电子电力器件-半导体二极管及其应用.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 双向限幅电路 动画演示 1.3.5 元件保护 在电子线路中，常用二极管来保护其他元器件免受过高电压的损害，在如图所示的电路中，L和R是线圈的电感和电阻。 二极管保护电路 动画演示 当稳压二极管工作在反向击穿状态下,工作电流IZ在Izmax和Izmin之间变化时,其两端电压近似为常数 稳定电压 稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊二极管 正向同二极管 反偏电压≥UZ 反向击穿 ＋ UZ － 限流电阻 1.4.1 稳压二极管 1.4 特殊二极管 稳压二极管稳压过程 稳压管稳压电路 稳压过程 稳压二极管的主要 参数 (1) 稳定电压UZ —— (2) 动态电阻rZ —— 在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。 rZ =?U /?I rZ愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。 (3) 最小稳定工作 电流IZmin—— 保证稳压管击穿所对应的电流，若IZ＜IZmin则不能稳压。 (4) 最大稳定工作电流IZmax—— 超过Izmax稳压管会因功耗过大而烧坏。 【例1-1】在图中，已知稳压二极管的 ，已知 ， 时,求Uo 稳压二极管的正向导通压降 。当 稳压电路 解 当 ， 反向击穿稳压 ， 正向导通， ； 同理， 1.4.2 发光二极管 发光二极管简称LED，它是一种将电能转换为光能的半导体器件。 发光二极管的符号如图所示。发光二极管常用于作为显示器件，可单个使用，也可作成7段式或矩阵式，工作时加正向电压，并接入相应的限流电阻，工作电流一般为几毫安到几十毫安，正向导通时的管压降为1.8～2.2V。 发光二极管符号 1.4.3 光敏二极管 光敏二极管又称为光电二极管，它是将光能转换为电能的半导体器件。 其结构与普通二极管相似，只是在管壳上留有一个能使光线照入的窗口。其符号如图所示。 光敏二极管符号 光敏二极管的特性曲线 1.4.4 变容二极管 用于自动频率控制(AFC)和调谐用的小功率二极管称变容二极管。变容二极管符号如图所示。通过施加反向电压，?使其PN结的静电容量发生变化，因此，常用于自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等用途。 变容二极管符号 1.4.5 隧道二极管 隧道二极管是因为用含有大量杂质的本征半导体制作PN结时，会产生极薄的耗尽层，若加正向偏压，则在达到扩散电位之前，由于隧道效应而发生电流流动。若接近扩散电位，则为通常的二极管特性，所以如图1-26所示，在正向电压低的范围，显示出负的电阻。 隧道二极管的电压电流特性 隧道二极管的优点是开关特性好，速度快、工作频率高；缺点是热稳定性较差。一般应用于某些开关电路或高频振荡等电路中。 1.4.6 肖特基二极管 肖特基二极管(Schottky Barrier Diode)是利用金属与半导体接触形成金属-半导体结制作二极管。其金属材料采用金、钼、镍、钛等材料，其半导体材料采用硅或砷化镓，多为N型半导体。 它是高频和快速开关的理想器件，其工作频率可达100GHz。 常用的肖特基二极管有DB0-004、MBR1545、MBR2535型等。 1.4.7 片式二极管 片式二极管的外型如图所示，外壳一般为黑色，内部为PN结，根据外型可分为圆柱形片式二极管图 (a))和矩形片式二极管图b所示，它们都没有引线，其两个端面就为正、负极。其中标有白色竖条的一端为负极，另一端则为正极。 片式二极管的外形 1.4.8 快恢复二极管 1. 快恢复二极管的特点 快恢复二极管的结构与普通二极管不同，它不是一个单一的PN结，而是在P型与N型硅材料中间增加了一个基区I，构成PIN硅层，这种结构的二极管，由于基区很薄、反向恢复电荷很少、故使该种二极管的反向恢复时间大为减少，其值一般为几百纳米以下。同时使它的正向压降较低，而使反向峰值电压得到提高，其值可达几千伏。 快恢复二极管(FRD)的优点是反向恢复时间短、开关特性好、体积小。广泛用于脉宽调制器、不间断电源、开关电源、变频调速器等电路中，作为高频大电流整流、续流二极管应用。 快恢复二极管的内部结构和外形如图所示。其内部结构可分为单管和对管两种，在对管内部有两