半导体材料及二极管.ppt

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1、第一章半导体材料及二极管1.3晶体二极管及其应用二极管的核心是一个PN结。图1.11二极管的结构和电路符号1.3.1晶体二极管的伏安特性二极管的伏安特性是指流过二极管中的电流与其端电压之间的关系。（1.16）--加在二极管上的端电压--流过二极管上的电流二极管的正偏伏安特性方程:二极管的正向电流随正偏电压的增大呈指数规律增加。1.正偏伏安特性（1.17）二极管的反偏伏安特性方程:可见，二极管反向电流　不随反向偏压而变化，仅有很小的反向饱和电流。2.反偏伏安特性（1.18）图1.12二极管的伏安特性曲线当加在二极管

2、上的反偏电压超过某一数值VBR时，反偏电流将急剧增大，这种现象称为二极管的反向击穿图1.13二极管的反向击穿特性3.反向击穿特性导致二极管出现反向击穿的原因有下面两种：雪崩击穿齐纳击穿4.温度对二极管伏安特性的影响温度对二极管正向特性的影响温度对二极管反向特性的影响图1.14温度对二极管伏安特性的影响5.Si二极管与Ge二极管的差别Si二极管的开启电压约0.5-0.6V，Ge二极管的开启电压约0.1-0.2V。Si二极管反向电流比Ge二极管反向电流小得多，Si管是pA量级，Ge管是μA量级。为什么？图1.15Si

3、和Ge两种二极管伏安特性的差别1.3.2二极管的直流电阻和交流电阻1.直流电阻静态工作点图1.16二极管的直流电阻2.交流电阻说明:交流电阻与直流电流成反比。如何证明？图1.17二极管的交流电阻3.二极管的其它主要参数最大平均整流电流最高反向工作电压反向电流最高工作频率含二极管电路的分析（非线性伏安关系）代数法：求解非线性方程组几何法：图解法模型法：近似线性法计算复杂，必须借助计算机粗糙，必须知道伏安关系曲线方便，可以利用线性电路分析方法如何模型化？根据伏安关系1.3.3二极管模型图1.18二极管模型（a)理想开

4、关模型（b）恒压源模型（c）折线近似模型1.二极管伏安特性的分段线性近似模型例1.1硅二极管与恒压源E和限流电阻R构成的直流电路如图1.19所示，求二极管工作点。图1.19解：将二极管用恒压源模型近似后来估算二极管工作点。为什么采用恒压源模型？2.二极管的交流小信号模型图1.20二极管的交流小信号模型例1.2若在例1.1电路中串联一个正弦电压源，图1.21（a）为其电路图，估算此时二极管上交流电压与电流成分的振幅值和（T＝300K）。图1.21二极管交流电路分析（a）电路图（b）交流等效电路解：当未加正弦电压源，

5、即时，由例1.1可知，二极管的工作点，，则可估算出该工作点处的交流电阻为直流电压上叠加了交流电压，直流电流上叠加了交流电流。在静态工作点附近，非线性电路近似为线性电路。利用线性电路的叠加原理，可以画出只反映交变电压和交变电流之间关系的电路，称之为交流等效电路，如图1.21(b)所示，由此交流通路可求出:1.3.4二极管应用电路1.整流电路图1.22直流稳压电源方框图图1.23半波整流电路试分析半波整流电路的工作原理，指出其不足，提出改进方法。全波整流电路试分析全波整流电路的工作原理，指出其不足，提出改进方法。桥式

6、整流电路试分析桥式整流电路的工作原理2.滤波电路图1.25滤波电路试分析滤波电路的工作原理。限幅电路是一种能限制电路输出电压幅值的电路。3.限幅电路图1.26限幅电路的电压传输特性VomaxVominVILVIH图1.27双向限幅电路试分析双向限幅电路的工作原理。钳位电路是一种能使整个信号电压直流平移的电路。在稳定状态下，输出波形完全是输入波形的复制品，但输出波形相对于输入波形有直流平移现象，平移程度取决于电路。4.钳位电路图1.28钳位电路原理分析图1.29钳位电路的波形试找出图中的错误1.3.5稳压管及其应用

7、1.稳压管的伏安特性图1.30稳压管伏安特性曲线及电路符号稳定电压最小稳定电流最大稳定电流动态电阻电压温度系数2.稳压管的主要参数3.稳压管电路图1.32稳压管稳压电路1）稳压原理图1.33稳压管电路原理分析试分析稳压原理问题：还有其他的分析方法吗？2）限流电阻R的选取稳压管正常工作范围：可以求得：例1.3采用　　　　　　的Si稳压管2DW3的稳压电路如图1.34所示。如果输入电压　的波动　　　，试问输出电压的波动图1.34解：图1.35稳压电路模型及增量等效模型输入电压的变化量为：输出电压的变化量为：输出电压的

8、相对变化量为：例1.4为汽车上的收音机设计一个稳压电源。要求该稳压电源为汽车收音机提供一个9V的电压，稳压电源的输入电压来自汽车电瓶，电瓶电压的变化范围（11～13.6）V，收音机的电流介于0(关掉)～100mA(最大音量)之间。图1.36解：（1）当负载电流最大，输出电压最小时，流过稳压管的电流最小，则（2）当负载电流最小，输入电压最大时，流过稳压管的电流最大,则令上两