电子技术基础第五版康华光03半导体二极管及其基本电路课件.ppt

2. PN 结加反向电压（反向偏置） 2. PN 结加反向电压（反向偏置） 3.3.1 半导体二极管的结构 将PN结加上引线和封装，就成为一个二极管。 表示符号： P区引出的线称为阳极（正极），用“a”表示； N区引出的线称为阴极（负极），用“k”表示。 k 阴极 阳极 a D 按结构分 点接触型 面接触型 按材料分 硅管 锗管 按用途分 普通管 整流管 … 1. 点接触型二极管 PN结面积小、结电容小、正向电流小。用于检波和变频等高频电路。 金属触丝 阳极引线 N 型锗片 阴极引线 外壳 (a)点接触型 2. 面接触型二极管 铝合金小球 N 型硅 阳极引线 PN 结 金锑合金 底座 阴极引线 (b) 面接触型 PN结面积大、正向电流大、结电容大，用于工频大电流整流电路。 3. 平面型二极管 阴极引线 阳极引线 二氧化硅保护层 P 型硅 N 型硅 (c)平面型 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。 硅管0.5V 锗管0.1V 反向击穿电压VBR 正向压降VF 外加电压大于死区电压，二极管才能导通。 外加电压大于反向击穿电压，二极管被击穿，失去单向导电性。 正向特性 反向特性 特点：非线性 硅0.7V 锗0.2V vD iD 死区电压Vth P N + – P N – + 常温下，反 向电流很小 3.3.2 二极管的伏安特性 硅二极管2CP10的V-I 特性 锗二极管2AP15的V-I 特性 在工程实践中，为什么硅二极管应用得较普遍？ 硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管的反向电流一般在微安(uA)级。 二极管的单向导电性 1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负 ）时， 二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。 2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正 ）时， 二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。 3. 外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。 4. 二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。 3.3.3 二极管的参数 1. 最大整流电流IF 2. 反向击穿电压VBR 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VRM 二极管反向击穿时的电压值。 是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二极管反向击穿电压VBR的一半或三分之二。 锗二极管2AP15的V-I 特性 —— 选择二极管的依据 3. 正向压降VF 锗二极管2AP15的V-I 特性 门坎电压： 硅管0.5V， 锗管0.1V。 导通压降: 硅管0.7V, 锗管0.2V。 门坎电压Vth 温度升高时，二极管的正向压降将减小，每增加1℃，正向压降VF大约减小2mV，即二极管具有负温度系数。 4. 反向电流IR 指二极管未击穿时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差。 5. 极间电容CJ CJ = CD + CB 温度对二极管的性能有较大的影响，温度升高时，反向电流将呈指数规律增加。硅二极管温度每增加8℃，反向电流将约增加一倍；锗二极管温度每增加12℃，反向电流大约增加一倍。 3.4 二极管基本电路及其分析方法 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法 3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法 3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法 二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用非线性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图解分析法则较简单，但前提条件是已知二极管的V -I 特性曲线。 例：电路如图所示，已知二极管的V-I特性曲线、电源VDD和电阻R，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD 。 解：由电路的KVL方程，可得 即 是一条斜率为-1/R的直线，称为负载线 Q点称为电路的工作点，Q的坐标值（VD，ID）即为所求。 将指数模型 分段线性化，得到二极管V- I特性的简化模型。 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法 1. 理想模型 正向偏置时的电路模型 反向偏置时的电路模型 电源电压远大于二极管正向压降 定性分析：判断二极管的工作状态 导通 截止 如何利用二极管理想模型分析电路？ 分析方法： 将二极管断开，分析二极管两端电位的高低。 若 V阳 V阴 ( 正向偏置 )，二极管导通 若 V阳 V阴 ( 反向偏置 )，二极管截止 理想状况下，正向导通时，二极管可视作短路；