模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課件：第3講 半導體二極管

1、第三講 半導體二極管第三講 半導體二極管一、二極管的組成二、二極管的伏安特性及電流方程三、二極管的等效電路四、二極管的主要參數(shù)五、穩(wěn)壓二極管 一、二極管的組成一、二極管的組成將將PN結(jié)封裝，引出兩個電極，就構(gòu)成了二極管。結(jié)封裝，引出兩個電極，就構(gòu)成了二極管。點接觸型：點接觸型：結(jié)面積小，結(jié)電容小結(jié)面積小，結(jié)電容小故結(jié)允許的電流小故結(jié)允許的電流小最高工作頻率高最高工作頻率高面接觸型：面接觸型：結(jié)面積大，結(jié)電容大結(jié)面積大，結(jié)電容大故結(jié)允許的電流大故結(jié)允許的電流大最高工作頻率低最高工作頻率低平面型：平面型：結(jié)面積可小、可大結(jié)面積可小、可大小的工作頻率高小的工作頻率高大的結(jié)允許的電流大大的結(jié)允許的電流

2、大 二、二極管的伏安特性及電流方程二、二極管的伏安特性及電流方程 二極管的電流與其端電壓的關(guān)系稱為伏安特性二極管的電流與其端電壓的關(guān)系稱為伏安特性材料材料開啟電壓開啟電壓導通電壓導通電壓反向飽和電流反向飽和電流硅硅Si0.5V0.50.8V1A以下鍺鍺Ge0.1V0.10.3V幾十A)(ufi 開啟開啟電壓電壓反向飽反向飽和電流和電流擊穿擊穿電壓電壓mV)26( ) 1e (TSTUIiUu常溫下溫度的溫度的電壓當量電壓當量從二極管的伏安特性可以反映出：從二極管的伏安特性可以反映出： 1. 單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦?。，則若反向電壓；，則若正向電壓STSTTeIiUuIiUuUu) 1e (TSUu

3、Ii2. 伏安特性受溫度影響伏安特性受溫度影響T（）在電流不變情況下管壓降在電流不變情況下管壓降u 反向飽和電流反向飽和電流IS，U(BR) T（）正向特性左移正向特性左移，反向特性下移，反向特性下移正向特性為正向特性為指數(shù)曲線指數(shù)曲線反向特性為橫軸的平行線反向特性為橫軸的平行線三、二極管的等效電路三、二極管的等效電路 1. 將伏安特性折線化將伏安特性折線化理想理想二極管二極管近似分析近似分析中最常用中最常用理想開關(guān)理想開關(guān)導通時導通時 UD0截止時截止時IS0導通時導通時UDUon截止截止時時IS0導通時導通時i與與u成成線性關(guān)系線性關(guān)系應根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路！應根據(jù)不同情況選擇不

4、同的等效電路！三、二極管的等效電路三、二極管的等效電路DTDDdIUiur根據(jù)電流方程，Q越高，越高，rd越小。越小。 當二極管在靜態(tài)基礎(chǔ)上有一動態(tài)信號作用時，則可將二極當二極管在靜態(tài)基礎(chǔ)上有一動態(tài)信號作用時，則可將二極管等效為一個電阻，稱為動態(tài)電阻，也就是微變等效電路。管等效為一個電阻，稱為動態(tài)電阻，也就是微變等效電路。ui=0時直流電源作用時直流電源作用小信號作用小信號作用靜態(tài)電流靜態(tài)電流2. 微變等效電路微變等效電路四、二極管的主要參數(shù)四、二極管的主要參數(shù) 最大整流電流最大整流電流IF：最大平均值：最大平均值 最大反向工作電壓最大反向工作電壓UR：最大瞬時值：最大瞬時值 反向電流反向電流

5、 IR：即：即IS 最高工作頻率最高工作頻率fM：因：因PN結(jié)有電容效應結(jié)有電容效應結(jié)電容為結(jié)電容為擴散電容（擴散電容（Cd）與與勢壘電容（勢壘電容（Cb）之和。之和。擴散路程中擴散路程中電荷的積累電荷的積累與釋放與釋放空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)寬窄的變化寬窄的變化有電荷的積有電荷的積累與釋放累與釋放五、穩(wěn)壓二極管五、穩(wěn)壓二極管1. 伏安特性伏安特性進入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流進入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流不至于損壞的最大電流不至于損壞的最大電流 由一個由一個PN結(jié)組結(jié)組成，反向擊穿后成，反向擊穿后在一定的電流范在一定的電流范圍內(nèi)端電壓基本圍內(nèi)端電壓基本不變，為穩(wěn)定電不變，為穩(wěn)定電壓。壓。2. 主要參數(shù)主要參數(shù)穩(wěn)定電

6、壓穩(wěn)定電壓UZ、穩(wěn)定電流、穩(wěn)定電流IZ最大功耗最大功耗PZM IZM UZ動態(tài)電阻動態(tài)電阻rzUZ /IZ討論一 判斷電路中二極管的工作狀態(tài)，求解輸出電壓。判斷電路中二極管的工作狀態(tài)，求解輸出電壓。判斷二極管工作狀態(tài)的方法？判斷二極管工作狀態(tài)的方法？討論二討論二1. V2V、5V、10V時二極管中時二極管中的直流電流各為多少？的直流電流各為多少？2. 若輸入電壓的有效值為若輸入電壓的有效值為5mV，則上述各種情況下二極管中的交則上述各種情況下二極管中的交流電流各為多少？流電流各為多少？ V 較小時應實測伏安較小時應實測伏安特性，用圖解法求特性，用圖解法求ID。QIDV5V時，時，mA5 .21A)2000.75( DDRUVIV=10V時，時，mA50A)20010(DRVIDQTDDdIUiuruD=V-iR清華大學 華成英 討論二討論二V2V，ID2.6mAdidDQTDDdrUIIUiur，0.5mAmA)105(10)6 . 226(ddIr，V5V，ID 21.5mA4.1mAmA)21. 15(21.