二极管的正向电压降.ppt

模拟电子技术基础 安徽理工大学电气工程系 二极管电路分析举例 * 主讲 ：黄友锐 第二讲 1.3 半导体二极管 1.3.1 半导体二极管的结构类型 1.3.2 半导体二极管的伏安特性曲线 1.3.3 半导体二极管的参数 1.3.4 半导体二极管的温度特性 1.3.5 半导体二极管的型号 1.3.6 稳压二极管 1.3.1 半导体二极管的结构类型 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。它们的结构示意图如图01.11所示。 (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 图 01.11 二极管的结构示意图 (3) 平面型二极管 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。 (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 二极管符号 图 01.11 二极管的结构示意图 (c)平面型 1.3.2 半导体二极管的伏安特性曲线 式中IS 为反向饱和电流，V 为二极管两端的电压降，VT =kT/q 称为温度的电压当量，k为玻耳兹曼常数，q 为电子电荷量，T 为热力学温度。对于室温（相当T=300 K），则有VT=26 mV。 半导体二极管的伏安特性曲线如图 01.12 所示。处于第一象限的是正向伏安特性曲线，处于第三象限的是反向伏安特性曲线。根据理论推导，二极管的伏安特性曲线可用下式表示: (1.1) 图 01.12 二极管的伏安特性曲线 图示 (1) 正向特性 硅二极管的死区电压Vth=0.5 V左右， 锗二极管的死区电压Vth=0.1 V左右。 当0＜V＜Vth时，正向电流为零，Vth称为死区电压或开启电压。 当V＞0即处于正向特性区域。 正向区又分为两段： 当V＞Vth时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。 (2) 反向特性 当V＜0时，即处于反向特性区域。反向区也分两个区域： 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，此时的反向电流也称反向饱和电流IS 。 当V≥VBR时，反向电流急剧增加，VBR称为反向击穿电压 。 在反向区，硅二极管和锗二极管的特性有所不同。 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。 1.3.3 半导体二极管的参数 半导体二极管的参数包括最大整流电流IF、反向击穿电压VBR、最大反向工作电压VRM、反向电流IR、最高工作频率fmax和结电容Cj等。几个主要的参数介绍如下： (1) 最大整流电流IF—— 二极管长期连续工 作时，允许通过二 极管的最大整流 电流的平均值。 (2) 反向击穿电压VBR—— 和最大反向工作电压VRM 二极管反向电流 急剧增加时对应的反向 电压值称为反向击穿 电压VBR。 为安全计，在实际 工作时，最大反向工作电压 VRM一般只按反向击穿电压 VBR的一半计算。 (3) 反向电流IR (4) 正向压降VF (5) 动态电阻rd 在室温下，在规定的反向电压下，一般是最大反向工作电压下的反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微安(?A)级。 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。 反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数。显然， rd与工作电流的大小有关，即 rd =?VF /?IF 1.3.4 半导体二极管的温度特性 温度对二极管的性能有较大的影响，温度升高时，反向电流将呈指数规律增加，如硅二极管温度每增加8℃，反向电流将约增加一倍；锗二极管温度每增加12℃，反向电流大约增加一倍。 另外，温度升高时，二极管的正向压降将减小，每增加1℃，正向压降VF(VD)大约减小2mV，即具有负的温度系数。这些可以从图01.13所示二极管的伏安特性曲线上看出。 图 01.13