第5章 半导体器件基础与二极管电路.ppt

5.1 半导体二极管的工作原理与特性（续27） uD iD 0 URWM IR IOM UBR 3. 反向电流 IR：二极管未被击穿时，流过二极管的反向电流。此值越小，单向导电性越好。硅管优于锗管。 4. 最高工作频率 fM ：二极管维持单向导电性的最高工作频率。由于二极管中存在结电容，当频率很高时，电流可直接通过结电容，破坏二极管的单向导电性。 5.1 半导体二极管的工作原理与特性（续28） 二极管应用分析举例：二极管电路如图，D1、D2为理想二极管，试画出?10V? ui ?10V范围内的电压传输特性曲线。 (1) 当 D1管截止，D2管导通。uO = ?5V -5 0 +5 +10 -10 ui (V) +5 -5 uo (2) 当 D1管截止，D2管截止。uO = ui (3) 当 D1管导通，D2管截止。uO= +5V + ui _ + uO _ R D1 5V D2 5V 电路把超过±5V的输入信号部分限制掉。 5.1 半导体二极管的工作原理与特性（续29） 利用Multisim观察二极管双向限幅电路传输特性 5.1 半导体二极管的工作原理与特性（续30） 稳压二极管 稳压管是一种特殊的硅二极管。它允许通过较大的反向电流，经过特殊工艺使其反向击穿电压比普通二极管低得多（几到几十伏）。利用其反向击穿特性，配以合适的电阻，在电路中可起稳压的作用。 二极管在加反向偏置电压时，处于截止状态，仅有很小的反向饱和电流。但是如果反向电压增大到一定值时，PN结的电场强度太大，将导致二极管的反向击穿，这时，二极管反向电流迅速增大而电压却基本不变——反向击穿。 uD iD O UBR 5.1 半导体二极管的工作原理与特性（续31） 1. 稳压二极管的电路符号 DZ + - uz iz DZ + - uz iz 2. 稳压二极管的特性 iz uz O 当稳压二极管处于正向偏置时，其特性和普通二极管相同。 当稳压二极管处于反向偏置时，如果电压较小，则二极管处于截止状态，电流近似为 0。 如果电压达到击穿电压值时，电流迅速增大，稳压二极管处于稳压状态。 UZ 1）PN结易于击穿（击穿电压比普通二极管低很多）。 2）PN结面积大，散热条件好，使反向击穿是可逆的。 特点 5.1 半导体二极管的工作原理与特性（续32） 稳压二极管的主要参数 iz uz 0 UZ IZ IZM △UZ △IZ (1) 稳定电压UZ (2) 稳定电流 IZ 保证稳压管稳压性能的最小工作电流。 (3) 最大稳定电流 IZM (4) 最大允许耗散功率PZM (5) 动态电阻 (6) 电压温度系数?U 稳压管不发生热击穿的最大功率损耗。 动态电阻越小稳压管稳压效果越好。 稳压管受温度变化的影响系数。 不同型号的稳 压管，都规定一个最大稳定电流， 防止稳压管过流发生热击穿而损。 5.2 二极管整流电路 整流电路的目的是把交流电压转变为直流脉动的电压。常见的整流电路有单相半波、全波、桥式整流等。 单相半波整流电路 u2 0时，二极管导通。 I0 忽略二极管正向压降： u0=u2 u20，二极管截止, 输出电流为0。 u0 = 0 u1 + u2 _ + u1 - a T b D RL + uO _ O 5.2 二极管整流电路（续1） 单相半波整流电路(续) 输出电压平均值(UO)： 半波整流输入输出电压波形： 二极管上承受的最高电压： 二极管上的平均电流： ID = I0 u0 0 ui 0 u1 + u2 _ + u1 - a T b D RL + uO _ O 5.2 二极管整流电路（续2） 利用Multisim观察单相半波整流电路工作波形 5.2 二极管整流电路（续3） 单相桥式全波整流 u1 + u2 _ a Tr b D4 D2 D1 D3 RL uO 0 ?t + u1 _ 输入电压为正半周时，D1D3导通， D2D4截止。 输入电压为负半周时，D2D4导通， D1D3截止。 输入电压的正负半周都有电流流过负载而且电流方向一致（单向脉动）。 + - - + uD4,uD2 uD3,uD1 u2 0 0 uO 0 5.2 二极管整流电路（续4） 输出电压uO平均值（直流分量）： u2 0 uo 0 负载平均电流为： 每个二极管中流过的电流是负载电流的一半。选择整流二极管要求最大整流电流满足： 一对二极管在反向截止时，每个管子承受的电压都是变压器二次电压的峰值，选择整流二极管时要求反向工作峰值电压满足： 5.2 二极管整流电路（续5） 利用Multisim观察单相桥式全波整流电路工作波形 5.2 二极管整流电路（续6）