第2章+半导体二极管及其基本应用电路.ppt

2.1 引言 半导体基础知识 PN结及其单向导电性 半导体二极管的工作原理、特性曲线、主要参数及其基本应用电路 稳压二极管 其它类型二极管 第2章 半导体二极管 及其基本应用电路 2.2 半导体基础知识 半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，如：Si、Ge、GaAs。 半导体的导电能力除了自身材质以外，还与以下因素有关： 温度； 光照、磁场、电场； 掺入杂质。 2.2.1 本征半导体 4价元素的共价键结构 本征半导体：完全纯净的半导体。 载流子的产生和复合 2.2.1 本征半导体 两种载流子：自由电子和空穴 本征激发 动态平衡 2.2.2 杂质半导体 N型半导体的共价键结构 P型半导体的共价键结构 多子和少子 掺杂浓度 温度 2.3 PN结 2.3.1 PN结的形成 PN结的形成 1. PN结正偏——低阻 2.3.2 PN结的单向导电性 扩散电流 限流电阻 2. PN结反偏——高阻 2.3.2 PN结的单向导电性 漂移电流 PN结的势垒电容 2.3.3 PN结的电容效应 1.势垒电容 2. 扩散电容 PN结的扩散电容 2.3.3 PN结的电容效应 2.4 半导体二极管 2.4.1 二极管的结构和符号 二极管的结构示意图 (a) 点接触型 (b) 面接触型 (c) 平面型 二极管的符号 2.4.2 二极管的伏安特性 二极管的伏安特性曲线 (a) 测试电路 (b) 特性曲线 伏安特性方程 正向特性 硅二极管的Uth大约在0.5V；锗二极管的Uth 大约在0.1V。 2.4.2 二极管的伏安特性 反向特性 2.4.2 二极管的伏安特性 反向击穿：雪崩击穿和齐纳击穿。 温度对硅二极管伏安特性曲线的影响 2.4.2 二极管的伏安特性 2.4.3 二极管的主要参数 (1) 最大整流电流 IF ——二极管长期连续工作时，允许通过二极管的最大正向平均电流。 (2) 最大反向工作电压URM ——二极管安全工作时，所能承受的最大反向电压。一般URM约为反向击穿电压UBR的一半。 (3) 反向电流IR ——一般是指二极管未击穿时的反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微安(?A)级。 (4) 最高工作频率fM ——二极管工作的上限频率，由PN结的结电容大小决定。二极管的工作频率超过fM时，单向导电性变差。 国家标准对半导体二极管的命名如下: 2 C P 10 第二位：A—N型锗管 B—P型锗管 C—N型硅管 D—P型硅管 第三位：P小信号管、X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、Z整流管 用字母表示材料 用字母表示器件的类别 用数字表示序号 用字母表示规格号 用数字表示电极数 2.4.4 二极管的型号及选择 1. 型号 （1）要求正向压降小应选（ ）管； 2.4.4 二极管的型号及选择 2. 选用二极管的一般原则（同步练习） （2）要求反向电流小应选（ ）管； （3）要求反向击穿电压大应选（ ）管； （4）要求耐高温应选（ ）管； A.锗 B.硅 （5）要求工作电流大应选（ ）接触型管； （6）要求工作频率高应选（ ）接触型管。 A.面接触 B.点接触 2.4.5 二极管的等效模型 理想模型 在信号幅值远远大于二极管的正向压降，可以忽略二极管正向压降和反向电流。 1. 理想模型 恒压降模型 当工作电流较大，在一定范围内端电压不变，此时二极管可以用一个理想二极管串联一个恒压源UD表示。（硅管的正向压降UD=0.7V） 2. 恒压降模型 2.4.5 二极管的等效模型 Q Q 除直流信号外，再引入交流小信号。动态变化量之间的关系可以用伏安特性曲线在Q点处的切线近似表示。该切线斜率的倒数为电阻rd，称为动态（交流）电阻。 二极管的动态电阻的物理意义 3. 小信号模型 2.4.5