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1、构成:PN结+引线+管壳=二极管(Diode)符号:A(anode)C(cathode)分类:按材料分硅二极管锗二极管按结构分点接触型面接触型平面型§1.3半导体二极管1.3.1半导体二极管的结构及分类(1)点接触型二极管PN结面积小,结电容小,用于检波和变频等高频电路。点接触型正极引线触丝N型锗片外壳负极引线(2)面接触型二极管PN结面积大,用于工频大电流整流电路。负极引线面接触型N型锗PN结正极引线铝合金小球底座金锑合金正极引线负极引线集成电路中平面型pNP型支持衬底(3)平面型二极管往往用于集成电路制造艺中。PN结面积可大可小,用于高频整流
2、和开关电路中。1)二极管的伏安方程反向饱和电流温度的电压当量电子电量玻尔兹曼常数当T=300(27C):UT=26mV1.3.2二极管的特性2)二极管的伏安特性OuD/ViD/mA正向特性Uth死区电压iD=0Uth=0.5V0.1V(硅管)(锗管)UUthiD急剧上升0UUthUD(on)=(0.60.8)V硅管0.7V(0.10.3)V锗管0.2V反向特性ISU(BR)反向击穿U(BR)U0iD=IS<0.1A(硅)几十A(锗)U
3、V左右,锗二极管的死区电压Vth=0.1V左右。当0<V<Vth时,正向电流为零,Vth称为死区电压或开启电压。当V>0即处于正向特性区域。正向区又分为两段:当V>Vth时,开始出现正向电流,并按指数规律增长。反向特性当V<0时,即处于反向特性区域。反向区也分两个区域:当VBR<V<0时,反向电流很小,且基本不随反向电压的变化而变化,此时的反向电流也称反向饱和电流IS。当V≥VBR时,反向电流急剧增加,VBR称为反向击穿电压。3)硅、锗二极管的伏安特性曲线硅二极管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二极管的
4、特性对温度很敏感,温度升高,正向特性曲线向左移,反向特性曲线向下移。其规律是:在室温附近,在同一电流下,温度每升高1℃,正向压降减小2~2.5mV;温度每升高10℃,反向电流约增大1倍。4)二极管的温度特性:(1)最大整流电流IF。它是二极管允许通过的最大正向平均电流。工作时应使平均工作电流小于IF,如超过IF,二极管将过热而烧毁。此值取决于PN结的面积、材料和散热情况。(2)最大反向工作电压UR。这是二极管允许的最大工作电压。当反向电压超过此值时,二极管可能被击穿。为了留有余地,通常取击穿电压的一半作为UR。1.3.3二极管的参数(3)反向电流I
5、R。指二极管未击穿时的反向电流值。此值越小,二极管的单向导电性越好。由于反向电流是由少数载流子形成,所以IR值受温度的影响很大。(4)最高工作频率fM。fM的值主要取决于PN结结电容的大小,结电容越大,则二极管允许的最高工作频率越低。(5)二极管的直流电阻RD。加到二极管两端的直流电压与流过二极管的电流之比,称为二极管的直流电阻RD,即此值可由二极管特性曲线求出,如图示。工作点电压为UF=1.5V,电流IF=50mΑ,则图求直流电阻(6)二极管的交流电阻rd。在二极管工作点附近,电压的微变值ΔU与相应的微变电流值ΔI之比,称为该点的交流电阻r
6、d,即从其几何意义上讲,当ΔU→0时rd就是工作点Q处的切线斜率倒数。显然,rd也是非线性的,即工作电流越大,rd越小。交流电阻rd也可从特性曲线上求出,如图1-15所示。过Q点作切线,在切线上任取两点A、B,查出这两点间的ΔU和ΔI,则得图1-15求交流电阻4.微变电阻rDiDuDIDUDQiDuDrD是二极管特性曲线上工作点Q附近电压的变化与电流的变化之比:显然,rD是对Q附近的微小变化区域内的电阻。交流电阻rd也可利用PN结的电流方程求出。即式中,IDQ为二极管工作点的电流,单位取mA。式(1-5)的近似等式在室温条件下(T=300K)
7、成立。对同一工作点而言,直流电阻RD大于交流电阻rd;对不同工作点而言,工作点愈高,RD和rd愈低。取I的微分可得:部分国产半导体高频二极管参数表最高反向工作电压(峰值)V反向击穿电压V正向电流mA反向电流μA最高工作频率MHZ极间电容Pf最大整流电流mA2AP120≥40≥2.5≤250150≤1162AP7100≥150≥5.0≤250150≤112参数型号部分国产半导体整流二极管参数表最大整流电流A最高反向工作电压(峰值)V最高工作电压下的反向电流(125度)μA正向压降(平均值)V最高工作频率MHZ2CZ52A0.1251000≤0.832
8、CZ54D0.514001000≤0.832CZ57F530001000≤0.83参数型号特性uDiD符号及