第3章二极管及其基本电路34节904

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1、3.3二极管3.3.1二极管的结构3.3.2二极管的伏安特性3.3.3二极管的主要参数13二极管及其基本电路在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管分类材料：硅二极管和锗二极管用途：整流、稳压、开关、普通二极管结构、工艺：点接触型、面接触型3.3.1二极管的结构小功率二极管大功率二极管稳压二极管发光二极管3.3.1二极管的结构(1)点接触型二极管PN结面积小，所以极间电容小，适用于高频电路和数字电路。不能承受高的反向电压和大电流.(a)点接触型二极管的结构示意图集成电路中的平面型二极管往往用于集成电路制造工艺中。PN结面积可大可小，用于高频整流和开

2、关电路中。(2)面接触型二极管PN结面积大，可承受较大的电流,但极间电容也大.适用于整流电路,不宜用于高频电路。(b)面接触型(c)平面型二极管的代表符号3.3.2二极管的伏安特性二极管的伏安特性曲线硅二极管2CP10的V-I特性锗二极管2AP15的V-I特性正向特性反向特性反向击穿特性(1)正向特性：正向电压低于某一数值时,正向电流很小,只有当正向电压高于某一值后,才有明显的正向电流。该电压称为门限电压或死区电压Vth。硅管的Vth约为0.5V,锗管的Vth约为0.1V。通常认为,当正向电压大于Vth时,二极管导通。锗二极管2AP15的V-I特性(2)反向

3、特性：二极管加反向电压,反向电流数值很小,且基本不变,称反向饱和电流。硅管反向饱和电流为纳安数量级,锗管的为微安数量级。反向电流随温度升高而明显增加。(3)反向击穿特性：当反向电压加到一定值（VBR）时,反向电流剧增,即反向击穿。普通二极管反向击穿电压一般在几十伏以上(高反压管可达几千伏)。锗二极管2AP15的V-I特性3.3.2二极管的伏安特性二极管的温度特性：二极管的特性对温度很敏感,温度升高,正向特性曲线向左移,反向特性曲线向下移。其规律是：在室温附近,在同一电流下,温度每升高１℃,正向压降减小２~２.５ｍV；温度每升高１０℃,反向电流约增大1倍。器件

4、参数是其特性的定量描述,是正确使用和合理选择器件的依据.1.最大整流电流IF2.反向击穿电压VBR和最高反向工作电压VRM3.反向电流IR4.极间电容Cd5.反向恢复时间TRR3.3.3二极管的主要参数管子正常运行时,允许通过的最大正向平均电流.管子反向击穿时的电压值为反向击穿电压.击穿时,反向电流剧增,二极管的单向导电性被破坏,甚至因过热而损坏.一般手册上给出的最高反向工作电压约为击穿电压的一半,以确保管子安全运行.管子未被击穿时的反向电流,其值愈小,则管子的单向导电性愈好.极间电容是反映二极管中PN结电容效应的参数,Cd=CD+CB.在高频和开关状态运用

5、时,必须考虑极间电容的影响.当二极管外加电压极性翻转时，其原工作状态不能在瞬间完全随之变化。3.4二极管的基本电路及其分析方法3.4.1简单二极管电路的图解分析方法3.4.2二极管电路的简化模型分析方法103二极管及其基本电路二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用非线性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图解分析法则较简单，但前提条件是已知二极管的V-I特性曲线。3.4.1简单二极管电路的图解分析方法解：由电路的KVL方程，可得即是一条斜率为-1/R的直线，称为负载线Q的坐标值（VD，ID）即为所求。Q点称为电路的工作点例3.4.1图示电路，已知二极管

6、的V-I特性曲线、电源VDD和电阻R，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD。3.4.2二极管电路的简化模型分析方法1.二极管V-I特性的建模将指数模型分段线性化，得到二极管特性的等效模型。（1）理想模型（a）V-I特性（b）代表符号（c）正向偏置时的电路模型（d）反向偏置时的电路模型1.二极管V-I特性的建模（2）恒压降模型（a）V-I特性（b）电路模型（3）折线模型（a）V-I特性（b）电路模型当iD≥1mA时，vD=0.7V(硅管)（4）小信号模型vs=0时,Q点称为静态工作点，反映直流时的工作状态。vs=Vmsint时（Vm<

7、附近小范围内的V-I特性线性化，得到小信号模型，即以Q点为切点的一条直线。注意：小信号模型中的微变电阻rd与静态工作点Q有关。该模型用于二极管处于正向偏置条件下，且vD>>VT。在静态工作点Q附近小范围内，二极管V-I特性近似为以Q点为切点的一条直线，其斜率的倒数即微变电阻rd由得Q点处的微变电导则常温下（T=300K）（4）小信号模型（a）V-I特性（b）电路模型3.4.2二极管电路的简化模型分析方法2．模型分析法应用举例1）整流电路（a）电路图（b）vs和vo的波形2)二极管的静态工作情况分析理想模型（R=10k）（1）VDD=10V时恒压模型（硅二极

8、管典型值）折线模型（硅二极管典型值）设（a）简单二极