[工学]第三章 二极管及其基本电路模电康第五版.ppt

第三章 二极管及其基本电路 3.1 半导体的基本知识 3.3 二极管 + — + — + — 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， 3.4 二极管的基本电路及其分析方法 反之，由P区扩散到N区的空穴，在N区内也形成类似的浓度梯度分布曲线。 扩散电容示意图 当外加正向电压不同时，扩散电流即外电路电流的大小也就不同。 所以PN结两侧堆积的多子的浓度梯度分布也不相同，这就相当电容的充放电过程。 3.2 PN结的形成及特性 2. 势垒电容 势垒电容是由空间电荷区离子薄层形成的。当外加电压使PN结上压降发生变化时，离子薄层的厚度也相应地随之改变，这相当PN结中存储的电荷量也随之变化，犹如电容的充放电。 势垒电容示意图 3.2 PN结的形成及特性 一、二极管的结构 半导体二极管的几种常见外形 在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。 二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大类。 3.3 二极管 1. 点接触型二极管 PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。 (a)点接触型 二极管的结构示意图 3.3 二极管 2. 面接触型二极管 PN结面积大，用于工频大电流整流电路。 (b)面接触型 3.3 二极管 3. 平面型二极管 4. 二极管的代表符号 (c)平面型 往往用于集成电路制造艺中。PN结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。 3.3 二极管 二、二极管的V-I特性 硅二极管2CP10的V-I 特性 锗二极管2AP15的V-I 特性 正向特性 反向特性 反向击穿特性 二极管的伏安特性曲线可用下式表示 3.3 二极管 3.3 二极管 1.正向特性 硅二极管的死区电压Vth=0.5V左右， 锗二极管的死区电压Vth=0.1V左右。 当0＜V＜Vth时，正向电流为零，Vth称为死区电压或门坎电压。 当V＞0时处于正向特性区域，正向区分为两段： 当V＞Vth时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。 3.3 二极管 2. 反向特性 当V＜0时处于反向特性区域，反向区分两个区域： 当VBR＜V＜0时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流称反向饱和电流IS 。 当V≥VBR时，反向电流急剧增加，VBR称为反向击穿电压。 3.3 二极管 在反向区，硅二极管的反向击穿特性比较硬、比较陡，反向饱和电流也很小；锗二极管的反向击穿特性比较软，过渡比较圆滑，反向饱和电流较大。 从击穿的机理上看，硅二极管若|VBR|≥7V时，主要是雪崩击穿；若|VBR|≤4V时，则主要是齐纳击穿。当在 4V～7V之间两种击穿都有，有可能获得零温度系数点。 3.3 二极管 三、二极管的主要参数 1.最大整流电流 IF 二极管长期运行时，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，甚至因过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压VWRM一般是VBR的一半，以确保管子安全运行。 3.3 二极管 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，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。 4. 正向压降VF 在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。小电流硅二极管的正向压降在中等电流水平下，约0.6～0.8V；锗二极管约0.2～0.3V。 它反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数。 5. 动态电阻 rd rd 是二极管特性曲线上工作点Q 附近电压的变化与电流的变化之比： 显然，rd 是对Q 附近的微小变化区域内的电阻。 3.3 二极管 id vd Id Vd Q ?id ?vd 3.3 二极管 6. 极间电容Cd 极间电容是反映二极管中PN结电容效应的参数。它由两部分组成：势垒电容CB和扩散电容CD。 在高频或开关状态运用时，必须考虑极间电容的影响。 二极管的参数是正确使用二极管的依据，一般半导体器件手册中都给出不同型号管子的参数。 使用时，应特别注意不要超过最大整流电流和最高反向工作电压，否则管子容易损坏。 国家标准对半导体器件型号的命名举例如下： 3.3 二极管 3.3 二极管 3.4 二极管的基本电路及其分析方法 一、简单二极管电路的图解分析方法 二极