第一章 半導體二極管及其應用電路

模擬電子技術基礎歡迎學習

第一章半導體二極管及其應用電路半導體基礎知識PN結半導體二極管教學要求：1、了解半導體基礎知識2、掌握教學重點：1、PN結的形成及特性。2、二極管的物理結構、工作原理、特性曲線和主要參數(shù)；3、二極管基本電路及其分析方法與應用。教學難點：半導體二極管的基本特性

第一章半導體二極管及其應用電路本章內(nèi)容：我們將對教材中的第一章包含二極管、穩(wěn)壓管半導體器件的工作原理、伏安特性等方面的內(nèi)容進行總體闡述。即：首先介紹半導體中的載流子和半導體的導電規(guī)律，再研究PN結的原理、特性；然后介紹在模擬電路中所用到的半導體二極管的工作原理、數(shù)學模型（特性曲線）、主要參數(shù)；并分析討論由這些管子組成的幾種簡單的應用電路。

第一章半導體二極管及其應用電路關鍵詞：“管為路用”

在這一章將著重闡述一些基本概念。對于半導體器件，必須本著“管為路用”的原則，重點闡述器件的外部特性，以便我們在研究電路工作原理時能正確使用和合理選擇這些器件。

“管”→→→即：二極管、晶體管等半導體器件“路”→→→即：電路

§1-1半導體基礎知識

半導體及其特性半導體的結構本征半導體和雜質半導體

1.導體：電阻率

<10-4

·

cm的物質。如銅、銀、鋁等金屬材料。

2.絕緣體：電阻率

>109·

cm物質。如橡膠、塑料等。

3.半導體：導電性能介于導體和半導體之間的物質。大多數(shù)半導體器件所用的主要材料是硅(Si)和鍺(Ge)。半導體導電性能是由其原子結構決定的。

§1-1半導體基礎知識

半導體的特性本征半導體：純凈的具有晶體結構的鍺、硅、硒下一節(jié)上一頁下一頁返回半導體的導電特性：(可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻)。摻雜性：純凈的半導體中摻入微量某些雜質，導電能力明顯改變(可做成各種不同用途的半導體器件，如二極管、三極管和晶閘管等）。光敏性：當受到光照時，導電能力明顯變化(可做成各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等)。熱敏性：當環(huán)境溫度升高時，導電能力顯著增強本征半導體和雜質半導體本征半導體現(xiàn)代電子學中，用的最多的半導體是硅和鍺，它們的最外層電子（價電子）都是四個(4價元素)。GeSi硅原子鍺原子硅和鍺最外層軌道上的四個電子稱為價電子。硅原子結構圖硅原子結構(a)硅的原子結構圖最外層電子稱價電子

價電子鍺原子也是4價元素

4價元素的原子常常用+4電荷的正離子和周圍4個價電子表示。+4(b)簡化模型硅和鍺的晶體結構在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點陣，每個原子都處在正四面體的中心，而四個其它原子位于四面體的頂點，每個原子與其相臨的原子之間形成共價鍵，共用一對價電子。硅和鍺的共價鍵結構共價鍵共用電子對+4+4+4+4+4表示除去價電子后的原子共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為自由電子，因此本征半導體中的自由電子很少，所以本征半導體的導電能力很弱。形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是八個，構成化學上的穩(wěn)定結構。共價鍵有很強的結合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。+4+4+4+4多硅晶塊硅原料高溫下加工提煉、分離、冷卻單晶爐單晶棒高溫、提拉、冷卻晶片通過一定的提純工藝過程，可以將半導體制成晶體?；瘜W成分完全純凈的,具有晶體結構的半導體，稱為本征半導體。（制造半導體器件的半導體材料的純度要達到99.9999999%，常稱為“九個9”）。

本征半導體的共價鍵結構束縛電子在絕對溫度T=0K時，所有的價電子都被共價鍵緊緊束縛在共價鍵中，不會成為自由電子，因此本征半導體的導電能力很弱，接近絕緣體。本征半導體——化學成分純凈的半導體晶體。制造半導體器件的半導體材料的純度要達到99.9999999%，常稱為“九個9”。本征半導體和雜質半導體

這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)，也稱熱激發(fā)。

當溫度升高或受到光的照射時，束縛電子能量增高，有的電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導電，成為自由電子。自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴

自由電子產(chǎn)生的同時，在其原來的共價鍵中就出現(xiàn)了一個空位，稱為空穴。

可見本征激發(fā)同時產(chǎn)生電子空穴對。外加能量越高（溫度越高），產(chǎn)生的電子空穴對越多。與本征激發(fā)相反的現(xiàn)象—復合在一定溫度下，本征激發(fā)和復合同時進行，達到動態(tài)平衡。電子空穴對的濃度一定。常溫300K時：電子空穴對的濃度硅：鍺：自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴電子空穴對1.當半導體處于熱力學溫度0K時，半導體中沒有自由電子,所有的價電子都被共價鍵緊緊束縛在共價鍵中，不會成為自由電子，因此本征半導體的導電能力很弱，接近絕緣體。

2.當溫度升高或受到光的照射時，價電子能量增高，有極少數(shù)的價電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導電，成為自由電子。3.自由電子產(chǎn)生的同時，在其原來的共價鍵中就出現(xiàn)了一個空位，原子的電中性被破壞，呈現(xiàn)出正電性，其正電量與電子的負電量相等，人們常稱呈現(xiàn)正電性的這個空位為空穴?？昭ㄟ\動相當于正電荷的運動

這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)，也稱熱激發(fā)。本征半導體的導電機理+4+4+4+4本征半導體的導電機理自由電子空穴束縛電子

可見因熱激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時成對出現(xiàn)的，稱為電子空穴對。游離的部分自由電子也可能回到空穴中去，稱為復合，如圖所示。激發(fā)復合本征激發(fā)和復合的過程

本征激發(fā)與復合本征半導體的導電機理自由電子帶負電荷電子流載流子空穴帶正電荷空穴流空穴在晶格中的移動自由電子帶負電荷電子流+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由電子E＋－＋總電流載流子空穴帶正電荷空穴流本征半導體的導電性取決于外加能量：溫度變化，導電性變化；光照變化，導電性變化。導電機制：

在半導體中，同時存在著電子導電和空穴導電，這是半導體導電方式的最大特點，也是半導體和金屬在導電原理上的本質差別。

當半導體兩端加上外電壓時,半導體中將出現(xiàn)兩部分電流:1、自由電子作定向運動所形成的電子電流,2、應被原子核束縛的價電子(注意,不是自由電子）遞補空穴所形成的空穴電流。

自由電子和空穴都成為載流子。

本征半導體中的自由電子和空穴總是成對出現(xiàn)的，同時又不斷地復合。在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生和復合達到動態(tài)平衡，于是半導體中的載流子（自由電子和空穴）邊維持一定數(shù)目。溫度越高，載流子數(shù)目越多，導電性能也就越好。所以，溫度對半導體器件性能的影響很大。本征半導體的導電機理

Si

Si

Si

Sip+多余電子磷原子在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€電子變?yōu)檎x子

Si

Si

Si

SiB–硼原子接受一個電子變?yōu)樨撾x子空穴雜質半導體：摻入少量雜質的半導體下一節(jié)上一頁下一頁返回多余電子磷原子硅原子多數(shù)載流子——自由電子少數(shù)載流子——空穴++++++++++++N型半導體施主離子自由電子電子空穴對1.N型半導體

在本征半導體中摻入三價雜質元素，如硼、鎵等?？昭ㄅ鹪庸柙佣鄶?shù)載流子——空穴少數(shù)載流子——自由電子－－－－－－－－－－－－P型半導體受主離子空穴電子空穴對2.P型半導體雜質半導體的示意圖++++++++++++N型半導體多子—電子少子—空穴－－－－－－－－－－－－P型半導體多子—空穴少子—電子少子濃度——與溫度有關多子濃度——與溫度無關總結1、N型半導體中電子是多子，其中大部分是摻雜提供的電子，本征半導體中受激發(fā)產(chǎn)生的電子只占少數(shù)。N型半導體中空穴是少子，少子的移動也能形成電流，由于數(shù)量的關系，起導電作用的主要是多子。近似認為多子與雜質濃度相等。2、P型半導體中空穴是多子，電子是少子。下一節(jié)上一頁下一頁返回N型半導體（電子型半導體）形成：向本征半導體中摻入少量的5價元素特點：（a）含有大量的電子——多數(shù)載流子

（b）含有少量的空穴——少數(shù)載流子無論N型或P型半導體都是中性的，對外不顯電性。P型半導體（空穴型半導體）形成：向本征半導體中摻入少量的3價元素特點：（a）含有大量的空穴——多數(shù)載流子

（b）含有少量的電子——少數(shù)載流子漂移運動：兩種載流子（電子和空穴）在電場的作用下產(chǎn)生的運動。其運動產(chǎn)生的電流方向一致。擴散運動：由于載流子濃度的差異，而形成濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域擴散，產(chǎn)生擴散運動。載流子的運動內(nèi)電場E因多子濃度差形成內(nèi)電場多子的擴散空間電荷區(qū)

阻止多子擴散，促使少子漂移。PN結合空間電荷區(qū)多子擴散電流少子漂移電流耗盡層

1.PN結的形成

§1-2PN結少子飄移補充耗盡層失去的多子，耗盡層窄，E多子擴散

又失去多子，耗盡層寬，E內(nèi)電場E多子擴散電流少子漂移電流耗盡層動態(tài)平衡：擴散電流＝漂移電流總電流＝0勢壘UO硅0.5V鍺0.1V

因濃度差

多子的擴散運動由雜質離子形成空間電荷區(qū)

空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場

內(nèi)電場促使少子漂移

內(nèi)電場阻止多子擴散

PN結的形成過程當漂移運動與擴散運動達到動態(tài)平衡時，空間電荷區(qū)便穩(wěn)定下來，PN結形成。1、空間電荷區(qū)中沒有載流子，所以電阻率很高?！昂谋M層”2、空間電荷區(qū)中內(nèi)電場阻礙P中的空穴、N中的電子（都是多子）向對方運動（擴散運動）?！白钃鯇印?、空間電荷區(qū)中內(nèi)電場推動P中的電子和N中的空穴（都是少子）向對方運動（漂移運動）。請注意2.PN結的單向導電性(1)加正向電壓（正偏）——電源正極接P區(qū)，負極接N區(qū)

外電場的方向與內(nèi)電場方向相反。

外電場削弱內(nèi)電場→耗盡層變窄→擴散運動＞漂移運動→多子擴散形成正向電流IF正向電流(2)加反向電壓——電源正極接N區(qū)，負極接P區(qū)

外電場的方向與內(nèi)電場方向相同。

外電場加強內(nèi)電場→耗盡層變寬→漂移運動＞擴散運動→少子漂移形成反向電流IRPN

在一定的溫度下，由本征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度是一定的，故IR基本上與外加反壓的大小無關，所以稱為反向飽和電流。但IR與溫度有關。

PN結加正向電壓時，具有較大的正向擴散電流，呈現(xiàn)低電阻，PN結導通；

PN結加反向電壓時，具有很小的反向漂移電流，呈現(xiàn)高電阻，PN結截止。

由此可以得出結論：PN結具有單向導電性。3.PN結的伏安特性曲線及表達式

根據(jù)理論推導，PN結的伏安特性曲線如圖正偏IF（多子擴散）IR（少子漂移）反偏反向飽和電流反向擊穿電壓反向擊穿熱擊穿——燒壞PN結電擊穿——可逆

根據(jù)理論分析：u為PN結兩端的電壓降i為流過PN結的電流IS為反向飽和電流UT=kT/q

，稱為溫度的電壓當量其中k為玻耳茲曼常數(shù)

1.38×10－23q

為電子電荷量1.6×10－9T為熱力學溫度，對于室溫（相當T=300K）則有UT=26mV。當u>0u>>UT時當u<0|u|>>|UT

|時4.PN結的電容效應

當外加電壓發(fā)生變化時，耗盡層的寬度要相應地隨之改變，即PN結中存儲的電荷量要隨之變化，就像電容充放電一樣。

(1)勢壘電容CB(2)擴散電容CD

當外加正向電壓不同時，PN結兩側堆積的少子的數(shù)量及濃度梯度也不同，這就相當電容的充放電過程。電容效應在交流信號作用下才會明顯表現(xiàn)出來極間電容（結電容）

1.在雜質半導體中多子的數(shù)量與

（a.摻雜濃度、b.溫度）有關。

2.在雜質半導體中少子的數(shù)量與（a.摻雜濃度、b.溫度）有關。

3.當溫度升高時，少子的數(shù)量（a.減少、b.不變、c.增多）。abc

4.在外加電壓(電場)的作用下，P型半導體中的電流主要是

，N型半導體中的電流主要是。（a.電子電流、b.空穴電流）ba5、PN結的形成過程、主要特性、主要特性的描述方式

二極管=PN結+管殼+引線NP結構符號陽極+陰極-

§1-3半導體二極管

二極管=一個PN結+管殼+引線NP結構符號陽極+陰極-半導體二極管

的幾種常用結構二極管的一般符號

二極管的符號發(fā)光二極管

穩(wěn)壓二極管

光電二極管

變?nèi)荻O管

隧道二極管

溫度效應二極管

to雙向擊穿二極管

磁敏二極管

體效應二極管

雙向二極管

交流開關二極管

二極管按結構分三大類：(1)點接觸型二極管PN結面積小，結電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。(3)平面型二極管

用于集成電路制造工藝中。PN結面積可大可小，用于高頻整流和開關電路中。(2)面接觸型二極管

PN結面積大，用于工頻大電流整流電路。半導體二極管的型號國家標準對半導體器件型號的命名舉例如下：2AP9用數(shù)字代表同類器件的不同規(guī)格。代表器件的類型，P為普通管，Z為整流管，K為開關管。代表器件的材料，A為N型Ge，B為P型G，C為N型Si，D為P型Si。2代表二極管，3代表三極管。半導體二極管圖片二極管的命名我國國產(chǎn)半導體器件的命名方法采用國家GB249-74標準。二極管的命名二極管的檢測與判別

一、判別方法：

識別法：通過二極管管殼上的符號、標志來識別.例如有標記的一端一般為N極.檢測法：用萬用表的歐姆檔，量程為R×100Ω或R×1kΩ檔測量其正反向電阻（一般不用R×1Ω檔，因為電流太大；而R×10kΩ檔的電壓太高，管子有被擊穿的危險）.二極管的檢測與判別二極管的檢測與判別二、檢測法判別步驟（1）二極管好壞的判別

若測得的反向電阻很大（幾百千歐以上），正向電阻很?。◣浊W以下），表明二極管性能良好。若測得的反向電阻和正向電阻都很小，表明二極管短路，已損壞。若測得的反向電阻和正向電阻都很大，表明二極管斷路，已損壞。二極管的檢測與判別（2）二極管正、負極性的判斷

將萬用表紅、黑表筆分別接二極管的兩個電極，若測得的電阻值很小（幾千歐以下），則黑表筆所接電極為二極管正極，紅表筆所接電極為二極管的負極；若測得的阻值很大（幾百千歐以上），則黑表筆所接電極為二極管負極，紅表筆所接電極為二極管的正極。

半導體二極管的V—A特性曲線

硅：0.5V

鍺：

0.1V(1)正向特性導通壓降反向飽和電流(2)反向特性死區(qū)電壓擊穿電壓UBR實驗曲線：uEiVmAuEiVuA鍺硅：0.7V鍺：0.3V伏安特性(與PN結一樣，具有單向導電性)UI死區(qū)（開啟UON）電壓硅管0.5V,鍺管0.1V。導通電壓降:硅管0.6~0.8V,鍺管0.1~0.3V。反向擊穿電壓U(BR)

死區(qū)電壓正向反向外電場不足以克服內(nèi)電場,電流很小外電場不足以克服內(nèi)電場,電流很小(1)正向特性uEiVmA(2)反向特性uEiVuA特點：非線性PN–+PN+–UI死區(qū)電壓硅管0.5V,鍺管0.1V。導通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.1~0.3V。反向擊穿電壓U(BR)

死區(qū)電壓正向反向當外加電壓大于死區(qū)電壓內(nèi)電場被大大減削弱,電流增加很快。UI死區(qū)電壓硅管0.5V,鍺管0.1V。導通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓U(BR)

死區(qū)電壓反向

由于少子的漂移運動形成很小的反向電流,且U<U(BR)在內(nèi),其大小基恒定,稱反向飽和電流,其隨溫度變化很大。UI死區(qū)電壓硅管0.5V,鍺管0.1V。導通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓U(BR)

死區(qū)電壓反向當U>U(BR)時,其反向電流突然增大,反向擊穿。二極管的伏安特性溫度對二極管伏安特性的影響在環(huán)境溫度升高時，二極管的正向特性將？？移，反向特性將？？移。二極管的特性對溫度很敏感，具有負溫度系數(shù)。–50I/mAU

/V0.20.4–2551015–0.01–0.020溫度增加

二極管的主要參數(shù)

(1)最大整流電流IF——二極管長期連續(xù)工作時，允許通過二極管的最大整流電流的平均值。(2)反向擊穿電壓UBR———

二極管反向電流急劇增加時對應的反向電壓值稱為反向擊穿電壓UBR。

(3)反向電流IR——

在室溫下，在規(guī)定的反向電壓下的反向電流值。硅二極管的反向電流一般在納安(nA)級；鍺二極管在微安(A)級。主要參數(shù)1）最大整流電流IF二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。2）最高反向工作電壓UR3）反向電流IR指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向導電性差，因此反向電流越小越好。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要大幾十到幾百倍。4)最高工作頻率fM

在實際應用中，應根據(jù)管子所用的場合，按其所承受的最高反向電壓、最大正向平均電流、工作頻率、環(huán)境溫度等條件，選擇滿足要求的二極管。二極管的單向導電性1.二極管加正向電壓（正向偏置，陽極接正、陰極接負）時，二極管處于正向導通狀態(tài)，二極管正向電阻較小，正向電流較大。2.二極管加反向電壓（反向偏置，陽極接負、陰極接正）時，二極管處于反向截止狀態(tài)，二極管反向電阻較大，反向電流很小。

3.外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向導電性。4.二極管的反向電流受溫度的影響，溫度愈高反向電流愈大。PN–+PN+–總結

二極管的等效電路

1.

將伏安特性折線化理想二極管近似分析中最常用理想開關導通時UD＝0截止時IS＝0導通時UD＝Uon截止時IS＝0導通時i與u成線性關系應根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路！理想模型恒壓降模型折線模型Q越高，rd越小。

當二極管在靜態(tài)基礎上有一動態(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。ui=0時直流電源作用小信號作用靜態(tài)電流2.

微變等效電路(低頻交流小信號作用下的等效電路)

二極管電路分析舉例定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)導通截止否則，正向管壓降硅0.6~0.8V鍺0.1~0.3V

分析方法：將二極管斷開，分析二極管兩端電位的高低或所加電壓UD的正負極性。若V陽

>V陰或UD為正(正向偏置)，二極管導通若V陽

<V陰或UD為負(反向偏置)，二極管截止

若二極管是理想的，正向導通時正向管壓降為零，反向截止時二極管相當于斷開。電路如圖，求：UAB

解：V陽

=－6V，例1：

取B點作參考點，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。

在這里，二極管起鉗位作用。D6V12V3kBAUAB+–

二極管的鉗位作用是指利用二極管正向導通壓降相對穩(wěn)定，且數(shù)值較小(有時可近似為零)的特點，來限制電路中某點的電位。V陽>V陰，二極管導通。1、若忽略二極管壓降，二極管可看作短路，UAB=－6V。2、若考慮二極管壓降，UAB低于－6V一個管壓降，為－6.3Ｖ或－6.7V。V陰=－12V，兩個二極管的陰極接在一起取B點作參考點，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。解：1、V1陽

=－6V，V2陽=0V，V1陰

=V2陰=－12VUD1=？V，UD2=？V.二極管都導通？截止？，UAB=?例2:D1承受反向電壓為－6V流過D2

的電流為求：UAB

在這里，D2起鉗位作用，D1起隔離作用。

BD16V12V3kAD2UAB+–2、∵

UD2>UD1

∴D2優(yōu)先導通，D1截止。解：理想模型：

，加在二極管陽極的電位高于加在二極管陰極的電位，二極管導通。例3電路如圖所示，，。試分別用理想模型和恒壓降模型，求解電路的和的值。

，加在二極管陽極的電位高于加在二極管陰極的電位，二極管導通。解：恒壓降模型：例4電路如圖所示，假設圖中的二極管是理想的，試判斷二極管是否導通，并求出相應的輸出電壓。解：①二極管D導通，輸出電壓。②二極管D截止，輸出電壓。b.V＝5V時，判斷出二極管D導通,直流電流為c.V=10V時，1.V＝2V、5V、10V時二極管中的直流電流各為多少？a.V＝2V時，判斷出二極管D導通,直流電流為二極管導通電壓UD

為0.6V,UT=26mV

二極管的模型及近似分析計算例：IR10VE1kΩD—非線性器件iuRLC—線性器件二極管的模型DU串聯(lián)電壓源模型UD二極管的導通壓降。硅管0.7V；鍺管0.3V。理想二極管模型正偏反偏導通壓降二極管的V—A特性二極管的近似分析計算IR10VE1kΩIR10VE1kΩ例：串聯(lián)電壓源模型測量值9.32mA相對誤差理想二極管模型RI10VE1kΩ相對誤差0.7V

例：二極管構成的限幅電路如圖所示，R＝1kΩ，UREF=2V，輸入信號為ui。

(1)若ui為4V的直流信號，分別采用理想二極管模型、理想二極管串聯(lián)電壓源模型計算電流I和輸出電壓uo解：（1）采用理想模型分析。

采用理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析。（2如果ui為幅度±4V的交流三角波，波形如圖（b）所示，分別采用理想二極管模型和理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析電路并畫出相應的輸出電壓波形。解：①采用理想二極管模型分析。波形如圖所示。0-4V4Vuit2V2Vuot02.7Vuot0-4V4Vuit2.7V②采用理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析，波形如圖所示。

若輸入電壓的有效值為20mV，f=1kHz的正弦波，則上述各種情況下二極管中的交流電流的有效值各為多少？a.V＝2V，ID≈2.8mAb.V＝5V，ID≈8.8mAc.V＝10V，ID≈18.8mA在伏安特性上，Q點越高，二極管的動態(tài)電阻越??！二極管基本應用電路二極管在低頻和高頻以及數(shù)字電路均有廣泛的應用。以下主要介紹二極管在低頻電路的幾種應用。二極管幾種基本應用整流電路限幅電路電平選擇電路（1）工作原理u2的正半周，D導通，A→D→RL→B，uO=u2

。u2的負半周，D截止，承受反向電壓，為u2；uO=0。基本應用電路1、整流電路

整流電路是利用二極管的單向導電作用，將交流電變成直流電的電路。半波整流電路改變電路及二極管的接入方式,可得不同波形?；緫秒娐啡ㄕ麟娐?/p>

牢記全波整流電路下列2個電路特征：（1）一組全波整流電路中使用兩只整流二極管；（2）電源變壓器次級線圈必須有中心抽頭。⒉二極管限幅電路又稱為：“削波電路”,能夠把輸入電壓變化范圍加以限制，常用于波形變換和整形。例：二極管構成的限幅電路如圖所示，R＝1kΩ，UREF=2V，輸入信號為ui。

(1)若ui為4V的直流信號，分別采用理想二極管模型、理想二極管串聯(lián)電壓源模型計算電流I和輸出電壓uo解：（1）采用理想模型分析。

采用理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析。（2）如果ui為幅度±4V的交流三角波，波形如圖（b）所示，分別采用理想二極管模型和理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析電路并畫出相應的輸出電壓波形。解：①采用理想二極管模型分析。波形如圖所示。0-4V4Vuit2V2Vuot02.7Vuot0-4V4Vuit2.7V

②采用理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析，波形如圖所示。(二極管陽極電位)ui<8V，已知：二極管是理想的，試畫出uo

波形。8V例：二極管的用途：

整流、檢波、限幅、鉗位、開關、元件保護、溫度補償?shù)取i18V參考點二極管陰極電位為8VD8VRuoui++––二極管D截止，可看作開路,uo=ui.(二極管陽極電位)ui>8V，二極管D導通，可看作短路,uo=8V二極管限幅電路及波形（圖）2.7V例2：⒊二極管電平選擇電路能夠從多路輸入信號中選出最低電平或最高電平的電路稱為電平選擇電路。二極管電平選擇電路（圖）1、輸入u1、u2，加入方波信號,二極管的導通電壓UON=0.7v2、E為電源，為5V電壓。3、看輸出u0的變化情況以上為低電平選擇電路。

特殊二極管硅穩(wěn)壓二極管光電二極管和光電池發(fā)光二極管100

穩(wěn)壓管是特殊的面接觸型半導體硅二極管,其反向擊穿是可逆的,且反向電壓較穩(wěn)定。

穩(wěn)壓二極管及其應用電路穩(wěn)壓二極管正是利用PN結的“反向擊穿特性”。穩(wěn)壓二極管可用于限幅和穩(wěn)壓。

穩(wěn)壓二極管

穩(wěn)壓二極管是一種特殊工藝制造的結面型硅二極管,通常工作在反向擊穿狀態(tài).

V-I特性和符號當穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿狀態(tài)下,工作電流IZ在Izmax和Izmin之間變化時,其兩端電壓近似為常數(shù)穩(wěn)定電壓穩(wěn)壓二極管

穩(wěn)壓二極管是應用在反向擊穿區(qū)的特殊二極管正向同二極管反偏電壓≥UZ

反向擊穿＋UZ－限流電阻103穩(wěn)壓二極管符號及其伏安特性曲線穩(wěn)壓誤差曲線越陡，電壓越穩(wěn)定。-+

IZminiZ

/mAuZ/VOUZ

IZmaxUZIZIZ穩(wěn)壓二極管的特性工作條件：反向擊穿正向同二極管穩(wěn)定電壓雙向穩(wěn)壓管符號（圖）-+

當穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿狀態(tài)下,工作電流IZ在Izmax和Izmin之間變化時,其兩端電壓近似為常數(shù).穩(wěn)壓管應與負載電阻并聯(lián)。應采取限流措施，以防熱擊穿。外加電源正極接N區(qū)，負極接P區(qū)。使用注意

穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓管的主要參數(shù)（1）穩(wěn)定電壓UZ（2）最小穩(wěn)定電流IZmin（3）最大穩(wěn)定電流IZmax（4）額定功耗PZ（5）動態(tài)電阻rZ（6）溫度系數(shù)αz穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)（1）穩(wěn)定電壓UZ（2）電壓溫度系數(shù)（%/℃）穩(wěn)壓值受溫度變化影響的系數(shù)。（3）動態(tài)電阻（4）穩(wěn)定電流IZ（5）最大允許功耗

穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)

(1)穩(wěn)定電壓UZ——(2)動態(tài)電阻rZ

——

在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流IZ下，所對應的反向工作電壓。

rZ=U

/I

rZ愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。

(3)最小穩(wěn)定工作電流IZmin——

保證穩(wěn)壓管擊穿所對應的電流，若IZ＜IZmin則不能穩(wěn)壓。

(4)最大穩(wěn)定工作電流IZmax——

超過Izmax穩(wěn)壓管會因功耗過大而燒壞。穩(wěn)壓過程-ˉˉˉ?ˉ?ˉ?RLIZ+uCCUOuRRLUOIZURUO穩(wěn)壓電路分析是依靠R上電壓變化進行調(diào)節(jié)。對限流電阻R要合理選擇Rmax要使Uz還能工作，Rmin不能使IZ太大，以免燒毀。對限流電阻R要合理選擇,計算見書介紹。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓管的應用

常用的并聯(lián)型穩(wěn)壓電路:如:ui↑→uo↑→IZ↑→I↑（=IZ+IL）→uR↑→uo（=ui－uR）基本不變同理，當ui一定，RL發(fā)生變化時，穩(wěn)壓管兩端的電壓仍然基本保持不變,從而起到穩(wěn)壓作用.光電二極管和光電池

一、光電二極管

光電二極管又稱光敏二極管，可將光信號轉換成電信號.它工作在反偏狀態(tài),反向電流與照度成正比.光電二極管和光電池

光電二極管的簡單使用

光電二極管和光電池

二、光電池

硅光電池是一種將光能直接轉換成電能的半導體器件，又叫太陽能電池。

光電池控制電路當光電池PC1、PC2受到光照射而產(chǎn)生電勢時，單向晶閘管SK導通，若開關K1合，則此時便有9V直流電壓加于負載上。

發(fā)光二極管一、發(fā)光二極管

發(fā)光二極管LED是一種將電能轉換成光能的特殊二極管,常用作顯示器件。發(fā)光二極管的代表符號

發(fā)光二極管

發(fā)光二極管應用電路（一）

發(fā)光二極管

發(fā)光二極管應用電路（二

）

發(fā)光二極管具有電→光轉換的性能.可見光有紅、黃、綠、藍、紫等。發(fā)光亮度與工作電流成比例。可用于各種指示燈、七段數(shù)碼燈等。點式LED字段式LED點陣式LED光柱式LEDLED的類型

顯示器件的類型VFD熒光顯示器PDP等離子顯示器ECD電致變色顯示器EPD電泳顯示器PLZT鐵電陶瓷顯示器LED(LightEmittingdiode)發(fā)光二極管LCD(LiquidCrystalDisplay)液晶顯示器符號光的顏色視發(fā)光