[工学]3 二极管及其基本电路.ppt

光电二极管 发光二极管 ? 3、光电二极管与发光二极管 光 电 二 极 管 ? 定义： 有光照射时，将有电流产生的二极管 ? 类型： PIN型、 PN型、 雪崩型 ? 结构： 和普通的二极管基本相同 ? 工作原理： 利用光电导效应工作，PN结工作在反偏态，当光照射在PN结上时，束缚电子获得光能变成自由电子，形成光生电子—空穴对，在外电场的作用下形成光生电流 D ED D RL UD IP 注意：应在反压状态工作 UD= -IPRL 发 光 二 极 管 ? 定义： 将电能转换成光能的特殊半导体器件，当管子加正向电压时，在正向电流激发下，管子发光，属电致发光 ? 常用驱动电路： 直流驱动电路 交流驱动电路 注：在交流驱动电路中，为了避免发光二极管发生反向击穿，通常要加入串联或并联的保护二极管 发光二极管只有在加正向电压时才发光 二极管应用 ? LED显示器 a b c d f g a b c d e f g a b c d e f g +5V 共阳极电路 共阴极电路 控制端为高电平 对应二极管发光 控制端为低电平 对应二极管发光 e 小 结 ? 半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的一种物体。具有一系列特殊的性能，如掺杂、光照和温度都可以改变半导体的导电性能。利用这些性能可制作成具有各种特性的半导体器件。 ? PN结是构成半导体器件的基础，具有单向导电性、非线性电阻特性、电容效应、击穿稳压特性。 当PN结加正向电压时，PN结导通，呈现低阻特性。 当PN结加反向电压时，PN结截止，呈现高阻特性。 ? 二极管实际上就是一个PN结，描述二极管的性能 常用二极管的伏安特性，可用二极管的电流方程来描述 即二极管两端的电压和流过的电流满足I=Is(e U/UT-1). 硅管：当UD0.7V时，二极管导通，导通后，UD=0.7V 锗管：当UD0.3V时，二极管导通，导通后，UD=0.3V ? 稳压管是一种应用很广的特殊类型的二极管，工作区在反向击穿区。可以提供一个稳定的电压。使用时注意加限流电阻。 ? 二极管基本用途是整流稳压和限幅。 ? 半导体光电器件分光敏器件和发光器件，可实现光—电、电—光转换。光电二极管应在反压下工作，而发光二极管应在正偏电压下工作。 小 结 重点：晶体二极管的原理、伏安特性及电流方程。 难点：1.两种载流子 2.PN结的形成 3.单向导电性 4.载流子的运动 重点难点 半导体二极管的型号 国家标准对半导体器件型号的命名举例如下： 附 录 半导体二极管图片 附 录 半导体二极管图片 附 录 半导体二极管图片 附 录 动画先播放开头，然后停住分析可能将要发生的变化，再播放动画。 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法 1.二极管V-I 特性的建模 （4）小信号模型 过Q点的切线可以等效成一个微变电阻 即 根据 得Q点处的微变电导 则 常温下（T=300K） （a）V-I特性 （b）电路模型 注:与折线模型中的rD不同,为动态电阻,与静态工作点有关. 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法 1.二极管V-I 特性的建模 （4）小信号模型 特别注意： 小信号模型中的微变电阻rd与静态工作点Q有关。 该模型用于二极管处于正向偏置条件下，且vDVT (26mV)。 （a）V-I特性 （b）电路模型 2．模型分析法应用举例 静态工作情况分析 理想模型 （R=10k?） 当VDD=10V 时， 恒压模型 （硅二极管典型值） 折线模型 （硅二极管典型值） 设 当VDD=1V 时， （自学） （a）简单二极管电路 （b）习惯画法 当VDD=1V 时， （自学） Q:在什么情况下采用哪种模型比较合适? A: 例：判别二极管是导通还是截止。 + 9V - + 1V - + 2.5V - + 12.5V - + 14V - + 1V - 截止 解： + 18V - + 2V - + 2.5V - + 12.5V - + 14V - + 1V - 导通 * 电路如图，求：UAB （1）V阳 =－6 V ，V阴 =－12 V， V阳V阴 二极管导通 例: 取 B 点作参考点， 断开二极管， 在这里，二极管起钳位作用。 D 6V 12V 3k? B A UAB + – 解: （2）若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB =－ 6V 否则， UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V * 两个二极管的阴极接在一起 取 B 点作参考点， 断开二极管， V1阳 =－6 V，V2阳=0 V，V1阴 = V2阴= －