2.半导体二极管和其基本电路2.pptVIP

* * PN结的单向导电性用符号 来表示，其中箭头所在的那一侧表示P型半导体，箭头所指的方向就是PN结处在正向偏置时电流的流向。 PN结的电流方程 根据半导体材料的理论可得加在PN结上的端电压u与流过PN结的电流i之间的关系为 PN结的电流随输入电压而变化,电流方程式中的 IS 为反向饱和电流，q 为电子电量，k 为玻耳兹曼常数，T 为热力学温度。 令 ，UT 称为温度电压当量 在T=300K的常温下，温度电压当量UT≈26mV。将温度电压当量的表达式代入前式中可得 由上式可见，PN结电流和电压的约束关系不像电阻元件那样是线性的关系，而是非线性的关系，具有这种特性的元件称为非线性元件。非线性元件电流和电压的约束关系不能用欧姆定律来描述，必须用伏-安特性曲线来描述。 PN结的伏-安特性曲线 由PN结的电流方程式可得，当PN结外加正向电压U ? UT时，式中的指数项远远大于1，1可忽略 即电流随电压按指数规律变化。 当PN结外加反向电压|u| ? UT时，方程式中的指数项约等于0，i≈-IS，式中的负号也说明了反向偏置时电流的方向与正向偏置时电流的方向相反。根据式所作的曲线称为PN结的伏-安特性曲线 其中 u 0 的部分称为正向特性， u 0 的部分称为反向特性。 由图可见，当反向电压超过UBR后，PN结的反向电流急剧增加，这种现象称为PN结反向击穿。 PN结的反向击穿有雪崩击穿和齐钠击穿两种， 当掺杂溶度比较高时，击穿通常为齐纳击穿； 当掺杂溶度比较低时，击穿通常为雪崩击穿。 无论那种击穿，若对电流不加限制，都可能造成PN结的永久性损坏。 2.3 半导体二极管 2.3.1 半导体二极管的结构 将PN结用外壳封装起来，并加上电极引线后就构成半导体二极管，简称二极管。由P区引出的电极称为阳极（或正极），由N区引出的电极称为阴极（或负极），常用二极管的外形如下图 符号与PN结的符号相同，文字符号用D来表示。 N型锗片 金属触丝 阳极引线 阴极引线 外壳 阳极引线 阴极引线 底座 金锑合金 PN结 铝合金小球 点接触型二极管 面接触型二极管 阴极引线 阳极引线 P N P型支持衬底 集成电路中的平面型 阳极a k阴极 二极管代表符号 二极管的伏-安特性曲线 用实验的方法，在二极管的两端加上不同极性和不同数值的电压，同时测量流过二极管的电流，就可得到二极管的伏安特性曲线。该曲线是非线性的，如下图。 半导体二极管的V – I 特性 0.8 4 -0.2 -80 -40 0 uD/V iD/mA 正向特性 反向特性 2AP7型锗二极管的伏安特性曲线 2CP33B型硅二极管的伏安特性曲线 0.8 400 -0.2 -120 -60 0 uD/V iD/mA 正向特性 反向特性 -0.4 击穿特性 二极管的主要参数 二极管的参数是二极管电性能的指标，是正确选用二极管的依据，二极管的主要参数有： 1、最大整流电流IF 2．反向工作峰值电压UR 3．反向峰值电流IR 4、最高工作频率fM 二极管极性的简易判别法 温度对二极管参数的影响： 温度上升时，反向电流增大，温度每增加10℃，反向电流提高一倍； 温度上升时，二极管的正向压降减小，温度每增加1 ℃，正向压降减小2 ~ 2.5mV。 点接触；面接触；台面二极管；肖特基势垒二极管；PIN二极管；体效应二极管；双基极二极管；双向二极管 结构形态 合金型二极管；扩散型二极管；合金扩散型二极管；平面型二极管；外延型二极管 制作工艺 主要类型 分类方法 半导体二极管的类型 半导体二极管的类型 温敏二极管；磁敏二极管；力敏二极管；气敏二极管；湿敏二极管；光敏二极管 敏感应用 变容二极管；阶跃恢复二极管；崩越二极管；隧道二极管；肖特基势垒二极管；体效应二极管 微波应用 光电二极管；发光二极管；激光二极管；太阳能电池 光电应用 检波；整流；稳压；开关； 恒流二极管 普通应用 应用范围 主要类型 分类方法 理想二极管： 为了简化二极管电路的分析，设二极管导通时电压降为零（相当于短路）、截止时反向电流为零（相当于开路），这种假设的、现实并不存在的二极管称为理想二极管。 特殊二极管： 稳压二极管、变容二极管、光电二极管、发光二极管、激光二极管等。 作业：p60，2.4.3，2.4.4 二极管应用 二极管在电子电路中主要起整流、限幅、开关的作用。 二极管整流 二极管检波 半波整流电路结构虽然简单，但输出电压低，输出信号的脉动系数较大，整流的效率较低，改进的方法是将半波整流改成全波整流，用桥式整流电路即可实现全波整流。 桥式