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文檔簡介
二、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?.外加正向電壓(正向偏置)P區(qū)N區(qū)內(nèi)電場+
UR外電場外電場使多子向PN結(jié)移動,中和部分離子使空間電荷區(qū)變窄。IF限流電阻擴散運動加強形成正向電流IF。IF=I多子
I少子
I多子2.外加反向電壓(反向偏置)P
區(qū)N
區(qū)
+UR內(nèi)電場外電場外電場使少子背離PN結(jié)移動,空間電荷區(qū)變寬。IRPN結(jié)的單向?qū)щ娦裕赫珜ǎ市‰娮?,電流較大;反偏截止,電阻很大,電流近似為零。漂移運動加強形成反向電流IRIR=I少子
0正偏反偏二、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?.外加正向電壓(正向偏置)P區(qū)13、PN結(jié)單向?qū)щ姷臄?shù)學表達式反向飽和電流溫度的電壓當量電子電量玻爾茲曼常數(shù)當T=300(27
C):UT
=26mV3、PN結(jié)單向?qū)щ姷臄?shù)學表達式溫度的電子電量玻爾茲曼常數(shù)當21.2二極管及其應用1.2.1二極管的結(jié)構(gòu)1.2.2二極管的伏安特性1.2.3二極管的主要參數(shù)1.2二極管及其應用1.2.1二極管的結(jié)構(gòu)1.2.231.2.1半導體二極管的結(jié)構(gòu)和類型構(gòu)成:PN結(jié)+引線+管殼=二極管(Diode)符號:正極負極分類:按材料分硅二極管鍺二極管按結(jié)構(gòu)分點接觸型面接觸型點接觸型正極引線觸絲N型鍺片外殼負極引線負極引線
面接觸型N型鍺PN結(jié)
正極引線鋁合金小球底座金銻合金平面型正極
引線負極
引線集成電路中平面型PNP型支持襯底1.2.1半導體二極管的結(jié)構(gòu)和類型構(gòu)成:PN結(jié)+引4二極管伏安特性ppt課件51.2.2二極管的伏安特性一、PN結(jié)的伏安方程反向飽和電流溫度的電壓當量電子電量玻爾茲曼常數(shù)當T=300(27
C):UT
=26mV1.2.2二極管的伏安特性一、PN結(jié)的伏安方程溫度的電6二、二極管的伏安特性OuD/ViD/mA正向特性UthUD(on)
死區(qū)電壓iD
=0Uth=
0.5V
0.1V(硅管)(鍺管)U
UthiD急劇上升0
U
Uth
UD(on)
=(0.6
0.8)V硅管0.7V(0.1
0.3)V鍺管0.2V反向特性ISU(BR)反向擊穿U(BR)
U
0iD=IS<0.1
A(硅)幾十
A
(鍺)U<
U(BR)反向電流急劇增大(反向擊穿)導通電壓二、二極管的伏安特性OuD/ViD/mA正向特性Uth7反向擊穿類型:電擊穿熱擊穿反向擊穿原因:齊納擊穿:(Zener)反向電場太強,將電子強行拉出共價鍵。
(擊穿電壓<6V,負溫度系數(shù))雪崩擊穿:反向電場使電子加速,動能增大,撞擊使自由電子數(shù)突增?!狿N結(jié)未損壞,斷電即恢復?!狿N結(jié)燒毀。(擊穿電壓>6V,正溫度系數(shù))擊穿電壓在6V左右時,溫度系數(shù)趨近零。反向擊穿類型:電擊穿熱擊穿反向擊穿原因:齊納擊穿:反向電場8硅管的伏安特性鍺管的伏安特性604020–0.02–0.0400.40.8–25–50iD
/mAuD/ViD
/mAuD
/V0.20.4–25–5051015–0.01–0.020結(jié)論:鍺管比硅管易導通,硅管比鍺管反向飽和電流小得多,所以硅管的單向?qū)щ娦院蜏囟确€(wěn)定性較好硅管的伏安特性鍺管的伏安特性604020–0.02–0.9溫度對二極管特性的影響604020–0.0200.4–25–50iD
/mAuD/V20C90CT升高時,由本征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度增加,導致PN結(jié)內(nèi)建電位差UB減小。UD(on)以(2
2.5)mV/
C下降思考:為什么溫度過高,將導致PN結(jié)失效?溫度對二極管特性的影響604020–0.0200.4–25101.2.3二極管的主要參數(shù)1.
IF—最大整流電流(最大正向平均電流)2.
URM—最高反向工作電壓,為U(BR)/23.
IR
—反向電流(越小單向?qū)щ娦栽胶?4.
fM—最高工作頻率(超過時單向?qū)щ娦宰儾?iDuDU(BR)IFURMO1.2.3二極管的主要參數(shù)1.IF—最大整流電流(11影響工作頻率的原因—PN結(jié)的電容效應
結(jié)論:1.低頻時,因結(jié)電容很小,對PN結(jié)影響很小。高頻時,因容抗變小,使結(jié)電容分流,導致單向?qū)щ娦宰儾睢?.結(jié)面積小時結(jié)電容小,工作頻率高。影響工作頻率的原因—PN結(jié)的電容效應121.3二極管電路的分析方法1.3.1理想二極管及二極管特性的折線近似*1.3.2圖解法和微變等效電路法1.3二極管電路的1.3.1理想二極管及二極管特性的折131.3.1理想二極管及二極管特性的折線近似一、理想二極管特性uDiD符號及等效模型SS正偏導通,uD=0;反偏截止,iD=0U(BR)=
二、二極管的恒壓降模型uDiDUD(on)uD=UD(on)0.7V(Si)0.2V(Ge)UD(on)三、二極管的折線近似模型uDiDUD(on)
U
I斜率1/rDrDUD(on)1.3.1理想二極管及二極管特性的折線近似一、理想二極管14UD(on)例1.3.1硅二極管,R=2k
,分別用二極管理想模型和恒壓降模型求出VDD=2V和VDD=10V時IO和UO的值。UOVDDIORUOVDDIOR[解]VDD=2V
理想IO=VDD/R=2/2
=1(mA)UO=VDD=2V恒壓降UO=VDD–UD(on)=2
0.7=1.3(V)IO=UO/R=1.3/2
=0.65(mA)VDD=10V
理想UO=VDD=10VIO=VDD/R=10/2
=5(mA)恒壓降UO=10
0.7=9.3(V)IO=9.3/2=4.65(mA)UOVDDIORVDD大,
采用理想模型VDD小,
采用恒壓降模型UD(on)例1.3.1硅二極管,R=2k,15例1.3.2
試求電路中電流I1、I2、IO和輸出電壓UO的值。解:假設二極管斷開UP=15VUP>UN二極管導通等效為0.7V的恒壓源UO=VDD1
UD(on)=15
0.7=14.3(V)IO=UO/RL=14.3/3
=4.8(mA)I2=(UO
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