2010秋《低频电子线路》常用半导体器件原理.ppt

《低频电子线路》 《低频电子线路》(4) 山东大学 信息科学与工程学院 刘志军 回顾上节课 4.2 PN结 PN结的形成 PN结的单向导电性 PN结电阻特性和电容特性 PN结击穿特性 PN结温度特性 本节课内容 4.3 晶体二极管及其基本电路 4.3.1 二极管特性曲线 4.3.2 二极管主要参数＊ 4.3.3 晶体二极管模型 4.3.4 二极管基本应用电路 4.3.5 稳压二极管及稳压电路 4.3.6 其它二极管简介＊ 4.3 晶体二极管及其基本电路 二极管是最基本、最简单的半导体器件。 二极管可以组成各种各样的电路形式。 二极管电路应用十分广泛。 ?二极管工艺与类型 ⑴ 结构和符号 二极管是由管芯(PN结)加电极引线和管壳制成。 结构示意和电路符号如下图所示： ⑵工艺与类型 根据制作工艺(Facture technics)不同分为： 平面型二极管：适合整流， 低频应用(结电容大) ?面接触型二极管：适合整流， 低频应用(结电容大) 点接触型二极管 ：适合检波， 可高频应用(结电容小) 二极管工艺类型（图） 4.3.1 二极管特性曲线 特性曲线(Characteristic Curve)是描述器件性能的图形表示。 二极管特性曲线与PN结特性曲线基本相同（略有区别）。 正向电流有体电阻和引线接触电阻作用。 反向电流有表面漏电流的影响。 二极管特性曲线（图） 特性曲线与PN结特性相似 二极管特性曲线 正向特性(Direction Characteristic) 导通电压(阈值电压、死区电压)UD(ON)(室温下) Si 管， UD(ON)=（0.5~0.7）V Ge 管 UD(ON)=（0.1~0.3）V 反向特性(Reverse Characteristic) Si 管，一般小于0.1?A。 Ge 管，一般小于几mA。 4.3.2 二极管主要参数＊ 最大整流电流IF 最大反向工作电压UR 反向电流IR 最高工作频率fm 直流电阻RD和交流电阻rd ①最大整流电流IF IF是指管子稳定工作时，所允许通过的最大正向平均电流。 使用时不应超过此值（可加散热片）。 ②最大反向工作电压 URM URM指工作时允许所加最大反向电压。 通常取击穿电压U(BR)的1/2做为UR。 ??????????? ③反向电流 IR IR是指击穿前的反向电流值。 此值越小表示管子单向导电性能越好。 与IS有关（再加上表面漏电流），故与温度有关。 ??????????? ④最高工作频率 fm 当工作频率超过fm，管子的工作性能（频率特性）变坏。 fm 越大频率特性越好。 fm是由管子的结电容所决定的，fm 大说明管子结电容小。 ??????????? ⑤直流电阻和交流电阻 直流电阻 RD (DC Resistance) 是二极管Q点处所加直流电压UD与所流过直流电流ID之比。其几何意义是直线斜率的倒数。 交流电阻 rd (AC Resistance) 是其工作状态(U，I)处电压改变量△U与电流改变量△I之比。几何意义是曲线Q点处切线斜率的倒数。 二极管电阻的几何意义（图 ） ? 4.3.3 二极管模型(Model) 对电子线路进行分析(定量分析)时，电路中的实际器件必须用相应的电路模型（公式、图形、表格）来等效表示，这称为“数学建模”，简称“建模”。 计算机辅助分析(CAA)计算要使用管子的数学模型。 二极管电路模型(折线化) （图） 二极管电路简化模型（图） 二极管近似模型（图 ） 以上三种电路模型(近似、简化、理想)均为二极管近似模型(线形化)。 对不同电路模型可在不同需求时采用。 ? 4.3.4 二极管基本应用电路 二极管在低频和高频以及数字电路均有广泛的应用。 以下主要介绍几种基本应用。 二极管几种基本应用 整流电路 限幅电路 电平选择电路 ①二极管整流电路 把交流电转变为直流电，称为“整流”； 反之称为“逆变”。 整流 交流电 直流电 逆变 ? 二极管半波整流电路及波形（图） 图 二极管半波整流电路及波形 (a)电路； (b)输入、