模拟电子技术基础课件 第1章 半导体二极管及应用电路.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，利用这个特性可制成热敏元件。 (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敏器件。 (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。利用这种特性就做成了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 综上，由于半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。比如： 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时选锗管；要求反向电流小时选硅管。 (2)要求工作电流大时选面接触型；要求工作频率高时选点接触型。 (3)要求反向击穿电压高时选硅管。 (4)要求温度特性好或耐高温时选硅管。 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. 在数字电路的应用 [例]：两个硅稳压管，UZ1 = 6V，UZ2=9V，求各图中的Uo [例]：如图所示电路，稳压管的稳定电压UZ=5V，正向电压降忽略不计。求当输入电压为为交流 ui= 10sinωt V，求u0的波形。 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，光敏二极管的外型 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 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、超高亮度发光二极管、闪烁发光二极管、变色发光二极管等 1）理想模型 2）恒压降模型 【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型半导体的多子是空穴，N型半导体的多子是自由电子。 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。 1.4.1　稳压二极管 　　一种特殊的面接触型半导体硅二极管。 　　稳压管工作于反向击穿区。 I/mA U/V O + ? 正向 ? + 反向 ?U (b)稳压管符号 (a)稳压管伏安特性 + ?I 1．稳压管的伏安特性 电气与电子工程学院 2.稳压管的主要参数 (1) 稳定电压 UZ (3) 动态电阻 rZ (2) 稳定电流 IZ 稳压管工作在反向击穿区时的稳定工作电压。 正常工作的参考电流。I IZ 时 ，管子的稳压性能差； I IZ ，只要不超过额定功耗即可。 　　rZ 愈小愈好。对于同一个稳压管，工作电流愈大， rZ 值愈小。 IZ = 5 mA rZ ? 16 ? IZ = 20 mA rZ ? 3 ? IZ/mA (4) 电压温度系数 ?U 　　稳压管电流不变时，环境温度每变化 1 ℃ 引起稳定电压变化的百分比。 　　1) UZ 7 V, ?U 0；UZ 4 V，?U 0； 　 2) UZ 在 4 ~ 7 V 之间，?U 值比较小，性能比较稳定。