2.半导体二极管及其基本电路2

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1、PN结的单向导电性用符号来表示，其中箭头所在的那一侧表示P型半导体，箭头所指的方向就是PN结处在正向偏置时电流的流向。PN结的电流方程根据半导体材料的理论可得加在PN结上的端电压u与流过PN结的电流i之间的关系为PN结的电流随输入电压而变化,电流方程式中的IS为反向饱和电流，q为电子电量，k为玻耳兹曼常数，T为热力学温度。令，UT称为温度电压当量在T=300K的常温下，温度电压当量UT≈26mV。将温度电压当量的表达式代入前式中可得由上式可见，PN结电流和电压的约束关系不像电阻元件那样是线性的关系，而是非线性的关系，具有这种特性的元件称为非线性

2、元件。非线性元件电流和电压的约束关系不能用欧姆定律来描述，必须用伏-安特性曲线来描述。PN结的伏-安特性曲线由PN结的电流方程式可得，当PN结外加正向电压U»UT时，式中的指数项远远大于1，1可忽略即电流随电压按指数规律变化。当PN结外加反向电压

3、u

4、»UT时，方程式中的指数项约等于0，i≈-IS，式中的负号也说明了反向偏置时电流的方向与正向偏置时电流的方向相反。根据式所作的曲线称为PN结的伏-安特性曲线其中u>0的部分称为正向特性，u<0的部分称为反向特性。由图可见，当反向电压超过UBR后，PN结的反向电流急剧增加，这种现象称为PN结反向击穿

5、。PN结的反向击穿有雪崩击穿和齐钠击穿两种，当掺杂溶度比较高时，击穿通常为齐纳击穿；当掺杂溶度比较低时，击穿通常为雪崩击穿。无论那种击穿，若对电流不加限制，都可能造成PN结的永久性损坏。2.3半导体二极管2.3.1半导体二极管的结构将PN结用外壳封装起来，并加上电极引线后就构成半导体二极管，简称二极管。由P区引出的电极称为阳极（或正极），由N区引出的电极称为阴极（或负极），常用二极管的外形如下图符号与PN结的符号相同，文字符号用D来表示。N型锗片金属触丝阳极引线阴极引线外壳阳极引线阴极引线底座金锑合金PN结铝合金小球点接触型二极管面接触型二极管

6、阴极引线阳极引线PNP型支持衬底集成电路中的平面型阳极ak阴极二极管代表符号二极管的伏-安特性曲线用实验的方法，在二极管的两端加上不同极性和不同数值的电压，同时测量流过二极管的电流，就可得到二极管的伏安特性曲线。该曲线是非线性的，如下图。半导体二极管的V–I特性0.84-0.2-80-400uD/ViD/mA正向特性反向特性2AP7型锗二极管的伏安特性曲线2CP33B型硅二极管的伏安特性曲线0.8400-0.2-120-600uD/ViD/mA正向特性反向特性-0.4击穿特性二极管的主要参数二极管的参数是二极管电性能的指标，是正确选用二极管的依

7、据，二极管的主要参数有：1、最大整流电流IF2．反向工作峰值电压UR3．反向峰值电流IR4、最高工作频率fM二极管极性的简易判别法温度对二极管参数的影响：温度上升时，反向电流增大，温度每增加10℃，反向电流提高一倍；温度上升时，二极管的正向压降减小，温度每增加1℃，正向压降减小2~2.5mV。分类方法主要类型制作工艺合金型二极管；扩散型二极管；合金扩散型二极管；平面型二极管；外延型二极管结构形态点接触；面接触；台面二极管；肖特基势垒二极管；PIN二极管；体效应二极管；双基极二极管；双向二极管半导体二极管的类型半导体二极管的类型分类方法主要类型应

8、用范围普通应用检波；整流；稳压；开关；恒流二极管光电应用光电二极管；发光二极管；激光二极管；太阳能电池微波应用变容二极管；阶跃恢复二极管；崩越二极管；隧道二极管；肖特基势垒二极管；体效应二极管敏感应用温敏二极管；磁敏二极管；力敏二极管；气敏二极管；湿敏二极管；光敏二极管理想二极管：为了简化二极管电路的分析，设二极管导通时电压降为零（相当于短路）、截止时反向电流为零（相当于开路），这种假设的、现实并不存在的二极管称为理想二极管。特殊二极管：稳压二极管、变容二极管、光电二极管、发光二极管、激光二极管等。作业：p60，2.4.3，2.4.4二极管应用

9、二极管在电子电路中主要起整流、限幅、开关的作用。二极管整流二极管检波半波整流电路结构虽然简单，但输出电压低，输出信号的脉动系数较大，整流的效率较低，改进的方法是将半波整流改成全波整流，用桥式整流电路即可实现全波整流。桥式整流电路倍压整流电路利用电容器存储电能的作用，由多个二极管和电容器可以获得几倍于输入电压的输出电压，这种电路称为倍压整流电路限幅电路在电子电路中，为了保护电路不会因电压过高而损坏，需要对输入电压进行限制，利用二极管限幅电路就可实现该目的，二极管限幅电路和电路的输入、输出波形如下图与门电路利用二极管通、断的开关特性，可以组成实现与

10、逻辑函数关系的电路，该电路称为与门电路，二极管与门电路如图稳压管稳压管的结构和特性曲线前面讨论的二极管不允许在反向击穿的状态下工作，当二极管反向击穿时