第5章 半导体器件-lm.ppt

(1-*) 6. 微变电阻 rD iD uD ID UD Q ?iD ?uD rD 是二极管特性曲线上工作点Q 附近电压的变化与电流的变化之比： 显然，rD是对Q附近的微小变化区域内的电阻。 (1-*) 7. 二极管的极间电容（结电容） 二极管的两极之间有电容，此电容由两部分组成：势垒电容CB和扩散电容CD。 势垒电容：势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时，就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出的电容是势垒电容。 当外加电压发生变化时，耗尽层的宽度要相应地随之改变，即PN结中存储的电荷量要随之变化，就像电容充放电一样。 (1-*) 当外加正向电压不同时，PN结两侧堆积的少子的数量及浓度梯度也不同，这就相当电容的充放电过程。 电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来 扩散电容：为了形成正向电流（扩散电流），注入P 区的少子（电子）在P 区有浓度差，越靠近PN结浓度越大，即在P 区有电子的积累。同理，在N区有空穴的积累。正向电流大，积累的电荷多。这样所产生的电容就是扩散电容. PN结高频小信号时的等效电路： 势垒电容和扩散电容的综合效应 rd (1-*) 二极管：死区电压=0 .5V，正向压降?0.7V(硅二极管) 理想二极管：死区电压=0 ，正向压降=0 RL ui uo ui uo t t 二极管的应用举例1：二极管半波整流将交流电变成脉动直流电 二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。 钳位电路 输出波形 输入波形 O O 二极管的应用举例2：钳位电路将脉冲信号的某一部分固定在指定电压值上，并保持原波形形状不变的电路。 二极管的应用举例3：限幅电路 当输入信号电压在一定范围内变化时, 输出电压随输入电压相应变化；而当输入电压超出该范围时, 输出电压保持不变, 这就是限幅电路。 上限幅 下限幅 上限幅电路 下限幅电路 二极管的应用举例4：元器件保护电路 在电子电路中常用二极管来保护其他元器件免受过高电压损害的电路。 7 特殊二极管 稳压误差 + - 动态电阻： rz越小，稳压性能越好。 7.1 稳压二极管 U I IZ IZmax ?UZ ?IZ 曲线越陡，电压越稳定。 UZ (1-*) （4）稳定电流IZ、最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。 （5）最大允许功耗 稳压二极管的参数: （1）稳定电压 UZ （2）电压温度系数?U（%/℃） 稳压值受温度变化影响的的系数。 （3）动态电阻 (1-*) 在电路中稳压管只有与适当的电阻连接才能起到稳压作用。 U I IZ IZmax ?UZ ?IZ UZ (1-*) 稳压二极管的应用举例 uo iZ DZ R iL i ui RL 稳压管的技术参数: 解： 求电阻R 光敏二极管 反向电流随光照强度的增加而上升。 I U 照度增加 发光二极管 有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管类似。 一、两种半导体和两种载流子 两种载流 子的运动 电子 — 自由电子 空穴 — 价电子 两种 半导体 N 型 (多子为电子) P 型 (多子为空穴) 二、二极管 1. 特性 — 单向导电 正向电阻小(理想为 0)，反向电阻大(?)。 iD O uD U (BR) I F URM 2. 主要参数 正向— 最大平均电流 IF 反向— 最大反向工作电压 U(BM) 反向击穿电压 U(BR) 反向饱和电流 IR (IS)(受温度影响) IS 小 结 3. 二极管的等效模型 理想模型 (大信号状态采用) uD iD 正偏导通 电压降为零 相当于理想开关闭合 反偏截止 电流为零 相当于理想开关断开 恒压降模型 UD(on) 正偏电压 ? UD(on) 时导通 等效为恒压源UD(on) 否则截止，相当于二极管支路断开 UD(on) = (0.6 ? 0.8) V 估算时取 0.7 V 硅管： 锗管： (0.1 ? 0.3) V 0.2 V 第一章　半导体二极管 4. 特殊二极管 工作条件 主要用途 稳压二极管 反 偏 稳 压 发光二极管 正 偏 发 光 光敏二极管 反 偏 光电转换 折线近似模型 相当于有内阻的恒压源 UD(on) 折线斜率的倒数为恒压源的内阻rD。 第一章　半导体二极管 (1-*) 例1：二极管构成的限幅电路如图所示，R＝1kΩ，UREF=2V，输入信号为ui。 (1)若 ui为4V的直流信号，分别采用理想二极管模型、理想二极管串联电压源模型计算电流I和输出电压uo 解：（1）采用理想模型分析。 采用理想二极管串联电压源模型分析。 2例题及习题 (1-*) （2）如果ui为幅度±4