模拟电路二极管及其电路.pptx

1;;半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。例如：; 2） 本征半导体;本征半导体：;硅和锗的共价键结构;共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。;二、本征半导体的导电机理;;2.本征半导体的导电机理;温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。; 杂质半导体;一、N 型半导体;;二、P 型半导体;三、杂质半导体的示意表示法;3.2 PN 结 ;浓度差;;;1、空间电荷区中没有载流子。;PN结的单向导电性;;二、PN 结反向偏置; 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。;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。;§ 半导体二极管;第30页/共76页;伏安特性;主要参数;3. 反向电流 IR;二极管的等效电路 1）微变电阻 rD; 根据理论分析,二极管的电流与端电压VD存在如下关系: ;2） 二极管的极间电容;CB在正向和反向偏置时均不能忽略。而反向偏置时，由于载流子数目很少，扩散电容可忽略。; 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。;;二极管恒压降模型;二极管折线近似及电路模型; 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。 ; 图3–17二极管半波整流电路及波形 (a)电路； (b)输入、输出波形关系 ;实际二极管整流特性;实际二极管整流特性;;;vD; 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 .;;53;三、二极管开关电路 在开关电路中，利用二极管的单向导电性来接通或断开电路，这在数字电路中得到广泛的应用。开关电路的传输特性如图3–