第3讲 半导体二极管

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1、第三讲半导体二极管第三讲半导体二极管一、二极管的组成二、二极管的伏安特性及电流方程三、二极管的等效电路四、二极管的主要参数五、稳压二极管一、二极管的组成将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。点接触型：结面积小，结电容小故结允许的电流小最高工作频率高面接触型：结面积大，结电容大故结允许的电流大最高工作频率低平面型：结面积可小、可大小的工作频率高大的结允许的电流大二、二极管的伏安特性及电流方程二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性材料开启电压导通电压反向饱和电流硅Si0.5V0.5~0.8V1µA以下

2、锗Ge0.1V0.1~0.3V几十µA开启电压反向饱和电流击穿电压温度的电压当量从二极管的伏安特性可以反映出：1.单向导电性2.伏安特性受温度影响T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓→反向饱和电流IS↑，U(BR)↓T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移正向特性为指数曲线反向特性为横轴的平行线三、二极管的等效电路1.将伏安特性折线化理想二极管近似分析中最常用理想开关导通时UD＝0截止时IS＝0导通时UD＝Uon截止时IS＝0导通时i与u成线性关系应根据不同情况选择不同的等效电路！三、二极管的等效电路Q越

3、高，rd越小。当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。ui=0时直流电源作用小信号作用静态电流2.微变等效电路举例说明[例1.2.1]电路如图1.2.6所示，二极管导通电压UD约为0.7V。试分别估算开关断开和闭合时输出电压的数值。解:当开关断开时,二极管因加正向电压而处于导通状态,故输出电压Uo=V1-UD≈(6-0.7)V=5.3V当开关闭合时，二极管外加反向电压，因而截止，故输出电压Uo=V2=12V。四、二极管的主要参数最大整流电流IF

4、：长期运行时允许通过管子的最大正向平均电流。最大反向工作电压UR：最大反向瞬时值UR=½UBR反向电流IR：即IS，室温下在规定的反压下，二极管的反向电流。越小越好，对温度敏感最高工作频率fM：因PN结有电容效应结电容为扩散电容（Cd）与势垒电容（Cb）之和。扩散路程中电荷的积累与释放空间电荷区宽窄的变化有电荷的积累与释放五、稳压二极管稳压二极管是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管,稳压管在反向击穿状态时,在一定的电流范围内(或者说在一定的功率损耗范围内),端电压几乎不变,表现出稳压特性,因而广泛用于稳

5、压电源与限幅电路之中。1.稳压管的符号及伏安特性稳压管的击穿原理：齐纳击穿○○+-进入稳压区的最小电流不至于损坏的最大电流2.稳压管的主要参数（1）稳定电压UZ—是在规定电流下稳压管的反向击穿电压。是挑选稳压管的主要依据（2）稳定电流IZ—稳压管正常工作时的参考电流，电流低于此值时稳压效果变坏,甚至根本不稳压,故也将记作Izmin.只要不超过稳压管的额定功率,电流愈大,稳压效果愈好.（3）动态内阻rZ—rZ=U/I，rz愈小，电流变化时的变化愈小，即稳压管的稳压特性愈好。（4）温度系数U--表示温度

6、每变化1°C稳压值的变化量，即U=△Uz/△T.（5）额定功耗PZ—PZ=UZ×IZM，稳压管的功耗超过此值时,会因结温升过高而损坏.3.使用稳压管时应注意的问题（1）外接电源的极性，必须反偏；（2）必须接限流电阻；（3）与负载并联才起到稳压的作用。○○RRLDZUI举例说明【例题】如图所示电路中，输入电压Vi=20V，采用2CW15稳压管，VZ=8V，正向压降为0.7V，试问每种电路的输出电压VO的大小和极性。○○RVOVi○○R○○VOVi○○○○RVOVi○○○○VOVi○○R六、其他类型二极管1

7、.发光二极管2.光电二极管变容二极管隧道二极管肖特基二极管等1.发光二极管有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管类似，只有当外加正向电压使得正向电流足够大时才发光。发光二极管因其驱动电压低、功耗小、寿命长、可靠性高等被广泛应用。单向导电性正向电压，正向电流足够大。2.光电二极管.是一种能将光能与电能进行转换的器件。反向电流随光照强度的增加而上升。在无光照时，与普通二极管一样，具有单向导电性，电流称为暗电流。在有光照时的反向电流称为光电流，明

8、显增大。远红外接收管光能转化成电能光电流较小，需要放大处理讨论一判断电路中二极管的工作状态，求解输出电压。判断二极管工作状态的方法？讨论二1.V＝2V、5V、10V时二极管中的直流电流各为多少？2.若输入电压的有效值为5mV，则上述各种情况下二极管中的交流电流各为多少？V较小时应实测伏安特性，用图解法求ID。QIDV＝5V时，V=10V时，uD=V-iR讨论二V＝2V，ID≈2.6mAV＝5V，ID=8.6mAV＝10V，ID