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武汉理工大学信息工程学院电子技术基础课程组半导体二极管将PN结用外壳封装起来，并加上电极引线就构成了半导体二极管，简称二极管PNPN符号阳极阴极电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础半导体二极管的类型按半导体材料分：有硅二极管、锗二极管等。按PN结结构分：有点接触型和面接触型二极管。……点接触型二极管因其结面积小，不能承受较大的电流和反向电压，但其结电容较小，一般在１PF以下，工作频率高，可达100MHZ以上，因此适应于高频电路和小功率整流电路，也适应于开关电路。……面接触型二极管其结面积大，能够通过较大的电流，但其结电容大，因而只能

2、在较低频率下工作，一般用于工频大电流整流电路。按用途分：有整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管等。半导体二极管电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础图1半导体二极管的结构和符号（a）点接触型（b）面接触型（c）集成电路中的平面型（d）代表符号半导体二极管电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础几种常见的二极管外形半导体二极管电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础几种常见的二极管外形半导体二极管电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础几种常见的二极管外形半导体二极管电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础二极管的V-I特性－与

3、PN结一样，二极管具有单向导电性反向击穿电压V(BR)–50I/mAV/V0.20.4–25510150图2硅管的伏安特性图3锗管的伏安特性半导体二极管电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础二极管的伏安特性vDiD导通压降:硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。反向击穿电压U(BR)死区电压硅管0.5V,锗管0.2V。反向漏电流Is（很小，A级）电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础二极管主要参数为描述二极管的性能，常引用如下几个主要参数：—1.最大整流电流IFIF是指二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。其值与PN结面积以及外部散热条件有关。

4、在规定的散热条件下，二极管正向平均电流若超过此值，则将因结温升高而烧坏。—2.反向击穿电压VBR和最高反向工作电压VRMVBR是指二极管反向击穿时的电压值。二极管反向击穿时，反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至因过热而烧坏。VRM是指二极管工作时允许外加的最大反向电压。超过此值时，二极管有可能因反向击穿而损坏，其值通常为反向击穿电压的一半。—3.反向电流IRIR是指二极管未被击穿时的反向电流。其值愈小，二极管的单向导电性愈好，但其对温度非常敏感，使用二极管时，要注意温度的影响。—4.最高工作频率fMfM是二极管工作的上限截止频率。其值主要取决于PN结结电

5、容的大小。结电容愈大，二极管允许的最高工作频率愈低。超过此值时，由于结电容的作用，二极管将不能很好的体现单向导电性。电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础二极管基本电路二极管等效模型图4理想模型图5恒压降模型图6折线模型（a）V-I特性（b）代表符号电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础二极管基本电路理想模型图中的虚线表示实际二极管的V-I特性，图b为它的代表符号。由图a可见，正向偏置时，其管压降为0V，当二极管处于反向偏置时，认为它的电阻为无穷大，电流为零。在实际的电路中，当电源电压远比二极管的管压降大时，利用此法来近似分析是可行的。图4理想模型电子技术基

6、础精品课程——模拟电子技术基础二极管基本电路恒压降模型正向偏置时，其管压降认为是恒定的，且不随电流而变，典型值为硅管0.7V、锗管0.2V。不过这只有当二极管的电流近似等于或大于1mA时才是正确的。图5恒压降模型电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础二极管基本电路折线模型此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，在模型中用一个电池和一个电阻rD来作进一步的近似。恒压源的电压选定为二极管的门坎电压Vth（Von），约为硅管0.5V、锗管0.1V。图6折线模型电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础二极管基本电路小信号模型图7小信号模

7、型即常温下（T=300K）电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础二极管基本电路二极管应用电路整流电路限幅电路低压稳压电路开关电路电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础二极管基本电路整流电路利用二极管的单向导电性把交流电转换成单向脉动的直流电的过程称为整流。下图所示电路为一种最简单的单向半波整流电路。图8半波整流电路（a）电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础二极管基本电路整流电路设二极管为理想模型。当vi为正半周时，二极管正向偏置，此时二极管导通，vo＝vi；当vi为负半周时，二极管反向偏置，此时二极管截止，vo＝0，输出波形如右图所示。该电路称为半波整流

8、电路。图8半波整流电路（