模电第1章半导体二极管及其应用电路课件.ppt

半导体具有以下特性： (1)热敏特性：当半导体受热时，电阻率会发生变化，利用这个特性制成热敏元件。 (2)光敏特性：当半导体受到光照时，电阻率会发生改变，利用这个特性制成光电器件。 (3)掺杂特性：在纯净的半导体中掺入某种微量的杂质后，它的导电能力就可增加几十万乃至几百万倍。利用这种特性制成各种不同用途的半导体器件。 1.1.1 本征半导体及其导电特性 硅和锗的晶体结构 硅二极管和锗二极管的伏安特性曲线 3. 选择二极管的一般原则 (1)要求导通后正向压降小者选锗管；要求反向电流小者选硅管。 (2)要求工作电流大者选面接触型；要求工作频率高者选点接触型。 (3)要求反向击穿电压高者选硅管。 (4)要求温度特性好或耐高温者选硅管。 1.3.4 二极管的分析方法 1. 理想模型 2．恒压降模型 例1.3.1 电路如图1.3.7(a)所示，二极管采用硅管，电阻R＝1kΩ，E＝3V。 (1)试分别用理想模型和恒压降模型求UR的值。 (2)当二极管VD反接，电路如图1.3.7(b)所示，试分别用两种模型求UR的值。 例1.3.2 电路如图1.3.9所示，其中El＝7V，E2＝5V，E3＝6V，设二极管的导通电压0.6V。分别估算开关S在位置1和位置2的输出电压UO的值。 1.3.5 二极管的应用 3. 在数字电路中的应用 1.4.2 光电二极管 光电二极管又称光敏二极管，特点是PN结的面积大，管壳上有透光的窗口便于接收光的照射，光电二极管的外型如下图所示。 1. 光电二极管的特性曲线 2. 光电二极管的主要参数 (1)最高反向工作电压URM 在无光照的条件下，反向漏电流不大于0.1μA时所能承受的最高反向电压。 (2)暗电流ID 是指光电二极管在无光照及最高反向工作电压条件下的漏电流。暗电流越小，光电二极管的性能越稳定，检测弱光的能力越强。 (3)光电流IL 是指光电二极管在受到一定光照时，在最高反向工作电压下产生的电流。 (4)正向压降UF 是指光电二极管中通过一定的正向电流时，它两端产生的压降。 1.4.3 发光二极管 发光二极管简称为LED，是一种将电能转换为光能的半导体器件。 发光二极管可分为普通发光二极管、高亮度发光二极管、闪烁发光二极管、变色发光二极管等。 【本章小结】 1.半导体存在两种导电的载流子：自由电子和空穴。纯净的半导体也称为本征半导体，在本征半导体中掺入不同的有用杂质，可分别形成P型和N型两种杂质半导体，P型半导体的多数载流子是空穴，N型半导体的多数载流子是自由电子。 2. PN结的重要特性是单向导电性，即加正向电压PN结导通，加反向电压PN结截止。 3.常用伏安特性来描述半导体二极管的性能,二极管的主要参数有最大整流电流、最高反向工作电压、反向击穿电压、最高工作频率等。 4.分析二极管电路的很重要的方法是模型分析法，即根据实际电路情况，为二极管建立一个接近于它原有伏安特性的线性模型(如理想模型、恒压源模型)，二极管有很多作用，如整流、限幅、钳位等。 5.特殊二极管与普通二极管一样，也具有单向导电性。利用PN结的反向击穿特性，可制成稳压二极管；利用发光材料，可制成发光二极管；利用PN结的光敏特性，可制成光电二极管；利用PN结的结电容，可制成变容二极管。 1.4.4 变容二极管 利用PN结的结电容随外加反向电压的变化而变化的特性可制成变容二极管，一般使用的材料为硅或砷化镓等。 变容二极管的容量很小，为皮法(pF)数量级。 主要在高频调谐、通信等电路中做可变电容器使用。 (3)平面型二极管 往往用于集成电路制造工艺中。PN 结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。 (2)面接触型二极管 PN结面积大，用于工频大电流整流电路。 (b)面接触型 (c)平面型 (4) 二极管的代表符号 半导体二极管图片 　　在二极管的两端加上电压，测量流过管子的电流，i = f (u ) 关系曲线。 60 40 20 – 0.002 – 0.004 0 0.5 1.0 –25 –50 i / mA u / V 正向特性 击穿电压 U(BR) 反向