晶体管的特性与应用.ppt

二极管的特性与应用 二极管是由一个由P型半导体和N型半导体形成的P-N结。正是由于P-N结两边载流子浓度的不同，使得二极管呈现出它特有的单向导电特性。利用二极管的单向导电特性，在电路中的用途十分广泛。 一、二极管的导电特性 正向特性 当所加的正向电压达到某一数值（称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）后，二极管才能真正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降”。 反向特性 二极管两端加反向电压时，二极管处于截止状态 ，但仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流 。反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。 二、二极管的分类 按半导体材料可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。 根据其不同用途 又可分为:普通二极管和特殊二极管。普通二极管包括快速二极管、整流二极管、稳压二极管、检波二极管等；特殊二极管包括变容二极管、发光二极管、隧道二极管、触发二极管等。 按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。 三、二极管的主要参数 正向电压降 VF 导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V） 正向工作电流Iav－平均电流, 是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值。因为电流通过管子时会使管芯发热，温度上升，温度超过容许限度（硅管为140左右，锗管为90左右）时，就会使管芯过热而损坏。所以，二极管使用中不要超过二极管额定正向工作电流值 。 最大浪涌电流IFSM 允许流过的过量的正向电流。它不是正常电流，而是瞬间电流，这个值相当大。 反向峰值电压 ( VRRM－最大周期性反向电压 ) 二极管正向工作时所能承受的周期浪涌电流的最大值。 反向饱和漏电流IR 指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下，流过二极管的反向电流。反向电流越小，管子的单方向导电性能越好。但反向电流受温度的影响较大，一般硅管比锗管在高温下具有较好的稳定性。 开关速度Trr和最高工作频率 fm 当工作电压从正向电压变成反向电压时，二极管工作的理想情况是电流能瞬时截止。实际上，一般要延迟一点点时间。决定电流截止延时的量，就是反向恢复时间。开关速度和最高工作频率取决于二极管的反向恢复时间，一般高频开关管的反向回复时间为几十nS,甚至几个nS。 四、二极管的应用 快速二极管 快速二极管的工作原理与普通二极管是相同的 ,普通二极管工作在开关状态下的反向恢复时间较长，约5us以上，不能适应高频开关电路的要求 。快速二极管主要应用于高频整流电路、高频开关电源、高频阻容吸收电路、逆变电路等，其反向恢复时间可达10ns。快速二极管主要包括快恢复二极管和肖特基二极管。 1）、快恢复二极管(PIN型二极管 ) （简称FRD）是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极管，主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用 。在制造上采用掺金、单纯的扩散等工艺，可获得较高的开关速度，同时也能得到较高的耐压。快恢复二极管的内部结构与普通PN结二极管不同，它属于PIN结型二极管，即在P型硅材料与N型硅材料中间增加了基区I，构成PIN硅片。因基区很薄，反向恢复电荷很小，所以快恢复二极管的反向恢复时间较短，正向压降高于普通二极管（1～2V)，反向击穿电压（耐压值）较高(多在1500V以下）。目前快恢复二极管主要应用在开关电源中作整流元件，高频电路中的限幅、嵌位等。 2）、肖特基（Schottky）二极管 由金属与半导体接触形成的势垒层为基础制成的二极管，是一种低功耗、超高速半导体器件，广泛应用于开关电源、变频器、驱动器等电路，作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管使用肖特基二极管在结构原理上与PN结二极管有很大区别，它的内部是由阳极金属（用钼或铝等材料制成的阻挡层）、二氧化硅（SiO2）电场消除材料、N-外延层（砷材料）、N型硅基片、N+阴极层及阴极金属等构成。在N型基片和阳极金属之间形成肖特基势垒。当在肖特基势垒两端加上正向偏压（阳极金属接电源正极，N型基片接电源负极）时，肖特基势垒层变窄，其内阻变小；反之，若在肖特基势垒两端加上反向偏压时，肖特基势垒层则变宽，其内阻变大。 肖特基二极管其主要特点是正向导通压降小（约0.45V），反向恢复时间短和开关损耗小， 存在的问题是耐压比较低，反向漏电流比较大。目前应用在功率变换电路中的肖特基二极管的大体水平是耐压在150V以下，平均电流在100A以下，反向恢复时间在10～40n