模拟电子技术第1章第2节.ppt

第二节 半导体二极管 1.2.1 PN结及其单向导电 一、PN结的形成 P、N交界面因浓度差出现多子扩散而形成空间电荷区---PN结 P与N半导体之间存在电位差UD即N指向P方向的内电场 内电场阻碍多子的扩散,支持少子漂移，漂移运动和扩散运动最终达动态平衡，PN结的宽度趋于稳定 PN结宽度一般为几～几十微米 Si：UD≈（0.6～0.8） V Ge：UD≈（0.2～0.3）V 二、单向导电性 1. 加正向电压 UP＞UN 为PN结的正向工作电压状态 外电场削弱内电场，扩散运动占主导使PN结宽度变窄 回路中形成了扩散大电流 PN结对外呈现低阻抗，具有良好的导电性能 回路中R为限流保护电阻 二、单向导电性 2. 加反向电压 UP＜ UN 为PN结反向工作电压状态 外电场加强内电场的作用漂移运动占主导，PN结宽度变宽 回路中形成了反向漂移小电流 PN结对外呈现高阻抗，导电性能极差 结论： PN结正向偏置处于导通状态 ___导电性能优良 PN结反向偏置处于截止状态 ____导电性能极差 ∴PN结具有单向导电性 1.2.2 二极管的伏安特性 一、二极管基本结构和类型 二极管命名方式： 第1部分：数字，表示器件的电极数目 第2部分：字母表示器件的基片材料 A： 锗材料的N型； B： 锗材料的P型 C： 硅材料N型； D ：硅材料P型 第3部分：字母表示器件的类别 P---普通管；V---混频检波管 W---电压调整管和电压基准管 Z---整流管；S---隧道管；K---开关管 U---光电管 C---变容管； Z---整流管 S---隧道管 K---开关管 U---光电管 第4部分： 数字表示产品的序号 第5部分： 数字表示产品的序号 2AP14N： N型锗管普通二极管 2CW18： N型硅管稳压管 2DV10； P型硅管混频检波管 二、二极管的伏安特性 二极管正向特性 1.UUg 二极管仍截止ID≈0 （Si:Ug≈0.5V Ge：Ug≈0.2V） 2.当UUg 二极管导通，电压与电流之间有指数变化关系； 3.二极管导通后管压降很小 Si: UD=0.6～0.8V， Ge：UD=0.1～0.3V 4. 具有电流有很大变化而两端电压基本不变的稳压作用 二极管反向特性 1.Is值很小呈反向饱和电流但对温度敏感 （Si: Is为几μA Ge：Is为几百μA ） 2.U≥UBR二极管工作于反向电击穿区域，Is突然增大，使PN结失去单向导电性 （Si:UBR大约十几V Ge：UBR大约几～十几V ） 3.二极管工作于反向电击穿区时具有稳压的作用, Uz≈UBR 注： 1.IS是反向饱电流 2. UBR 二极管反向击穿电压 3.因硅与锗半导体导电性能的差异,导致两类二极管伏安特性曲线轨迹不重合 1.2.3 二极管的主要参数 1.最大整流电流IF： 二极管长期运行时所允许的最大正向平均电流 IF值与PN结面积及外部散热条件等有关。 当ID≧ IF 则PN结达到极限温度以上过热而击穿 2 .最高反向工作电压UR： 二极管保持截止状态所允许的最大反向电压。 UR通常取为二极管击穿电压UBR值的一半。 1.2.4 稳压管 一、稳压管的原理和工作条件 原理 稳压管实质是面接触型硅二极管。 当它工作在击穿区域时工作电流突然 增大并电流有很大变化而两端的电压基 本保持不变具有稳压作用二极管的故称 为稳压管。 稳压管的工作条件： 1.稳压管必须工作在反向区域，才有稳压作用； 2.稳压电路中应有限流电阻，以防止因工作电流过大而损坏。 稳压管的参数 1.稳定电压Uz：稳压管工作的电压和稳压值。 Uz是挑选稳压管的主要依据。 2.稳定电流Iz ：稳压管保持正常工作的参考电流。 若IWIz,,稳压性能变差，若Imax IW＞Iz，稳压管具有较好的稳压作用 3.额定功耗:PZM稳压管不致发生击穿的最大功率损耗. PZM=Imax×Uz,若稳压管的实际功耗PZ≥PzM，稳压管因PN结温度过高而烧毁。对稳压管而言Imax是允许通过的最大的电流必须IWImax 第二节 复习与思考 1.锗二极管与硅二极管在伏安特性上有何区别？在同一座标系分别画出它们的伏安特性曲线 2.教材34页： 题1-1、题