2半导体及二极管.ppt

+ — + — + — D1为正向偏置，vo= 0V，此时D2的阴极电位为5V，阳极为0V，处于反向偏置，故D2截止。 解： D1为正向偏置，vo= 0V， （1）当 时， vI1 二极管工作状态 导通 导通 导通 导通 截至 截至 截至 截至 vI2 vo D1 D2 0V 0V 0V 0V 0V 0V 0V 5V 5V 5V 5V 5V （2）如下表所示 输入电压只要有一个为0V，则输出为0V； 只有当输入电压均为5V时，输出才为5V。 这种关系在数字电路中称为与逻辑。 + — + — + — （5）低电压稳压电路 稳压电源是电子电路中常见的组成部分，利用二极管的正向压降特性，可获得较好的稳压性能。 （6）小信号工作情况分析 在利用小信号模型分析二极管电路时，要特别注意微变电阻rD与静态工作点Q有关。 一般首先分析电路的静态工作情况，求得静态工作点Q；其次，根据Q点算出微变电阻rD；再次，根据小信号模型交流电路模型，求出小信号作用下电路的交流电压、电流；最后与静态值叠加，得到完整的结果。 例 如图所示，VDD=5V，R=5kΩ，恒压降模型的VD=0.7V，vs=0.1sinωtV。（1）求输出电压vO的交流量和总量；（2）绘出vo的波形。 + — + — + — 原理电路 + — 恒压降模型的直流通路（静态） + — + — + — 小信号模型的交流通路（动态） 解： + — 恒压降模型的直流通路（静态） + — + — + — 小信号模型的交流通路（动态） （1）由直流通路可知，二极管是导通的。 由交流通路，得 2.5 特殊二极管 一、齐纳二极管 齐纳二极管又称稳压管，是一种用特殊工艺制造的面结型硅半导体二极管。 这种管子的杂质浓度比较高，空间电荷区内的电荷密度也大，因而该区域很窄，容易形成强电场。当反向电压加到某一定值时，反向电流急增，产生反向击穿。 利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压管稳压时工作在反向电击穿状态。 1. 符号及稳压特性 (b) 伏安特性 Q -VZ0 - iD vD -IZT (a)符号 VZ：反向击穿电压，即稳压管的稳定电压，它是在特定的测试电流IZT下得到的电压值。 稳压管的稳压作用在于：电流增量△IZ很大，只引 -VZ0是过Q点（测试工作点）的切线与横轴的交点，切线的斜率为1/rZ。 起很小的电压变化△VZ，曲线越陡，动态电阻rZ=△VZ/△IZ越小，稳压管的稳压性能越好。 Q -VZ0 - iD vD -IZT IZ(min)：稳压管工作在正常稳定状态的最小工作电流。 IZ(max)：稳压管工作在正常稳定状态的最大工作电流。 反向电流小于IZ(min)时，稳压管进入反向截止状态，稳压特性消失。 反向电流大于IZ(max)时，稳压管可能被烧毁。 下图为稳压管反向击穿时的等效模型： Q -VZ0 - iD vD -IZT + — 一般稳压值较大时，可忽略rZ的影响，VZ为恒定值。 稳压管在直流稳压电源中获得广泛的应用，下图为并联式稳压电路。 DZ为稳压管，R为限流电阻，它的作用是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化， 取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用，并限定电路的工作电流（IZ(min)IZIZ(max)），以保护稳压管。 + — + + — — 例 如图所示，VI=10V，R=180Ω，RL=1kΩ，稳压管的VZ=6.8V，IZT=10mA， rZ=20Ω，IZ(min)=5mA。试分析当VI出现±1V的变化时，VO的变化是多少？ 解： + — + + — — 稳压电路 + — + — 电路模型 + — + — 电路模型 当 时 能正常工作 当 时 稳压管的变化电流为 输出电压变化为 当VI变化±1V时，VO只变化了0.20V，稳压特性明显。 (1) 稳定电压VZ (2) 动态电阻rZ 在规定的稳压管反向工作电流 IZ下，所对应的反向工作电压。 rZ =?VZ /?IZ (3) 最大耗散功率 PZM 2. 稳压二极管主要参数 从反向特性上看，rZ愈 小，反映稳压管的击穿特性愈陡。 Q -VZ0 - iD vD -IZT 温度的变化将使VZ改变，在稳压管中，当?VZ? ＞7V时，VZ具有正温度系数，反向击穿是雪崩击穿。 当?VZ?＜4V时，VZ具有负温度系数，反向击穿是齐纳击穿。 当4V＜?VZ?＜7V时，稳压管可获得接近零的温度系数。这样的稳压二极管可以作为标准稳压管使用。 稳压管的最大稳定工作电流取决于最大