电子技术(模拟部分)刘颖主编-2-二极管及其典型应用.ppt

当加反向电压时： 加正向电压时： (UDUT) PN结电流方程 ID UD (UDUBR) 反向击穿概念： PN结上所加的反向电压达到某一数值时（ UDUBR ） ，反向电流激增的现象。 雪崩击穿 当反向电压增高时，少子获得能量高速运动，在空间电荷区与原子发生碰撞，产生碰撞电离。形成连锁反应，象雪崩一样。使反向电流激增。掺杂浓度小的二极管容易发生。 齐纳击穿 当反向电压较大时，强电场直接从共价键中将电子拉出来，形成大量载流子,使反向电流激增。掺杂浓度大的二极管容易发生。 不可逆 击穿 热击穿 PN结的电流或电压较大，使PN结耗散功率超过极限值，使结温升高，导致PN结过热而烧毁。 可逆 击穿 击 穿 3.PN结击穿 ?势垒电容CB 当外加电压不同时，耗尽层的电荷量随外加电压而增多或减少，与电容的充放电过程相同。耗尽层宽窄变化所等效的电容为势垒电容。 注意：此时PN结为反偏） 4.PN结电容 注意：势垒电容和扩散电容均是非线性电容,并同时存在。外加电压变化缓慢时可以忽略，但是变化较快时不容忽略。 ?扩散电容CD 外加电压不同情况下，P、N区少子浓度的分布将发生变化，扩散区内电荷的积累与释放过程与电容充放电过程相同，这种电容等效为扩散电容。 如果在PN结加正偏电压UD，外电场将消弱内建电场对载流子扩散的阻挡作用。在外加电场满足一定条件下，注入到耗尽区内的电子和空穴通过辐射复合而产生光子的速率将大于材料对光子的吸收速率，从而在半导体内产生光增益。 E D P N 5.PN结的电致发光 PN结用导线连接成回路时，载流子面临PN结势垒的阻挡，在回路中不产生电流。当有光照射PN结材料上时，若光子能量大于半导体的禁带宽度，则在PN结的耗尽区、P区、N区内产生光生的电子-空穴对，耗尽区内的载流子在内建场的作用下电子迅速移向N区，孔穴移向P区，在回路内容形成光电流，而P、N区内产生的光子无内建电场的作用只进行自由的扩散运动，多数因复合而消失，对光电流基本没有贡献。 D ED D RL UD IP 注意：为了充分利用在PN结各区内产生的光生载流子，PN结需加适当的反向偏压。 6.PN结的光电效应 一、二极管结构 二、二极管类型 2.3 二极管结构及类型 一、 二极管结构 在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。 二极管按结构分 点接触型 面接触型 平面型 PN结面积小，结电容小， 用于检波和变频等高频电路 PN结面积大，用 于工频大电流整流电路 往往用于集成电路制造工艺中。 PN 结面积可大可小， 用于高频整流和开关电路中。 二极管 符号 正极 负极 分类 说明 按功能分类 整流二极管 专门用于整流的二极管 开关二极管 作为电子开关使用 稳压二极管 专门用于直流稳压的二极管 发光二极管 专门用于发光指示的二极管 光敏二极管 对光有敏感作用的二极管，也称光电二极管 变容二极管 高频电路中作为可调电容 按材料分类 硅二极管 硅材料制作的二极管 锗二极管 锗材料制作的二极管 按结构分类 点接触型 用于高频检波，开关元件，小电流整流电路 面接触型 用于低频整流 平面型 用于整流、开关元件 二、 二极管类型 2.4 二极管典型应用电路 一、二极管整流电路二、二极管稳压电路 三、二极管限幅电路 四、二极管钳位电路 整流电路:把交流变为直流的电路。 半波整流 整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。 一、 二极管整流电路 桥式整流 ~220V ui2 uL + - ~220V ui2 uL + - e2 uL UL≈0.9 Ui 2 稳压电路组成：稳压管和调节电阻R。 稳压条件：uiUz 稳压工作原理：ui不变，负载减小，则IL增大，R上电流增大导致其压降增大一个微量，RL两端电压将减小一个微量使IZ减小，这样最后调节电阻R上的电流近似不变，R上的压降不变，所以输出电压不变。 电路特点：利用稳压二极管提供稳定的直流电压。 二、 二极管稳压电路 工作原理：利用二极管单向导电性，限定输出信号的幅度。 三、 二极管限幅电路 工作原理：当输入ui0时，二极管瞬间导通，C快速充电，Uc=V1，充电结束，R无电流，输出uo=0. 当输入ui0时， 二极管截止，C充放电缓慢， 输出uo= -Uc+ui = -V1-V2。 结论：利用二极管和电容，把一个双向的周期信号信号转变为单向的信号，并保持原信号波形的电路。 四、 二极管钳位电路 2.5 二极管的主要参数 1.最大整流电流IF： 指二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。 2.最高反向工作电压UBR： 管子工作时所允许的最高反向电压 3.反向电流IR ： 二极管未击穿时的反向电流，近似为Is。 4.最高