZM——稳压管的最大功率损耗取决于PN结的面积和散热等条件

13、。反向工作时PN结的功率损耗为PZM=UZIZMAX(4)最大稳定工作电流IZMAX和最小稳定工作电流IZMIN—————稳压管的最大稳定工作电流取决于最大耗散功率，即IZMAX=PZMAX/UZ而IZMIN对应UZMIN，即反向特性曲线刚刚击穿处对应的IZ。若工作电流IZ＜IZMIN则不能稳压。(5)稳定电压UZ的温度系数——温度的变化将使UZ改变，在稳压管中当

14、UZ

15、＞7V时，UZ具有正温度系数>0，反向击穿是雪崩击穿。当

16、UZ

17、＜4V时，UZ具有负温度系数，反向击穿是齐纳击穿。当4V＜

18、U

19、Z

20、＜7V时，正、负温度系数互相抵消，稳压管可以获得接近零的温度系数。这样的稳压二极管可以作为标准稳压管使用，提供十分稳定的直流电压。2.5.3稳压二极管稳压电路稳压二极管稳压电路1.稳压原理2.限流电阻确定已知UImax、UImin、ILmax、ILmin、IZmax、IZmin◆IZ在UImax、ILmin时取得最大值，则◆IZ在UImin、ILmax时取得最小值，则【例2.5.1】设UI=30V且波动范围为±10%，稳压管的UZ=12V、IZmin=5mA、IZ