第三章_二极管及其电路.ppt

三、PN结V-I特性的表达式 理论分析证明，流过PN结的电流iD与外加电压vD之间的关系为 (3-2-3) ? 式中， IS为反向饱和电流，其大小与PN结的材料、制作工艺、温度等有关； VT=kT/q，称为温度的电压当量或热电压。在T=300K(室温)时， VT =26mV。这是一个今后常用的参数。 由式(3-2-3)可知， 加正向电压时，VD只要大于VT几倍以上，iD≈Isevd/VT，即iD随vD呈指数规律变化； 加反向电压时，|VD|只要大于VT几倍以上，则iD≈–IS(负号表示与正向参考电流方向相反)。 由式(3-2-3)可画出PN结的伏安特性曲线，图中还画出了反向电压大到一定值时，反向电流突然增大的情况。 3.2.3 PN结的击穿特性 由图3–11看出，当反向电压超过VBR后稍有增加时，反向电流会急剧增大，这种现象称为PN结击穿，并定义VBR为PN结的击穿电压。PN结发生反向击穿的机理可以分为两种。 一、雪崩击穿 在轻掺杂的PN结中，当外加反向电压时，耗尽区较宽，少子漂移通过耗尽区时被加速，动能增大。 二、齐纳击穿 在重掺杂的PN结中，耗尽区很窄，所以不大的反向电压就能在耗尽区内形成很强的电场。 当反向电压大到一定值时，强电场足以将耗尽区内中性原子的价电子直接拉出共价键，产生大量电子、空穴对，使反向电流急剧增大。这种击穿称为齐纳击穿或场致击穿。 根据理论分析,二极管的电流与端电压VD存在如下关系: 3.4.2 晶体二极管模型 对电子线路进行定量分析时，电路中的实际器件必须用相应的电路模型来等效，根据分析手段及要求的不同，器件模型将有所不同。例如，借助计算机辅助分析，则允许模型复杂，以保证分析结果尽可能精确。而在工程分析中，则力求模型简单、实用，以突出电路的功能及主要特性。下面我们将依据二极管的实际工作条件，引出工程上便于分析的二极管模型。 二极管是一种非线性电阻(导)元件，在大信号工作时，其非线性主要表现为单向导电性，而导通后所呈现的非线性往往是次要的。 3.4.3 二极管基本应用电路 利用二极管的单向导电特性，可实现整流、限幅及电平选择等功能。  一、二极管整流电路 把交流电变为直流电，称为整流。一个简单的二极管半波整流电路如图3–17(a)所示。若二极管为理想二极管，当输入一正弦波时，由图可知：正半周时，二极管导通(相当开关闭合)，vo=vi；负半周时，二极管截止(相当开关打开)， vo =0。其输入、输出波形见图3–17(b)。整流电路可用于信号检测，也是直流电源的一个组成部分。 二、二极管限幅电路 限幅电路也称为削波电路，它是一种能把输入电压的变化范围加以限制的电路，常用于波形变换和整形。限幅电路的传输特性如图3–18所示 . 3.5 特殊二极管 3.5.1 稳压管 3.5.2 变容二极管 3.5.3 光电二极管 3.5.4 发光二极管 一般来说，对硅材料的二极管，VBR7V时为雪崩击穿，温度系数为正值； VBR 5V时为齐纳击穿，温度系数为负值； VBR介于5~7V时，两种击穿都有。 1.半导体传感器 3.5.3 光电二极管 反向电流随光照强度的增加而上升。 I V 照度增加 反向击穿过程为电击穿，过程可逆。 热击穿过程不可逆。 §3.3 半导体二极管 3.3.1 基本结构 PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。 引线 外壳线 触丝线 基片 点接触型 PN结 面接触型 P N 二极管的电路符号： 3.3.2 伏安特性 V I 死区电压 硅管0.6V,锗管0.2V。 导通压降: 硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。 反向击穿电压VBR 3.3.3 主要参数 1. 最大整流电流 IF 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。 2. 反向击穿电压VBR 二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压VWRM一般是VBR的一半。 3. 反向电流 IR 指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电