模電半導(dǎo)體二極管課件

第二節(jié)半導(dǎo)體二極管PN結(jié)及其單向?qū)щ娦远O管的伏安特性二極管的主要參數(shù)穩(wěn)壓管總目錄下頁-++++++++++++-----------PN1.PN結(jié)中載流子的運動-++++++++++++-----------空間電荷區(qū)內(nèi)電場UD又稱耗盡層，即PN結(jié)。最終擴散(diffusion)運動與漂移(drift)運動達到動態(tài)平衡，PN結(jié)中總電流為零。內(nèi)電場又稱阻擋層，阻止擴散運動，卻有利于漂移運動。硅約為（0.6~0.8）V鍺約為（0.2~0.3）V一、PN結(jié)及其單向?qū)щ娦詳U散漂移下頁上頁首頁NP-++++++++++++-----------RV正向電流外電場削弱了內(nèi)電場有利于擴散運動，不利于漂移運動。空間電荷區(qū)變窄2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦约诱螂妷?-U耗盡層內(nèi)電場UD-U外電場I稱為正向接法或正向偏置（簡稱正偏，forwardbias)PN結(jié)處于正向?qū)?on)狀態(tài)，正向等效電阻較小。下頁上頁首頁二、二極管的伏安特性陽極從P區(qū)引出，陰極從N區(qū)引出。1.二極管的類型從材料分：硅二極管和鍺二極管。從管子的結(jié)構(gòu)分：對應(yīng)N區(qū)對應(yīng)P區(qū)點接觸型二極管，工作電流小，可在高頻下工作，適用于檢波和小功率的整流電路。面接觸型二極管，工作電流大，只能在較低頻率下工作，可用于整流。開關(guān)型二極管，在數(shù)字電路中作為開關(guān)管。

二極管的符號陽極anode陰極cathode下頁上頁首頁302010I/mAUD/V0.51.01.5201024-I/μАO正向特性死區(qū)電壓IsUBR反向特性+-UDI2.二極管的伏安特性下頁上頁首頁動畫當(dāng)正向電壓超過死區(qū)電壓后，二極管導(dǎo)通,電流與電壓關(guān)系近似指數(shù)關(guān)系。硅二極管為0.7V左右鍺二極管為0.2V左右死區(qū)電壓正向特性0.51.01.5102030U/VI/mA0

二極管正向特性曲線硅二極管為0.5V左右鍺二極管為0.1V左右死區(qū)電壓：導(dǎo)通壓降：正向特性下頁上頁首頁三、二極管的主要參數(shù)最大整流電流IF指二極管長期運行時，允許通過管子的最大正向平均電流。IF的數(shù)值是由二極管允許的溫升所限定。

最高反向工作電壓UR工作時加在二極管兩端的反向電壓不得超過此值，否則二極管可能被擊穿。為了留有余地，通常將擊穿電壓UBR的一半定為UR

。下頁上頁首頁室溫條件下，在二極管兩端加上規(guī)定的反向電壓時，流過管子的反向電流。通常希望IR值愈小愈好。IR受溫度的影響很大。

最高工作頻率fMfM值主要決定于PN結(jié)結(jié)電容的大小。結(jié)電容愈大，則二極管允許的最高工作頻率愈低。下頁上頁反向電流IR首頁二極管除了具有單向?qū)щ娦砸酝?，還具有一定的電容效應(yīng)。勢壘電容Cb由PN結(jié)的空間電荷區(qū)形成，又稱結(jié)電容，反向偏置時起主要作用。擴散電容Cd由多數(shù)載流子在擴散過程中的積累引起，正向偏置時起主要作用。下頁上頁首頁[例1.2.2]理想二極管可用作開關(guān)。VVDVSVVDVS正向偏置，相當(dāng)于開關(guān)閉合。反向偏置，相當(dāng)于開關(guān)斷開。下頁上頁首頁四、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管是一種面接觸型二極管，與二極管不同之處：1.采用特殊工藝，擊穿狀態(tài)不致?lián)p壞；2.擊穿是可逆的。符號及特性曲線如下圖所示：ΔUΔI+-IUO

穩(wěn)壓管的伏安特性和符號ΔUΔI值很小有穩(wěn)壓特性陰極陽極下頁上頁首頁1.穩(wěn)定電壓UZ：穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)時的工作電壓。2.穩(wěn)定電流IZ

：穩(wěn)壓管正常工作時的參考電流。3.動態(tài)內(nèi)阻rZ

：穩(wěn)壓管兩端電壓和電流的變化量之比。

rZ=ΔU/ΔI4.電壓的溫度系數(shù)αU：穩(wěn)壓管電流不變時，環(huán)境溫度對穩(wěn)定電壓的影響。5.額定功耗PZ

：電流流過穩(wěn)壓管時消耗的功率。主要參數(shù)：下頁上頁首頁[例1.2.3]電路如圖所示，已知UImax=15V，UImin=10VIZmax=50mA，IZmin=5mA，RLmax=1kΩ，RLmin=600ΩUZ=6V,

對應(yīng)ΔUZ=0.3V。求rZ，選擇限流電阻RO下頁上頁首頁UORLVDZRUIIRIOIZ++--+-UZ解：IZ=IR

-IO=UI-UZR-UZRLIZmax＞UImax-UZR-UZRLmaxIZmin

＜UImin-UZR-UZRLminrZ

=ΔIZΔUZ=6.7Ω15

-

650

+61kΩ=161ΩR＞R＜10

-

65

+60.6kΩ=267ΩΔIZ=IZmax-IZmin=45mA下頁上頁首頁UORLVDZRUIIRIOIZ++--+-UZ+-VD1VD2U+-U+-U+-UVD1VD2VD1VD2VD1VD2[例1.2.4]有兩個穩(wěn)壓管

VD1和

VD2，它們的穩(wěn)壓值為UZ1=6V，UZ2=8V，正向?qū)▔航稻鶠?/p>

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