半导体二极管及其电路

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1、第2章半导体二极管及其电路本章内容2.1半导体二极管2.2稳压二极管2.3其他类型二极管2.1半导体二极管1.半导体二极管的结构2.二极管的伏安特性3.二极管的参数4.二极管的等效模型5.二极管应用电路本节要掌握以下五个内容2.1.1、半导体二极管的结构在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。(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艺中。PN结面积可大可

2、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(c)平面型(4)二极管的代表符号半导体二极管图片2.1.2半导体二极管的伏安特性硅管00.8反向特性正向特性击穿特性00.8反向特性锗管正向特性uDiD(1)近似呈现为指数曲线，即(2)有死区（iD≈0的区域)1．正向特性死区电压约为硅管0.5V锗管0.1VOiD正向特性击穿电压死区电压U(BR)反向特性uD(3)导通后（即uD大于死区电压后）管压降uD约为硅管0.6~0.8V锗管0.2~0.3V通常近

3、似取uD硅管0.7V锗管0.2VOiD正向特性击穿电压死区电压U(BR)反向特性uD即uD略有升高，iD急剧增大。第三讲2．反向特性IS=硅管小于0.1微安锗管几十到几百微安OiD正向特性击穿电压死区电压U(BR)反向特性uD(1)当时，。(2)当时，反向电流急剧增大，击穿的类型根据击穿可逆性分为电击穿热击穿二极管发生反向击穿。OiD正向特性击穿电压死区电压U(BR)反向特性uD降低反向电压，二极管仍能正常工作。PN结被烧坏，造成二极管永久性的损坏。二极管发生反向击穿后，如果a.功耗PD(=

4、UDID

5、)

6、不大b.PN结的温度小于允许的最高结温硅管150∽200oC锗管75∽100oC热击穿电击穿温度每升高1度，正向压降减小2~2.5mV温度每升高10度，反相饱和电流增加1倍温度对伏安特性的影响温度对半导体二极管特性的影响1.当温度上升时，死区电压、正向管压降降低。△uD/△T=–（2~2.5）mV/°C2.温度升高，反向饱和电流增大。即温度每升高1°C，管压降降低（2~2.5）mV。即平均温度每升高10°C，反向饱和电流增大一倍。不讲2.1.4半导体二极管的主要电参数1.额定整流电流IF2.反向击穿电压U

7、(BR)管子长期运行所允许通过的电流平均值。二极管能承受的最高反向电压。OiD正向特性击穿电压死区电压U(BR)反向特性uD4.反向电流IR3.最高允许反向工作电压UR为了确保管子安全工作，所允许的最高反向电压。室温下加上规定的反向电压时测得的电流。OiD正向特性击穿电压死区电压U(BR)反向特性uDUR=（1/2~2/3）U(BR)反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。4.最高工作频

8、率fM最高工作频率是二极管工作的上限截止频率，超过此值时，由于结电容的作用，二极管不能很好的体现单向导电性。以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。2.1.4、二极管的等效模型（硅二极管典型值）（锗二极管典型值）导通压降：3．折线模型:折线模型认为二极管的管压降不是恒定的，而是随着通过二极管电流的增加而增加，所以在模型中用一个电池和一个电阻rD来作进一步的近似。其中电池的电压为二极管的门坎电压Vth或者说导通电压VD(on)。rD的值，可以这样来确定

9、，如当二极管的导通电流为1mA时，管压降为0．7V则：rD=（0．7V-0．5V）/（1mA）=200Ω4.小信号模型二极管工作在正向特性的某一小范围内时，其正向特性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）四种模型比较：1、理想模型误差大2、折线模型误差最小4、小信号模型只适用于二极管处于正向导通且信号变化幅度较小的情况3、恒压降模型应用最普遍RLuiuouiuott1、二极管半波整流：2.1.5二极管应用电路2、限幅电路工作原理a.当ui较小使二极管D1、D2截止时电路正

10、常放大b.当ui使二极管D1或D2导通时RD2ARi+–+–D1+–例题1不讲uitO输入电压波形RD2ARi+–+–D1+–输入端电压波形uitO2UFRD2ARi+–+–D1+–Vi>VR时，二极管导通，vo=vi。Vi