md03-半導(dǎo)體二極管課件

第3次課半導(dǎo)體二極管主要內(nèi)容二極管的結(jié)構(gòu)二極管的分類二極管的特性二極管的主要參數(shù)二極管電路的分析穩(wěn)壓二極管目的要求了解二極管的結(jié)構(gòu)及分類掌握二極管的特性及其應(yīng)用理解二極管的主要參數(shù)重點(diǎn)：二極管的外特性及其應(yīng)用將PN結(jié)封裝在塑料、玻璃或金屬外殼里，再?gòu)腜區(qū)和N區(qū)分別焊出兩根引線作陽(yáng)、陰極。一、二極管的結(jié)構(gòu)符號(hào)一、二極管的結(jié)構(gòu)二、二極管的類型按材料分硅二極管鍺二極管按結(jié)構(gòu)分點(diǎn)接觸型二極管----不允許通過較大的電流，可在高頻下工作面接觸型二極管----結(jié)面積大，允許流過的電流大，但只能在較低頻率下工作按用途分整流二極管穩(wěn)壓二極管檢波二極管開關(guān)二極管發(fā)光二極管變?nèi)荻O管………三、二極管的特性伏安特性正向伏安特性反向伏安特性擊穿特性溫度特性電容特性1、伏安特性

流過二極管的電流與加在二極管兩端的電壓的關(guān)系曲線I=f(U)就是二極管的伏安特性。604020–0.002–0.00400.51.0–25–50I/mAU/V正向特性硅管的伏安特性擊穿電壓反向特性–50I/mAU

/V0.20.4–2551015–0.01–0.020鍺管的伏安特性死區(qū)電壓反向特性二極管加反向電壓，反向電流很小。當(dāng)電壓超過零點(diǎn)幾伏后，反向電流不隨電壓增加而增大，即飽和；擊穿——反向電壓繼續(xù)升高，大到一定數(shù)值時(shí)，反向電流會(huì)突然增大。反向擊穿電壓電擊穿可逆——擊穿并不意味管子損壞，若控制擊穿電流，電壓降低后，還可恢復(fù)正常。熱擊穿不可逆–0.02–0.040–25–50I/mAU/V反向飽和電流擊穿電壓U(BR)伏安特性表達(dá)式(二極管方程)其中，IS——反向飽和電流UT——溫度的電壓當(dāng)量；在常溫(300K)下，UT

26mV二極管加反向電壓，即U<0，且|U|

>>UT，則二極管加正向電壓，即U>0，且U>>UT

，則電流I與電壓U基本成指數(shù)關(guān)系。伏安特性總結(jié)二極管具有單向?qū)щ娦约诱螂妷簳r(shí)，導(dǎo)通，呈現(xiàn)很小的正向電阻，如同開關(guān)閉合加反向電壓時(shí)，截止，呈現(xiàn)很大的反向電阻，如同開關(guān)斷開應(yīng)用：整流二極管檢波二極管開關(guān)二極管二極管是非線性器件實(shí)踐：如何用萬(wàn)用表檢測(cè)二極管？–50I/mAU

/V0.20.4–2551015–0.01–0.020溫度升高時(shí)，反向飽和電流增大，正向電流也增大。溫度升高10℃，IS約增加1倍。

3、溫度特性應(yīng)用:溫度補(bǔ)償二極管

4、電容特性結(jié)電容CjCj=CD+CB應(yīng)用：變?nèi)荻O管最大整流電流IF

————二極管長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，允許通過的最大正向平均電流。最高反向工作電壓UR

————工作時(shí)允許加在二極管兩端的反向電壓值。通常將擊穿電壓UBR的一半定義為UR。反向電流IR最高工作頻率fM

————fM

值主要決定于PN結(jié)結(jié)電容的大小。結(jié)電容愈大，二極管允許的最高工作頻率愈低。四、二極管的主要參數(shù)例電路如圖所示，已知二極管的V-I特性曲線、電源VDD和電阻R，求二極管兩端電壓vD和流過二極管的電流iD。

1、圖解分析法解：由電路的KVL方程，可得即是一條斜率為-1/R的直線，稱為負(fù)載線

Q的坐標(biāo)值（VD，ID）即為所求，Q點(diǎn)稱為電路的工作點(diǎn)。VDDVDD/RVDIDQ負(fù)載線

2、二極管的簡(jiǎn)化模型（1）理想模型

（a）V-I特性（b）代表符號(hào)（c）正向偏置時(shí)的電路模型（d）反向偏置時(shí)的電路模型（2）恒壓降模型（a）V-I特性（b）電路模型

（3）折線模型（a）V-I特性（b）電路模型

2、二極管的簡(jiǎn)化模型（1）開關(guān)電路電路如圖所示，二極管為理想二極管，求A、O間的電壓值解：①判斷二極管導(dǎo)通情況則接D陽(yáng)極的電位為-6V，接陰極的電位為-12V。陽(yáng)極電位高于陰極電位，D接入時(shí)正向?qū)?。?dǎo)通后，D的壓降等于零，即A點(diǎn)的電位就是D陽(yáng)極的電位。所以，A、O間的電壓值為-6V。3、簡(jiǎn)化模型分析法舉例0V-6V-12V斷開D，以O(shè)為基準(zhǔn)電位，即O點(diǎn)為0V。②

計(jì)算思考：若電路含有多個(gè)二極管，怎么計(jì)算？3、簡(jiǎn)化模型分析法舉例（2）整流電路（a）電路圖（b）vs的波形（c）vo的波形（3）限幅電路

電路如圖(a)，R=1kΩ，VREF=3V，二極管為硅管。分別用理想模型

和恒壓降模型求解，當(dāng)vI=6sintV時(shí)，繪出相應(yīng)的輸出電壓vO的波形。3、簡(jiǎn)化模型分析法舉例理想模型恒壓降模型怎樣雙向限幅？符號(hào)六、穩(wěn)壓管伏安特性曲線穩(wěn)壓原理：在反向擊穿區(qū)，反向電流有一個(gè)比較大的變化時(shí)，管子兩端相應(yīng)的電壓變化量卻很小。I/mAU/VO+正向+反向UI工作區(qū)：反向擊穿區(qū)主要參數(shù)穩(wěn)定電壓UZ

————穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)時(shí)的穩(wěn)定工作電壓穩(wěn)定電流IZ————正常工作的參考電流。I<IZ時(shí)，管子的穩(wěn)壓性能差；

I>IZ，只要不超過額定功耗即可。動(dòng)態(tài)電阻電壓溫度系數(shù)額定功耗六、穩(wěn)壓管六、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管電路使用注意事項(xiàng)外加電