最新清华模电课件第三课时教学讲义PPT.ppt

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1、清华模电课件第三课时半导体二极管的类型：按PN结结构分：有点接触型和面接触型二极管。点接触型管子中不允许通过较大的电流，因结电容小，可在高频下工作。面接触型二极管PN结的面积大，允许流过的电流大，但只能在较低频率下工作。按半导体材料分：有硅二极管、锗二极管等。(a)点接触型(b)面接触型按用途划分：有整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管等。3.伏安特性表达式(二极管方程)IS：反向饱和电流UT：温度的电压当量在常温(300K)下，UT26mV二极管加反向电压，即U<0

2、，且

3、U

4、>>UT，则I-IS。二极管加正向电压，即U>0，且U>>UT，则，可得，说明电流I与电压U基本上成指数关系。结论：二极管具有单向导电性。加正向电压时导通，呈现很小的正向电阻，如同开关闭合；加反向电压时截止，呈现很大的反向电阻，如同开关断开。从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管的电压与电流变化不呈线性关系，其内阻不是常数，所以二极管属于非线性器件。1.2.3　二极管的主要参数1.最大整流电流IF二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。2.最高反向工作电压UR工作时允许加在二极管两端的反

5、向电压值。通常将击穿电压UBR的一半定义为UR。3.反向电流IR通常希望IR值愈小愈好。4.最高工作频率fMfM值主要决定于PN结结电容的大小。结电容愈大，二极管允许的最高工作频率愈低。当二极管上的电压发生变化时，PN结中储存的电荷量将随之发生变化，使二极管具有电容效应。是由PN结的空间电荷区变化形成的。(a)PN结加正向电压（b)PN结加反向电压-N空间电荷区PVRI+UN空间电荷区PRI+-UV综上所述：C很小，通常为几个皮法~几十皮法，有些结面积大的二极管可达几百皮法。二极管是一种非线性器件，一般

6、采用非线性电路的模型分析法。+−iDuD①理想模型1.2.4二极管的电路模型正向偏置uD＝0等效为导线反向偏置等效为断路iD＝0硅管：uD＝0.7V，锗管：uD＝0.3V。②恒压降模型+−iDuD正向偏置反向偏置iD＝0＋－uD等效为等效为断路二极管应用电路利用二极管的单向导电性，可组成整流、检波、限幅、保护等电路。D+-uiRL+-uo例输入电压ui＝Usinωt，波形如图所示，试画出输出电压uo的波形。二极管为理想二极管。tui常用的判断方法是：首先假设二极管断开，然后求得二极管阳极与阴极之间将承受

7、的电压UU>导通电压，二极管正向偏置，导通；U<导通电压，二极管反向偏置，截止；理想二极管的导通电压＝0分析：判断二极管在电路中的状态：导通还是截止。解+-uiRL+-uoAB断开二极管uAB=ui+-uiRL+-uo当ui>0，即uAB>0时二极管导通原电路等效为+-uiRL+-uouo=ui当ui<0，即uAB<0时二极管截止uo=0原电路等效为tuituo当ui>0时uo=ui当ui<0时uo=0脉动直流输出直流的平均值D+-uiRL+-uo单相半波整流电路例电路如图所示，已知ui=6sinωt(

8、V),二极管为理想二极管。试画出uo的波形。+-Dui+-uo3V1k+-tui0断开二极管AB+-ui+-uo3V1k+-uAB＝ui－3解二极管导通当ui>3时，uAB>0当ui≤3时，uAB<0二极管截止二极管导通当ui>3时，uAB>0当ui≤3时，uAB<0二极管截止+-ui+-uo3V1k+-原电路等效为uo＝3Vuo＝ui原电路等效为+-ui+-uo3V1k+-33当ui>3时，uo＝3V当ui≤3时，uo＝uituiuot00+-Dui+-uo3V1k+-单向限幅电路例:已知：

9、UA=+3V，UB=0V。求：输出端电位UO。∵UA＞UB，∴D1优先导通。设二极管的正向压降是0.3V，则UO=+2.7V。当D1导通后,D2因反偏而截止。D1起钳位作用，将输出端电位钳制在+2.7V。解：半导体二极管及其应用电路1.2.5　稳压管一种特殊的面接触型半导体硅二极管。稳压管工作于反向击穿区。I/mAU/VO+正向+反向U(b)稳压管符号(a)稳压管伏安特性+I图1.2.10　稳压管的伏安特性和符号稳压管的参数主要有以下几项：1.稳定电压UZ3.动态电阻rZ2.稳定电流IZ稳压管工

10、作在反向击穿区时的稳定工作电压。正常工作的参考电流。IIZ，只要不超过额定功耗即可。rZ愈小愈好。对于同一个稳压管，工作电流愈大，rZ值愈小。IZ=5mArZ16IZ=20mArZ3IZ/mA4.电压温度系数U稳压管的参数主要有以下几项：稳压管电流不变时，环境温度每变化1℃引起稳定电压变化的百分比。(1)UZ>7V,U>0；UZ<4V，U<0；(2)UZ在4~7V之间，U值比较小，性能比较稳定