12半导体二极管.ppt

1.2 半导体二极管 1.2.1 二极管的组成 从二极管的伏安特性可以反映出：  1. 单向导电性 1.2.3 二极管的主要参数 最大整流电流IF：二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。 最高反向工作电压UR：二极管工作时，允许外加的最大反向电压，一般UR为击穿电压U(BR)的一半。 反向电流 IR：是二极管未击穿时的反向电流，即IS。反向电流越小，单向导电性越好。反向电流对温度十分敏感，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。 最高工作频率fM：是二极管工作的上限频率。超过此值时，由于结电容的作用，二极管的单向导电性变坏。 1.2.5 稳压二极管 例1 例1.2.2 * 1.2.1 二极管的组成 1.2.2 二极管的伏安特性及电流方程 1.2.3 二极管的主要参数 1.2.4 二极管的等效电路 1.2.5 稳压二极管 将PN 结封装，引出两个电极，就构成了二极管。 1.二极管符号 2.二极管分类 按结构分：点接触型、面接触型、平面型。 按用途分：整流二极管、检波二极管、稳压二极管……。 按材料分：硅二极管、锗二极管。 结面积小，结电容小 故结允许的电流小 最高工作频率高 用途:用于检波和变频等高频电路。 结面积大，结电容大 故结允许的电流大 最高工作频率低 用途:用于低频大电流整流电路。 结面积可小、可大 小的工作频率高 大的结允许的电流大 用途:用于高频整流和开关电路。 点接触型 面接触型 平面型 半导体二极管图片 1.2.2 二极管的伏安特性及电流方程 二极管的电流与其端电压的关系曲线称为伏安特性。 一、二极管的伏安特性 击穿电压 反向饱和电流 开启电压 1. 正向特性 外加正向电压大于开启电压时，正向电流随电压呈指数规律增大。 2. 反向特性 外加反向电压较小时，随电压增大反向电流增大；当电压足够大时，反向电流基本不变，称为反向饱和电流。 外加反向电压太大，超过击穿电压后，反向电流急剧增加。 几十μA 0.1~0.3V 0.1V 锗Ge 0.1μA以下 0.6~0.8V 0.5V 硅Si 反向饱和电流 导通电压 开启电压 材料 二、二极管的电流方程 温度的 电压当量 开启电压 反向饱和电流 2.伏安特性受温度影响 T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓ →反向饱和电流IS↑，U(BR) ↓ T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移，击穿电压变小 正向特性为指数曲线 反向特性为横轴的平行线 在一定的条件下，可用线性元件构成的电路来代替二极管，称为二极管的等效模型（或等效电路）。根据二极管的伏安特性，将其折线化。对应于不同的应用场合，可建立不同的等效模型。 1.2.4 二极管的等效电路 理想模型 恒压降模型 折线模型 一、将伏安特性折线化得到的等效电路 1． 理想模型 实线表示理想二极管的伏安特性，虚线表示实际二极管的伏安特性。理想二极管正向导通时，其端电压为零，相当于短路；反向截止时，电流为零，相当于开路。理想二极管相当于一个理想开关（导通时 UD＝0，截止时IS＝0）。 理想模型 恒压降模型 折线模型 理想 二极管 理想二极管符号 在电路中，不能把二极管的正向特性当作完全短路来处理，可认为二极管正向导通时压降恒定为Uon，小于导通压降，电流为零。 二极管的电路等效模型为一理想二极管和一恒压源Uon相串联（导通时UD＝Uon，截止时IS＝0）。 2．恒压降模型 理想模型 恒压降模型 折线模型 近似分析中最常用 硅管：0.7V 锗管：0.2V 理想模型 恒压降模型 折线模型 3．折线模型 为了进一步改善电路模型的准确度，在恒压降模型的基础上，作一定的修正。当二极管正向压降大于Uon后，用一斜线来描述电压和电流的关系，斜线的斜率为实际二极管特性曲线的斜率1/rD，rD =ΔU/ΔI。等效模型为一理想二极管和恒压源Uon及正向电阻rD相串联。 导通时i与u成线性关系 Q越高，ID越大，rd越小。 在二极管的伏安特性曲线上，由直流电压和电流所决定的Q点，称为静态工作点。若在Q点基础上外加微小的变化量时，则可用以Q点的切线来近似微小变化的曲线，即将二极管等效为一个动态电阻，称为二极管的微变等效电路。 ui=0时直流电源作用 小信号作用 静态电流 二、微变等效电路 利用二极管的电流方程求得动态电阻rd： 首先，取iD对uD的微分，得微变电导 然后，求得动态电阻 式中, ID为静态工作点Q的电流。 1. 稳压二极管的伏安特性 进入稳压区的最小电流 不至于损坏的最大电流 稳定管与普通二极管有类似的伏安特性。当