南理工模电课件2-2.ppt

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1、主要内容链接2.3半导体二极管1.半导体二极管的结构2.二极管的V－I特性3.二极管的参数2.4二极管基本电路及其分析方法1.二极管正向V－I特性的各种模型2.模型应用举例2.5特殊二极管1.齐纳二极管2.3半导体二极管1.半导体二极管的结构半导体二极管是由PN结加上引线和管壳做成的，按结构可分为点接触型、面接触型、平面型等类型。(1)点接触型二极管优点：结电容小，工作频率高缺点：不能承受高电压和大电流应用：高频检波、脉冲数字电路里的开关、小电流整流(2)面接触型(面结型)二极管优点：能通过较大的正向电流，反向击穿电压高

2、，工作温度较高缺点：结电容大，工作频率低应用：低频整流(3)集成电路中的平面型二极管平面型二极管属于稳定性好和寿命长的类型。实际应用中，作为大电流整流的型号较少，而作小电流开关用的型号则很多。(4)二极管的代表符号和实物照片2.二极管的V－I特性①：正向特性区②：反向特性区③：反向击穿特性区门坎电压(死区电压)VthVth＝0.5VVth＝0.1V44页：半导体器件型号命名方法3.二极管的参数(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管子反向击穿时的外加电压值。一般手册上给

3、出的最高反向工作电压约为击穿电压的一半。(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，IR不随外加电压改变，随温度改变。(4)极间电容若PN结两端加上随时间变化的电压，PN结会显示电容特性。结电容分为两种：势垒电容CB和扩散电容CD。(a)势垒电容CBPN结的势垒电容是用来描述势垒区的空间电荷随电压变化而产生的电容效应的。外加正向电压升高空间电荷区变薄表明有部分电子和空穴进入空间电荷区中和了施主正离子和受主负离子，相当于电子和空穴向电容充电外加正向电压降低空间电荷区变宽表明有部分电子和空穴离

4、开了空间电荷区，相当于电容的放电外加反向电压时，空间电荷区宽度变化更大，势垒电容效应更明显，但其值减小(b)扩散电容CDPN结的扩散电容是用来描述外加电压作用下载流子在扩散过程中的积累情况。外加正向电压时，P区空穴扩散进入N区后会形成浓度梯度分布，越靠近PN结边缘的空穴浓度越高，即N区有空穴的积累。同样，电子在P区的情况也类似。外加正向电压升高，N区空穴积累将增加，P区电子的积累也同样增加，相当于电容的充电。反之，外加正向电压降低时，相当于电容的放电。外加反向电压时，由于扩散电流小，扩散电容可忽略(c)PN结和二极管的高

5、频等效电路43页：表2.3.1国产半导体二极管的参数2.4二极管基本电路及其分析方法1.二极管V－I特性的各种模型(1)理想模型如果外加电压远远大于二极管的管压降，可将二极管视为理想开关，即外加正向电压时，二极管导通且导通压降vD=0(相当于开关合上)；外加反向电压时，二极管截止且iD=0(相当于开关打开)。(2)恒压降模型如果外加正向电压远远大于二极管的管压降，则二极管导通且导通压降为恒定值。外加反向电压时，二极管截止且iD=0。(3)小信号模型(3)小信号模型如果工作中，二极管的电压、电流在某个静态工作点Q(VDQ、

6、IDQ)附近移动，则二极管的V－I特性曲线在这个小范围内可用一小段直线替代，直线斜率的倒数称为微变电阻rd：(3)小信号模型(3)小信号模型符号大小写含义的约定英文大写字母加大写下标表示直流量英文小写字母加小写下标表示交流量瞬时值英文大写字母加小写下标表示交流量的有效值或幅值英文小写字母加大写下标表示总的瞬时值(包括直流量和交流量)分析含有二极管的电路，首先要判断二极管是导通还是截止。一般方法是：先假设二极管截止(断开)，分析出二极管阳极和阴极的电压差，然后根据具体的模型判断。以硅管为例，理想模型：电压差和0V比较；恒压

7、降模型：电压差和0.7V比较。2.模型应用举例(1)二极管电路的静态工作情况分析习惯画法习惯画法(2)限幅电路(3)开关电路vI1vI2二极管工作状态vOD1D20V0V导通导通0V0V5V导通截止0V5V0V截止导通0V5V5V截止截止5VO(4)低电压稳压电路求解过程第一步：求二极管的静态工作点第二步：用小信号模型求vO的变动(5)整流电路(5)整流电路信号处于正半周：二极管导通，vL＝vs信号处于负半周：二极管截止，vL＝0单相半波整流电路(5)整流电路+－+－桥式全波整流电路2.5特殊二极管1.齐纳二极管齐纳二

8、极管又称稳压管，是用特殊工艺制造的面结型硅半导体二极管。(1)工作原理稳压管在反向击穿时，电流在较大范围变动而电压变化不大，故有稳压特性。稳压管的正向V－I特性和普通二极管相似。稳压管用于稳压时，需外加反向电压；作为普通二极管用时，外加正向电压。7V4.5V10V4.5V2V2V-6V-0.7V(2)性能参数(a)稳