1、低频电子线路,山东大学 信息科学与工程学院刘志军,低频电子线路,2,回顾上节课,1.2 PN结与半导体二极管 PN结的形成 PN结的单向导电性 PN结电阻特性和电容特性 PN结击穿特性,低频电子线路,3,本节课内容,1.2.5 晶体二极管及其基本电路 1.2.6 二极管基本应用电路 1.2.7 其它二极管简介,低频电子线路,4,1.2.5 晶体二极管及其基本电路,二极管是基本的半导体器件。 二极管可以组成各种各样的电路形式。 二极管电路应用十分广泛。,低频电子线路,5,1、二极管工艺与类型, 结构和符号 二极管是由管芯(PN结)加电极引线和管壳制成。 结构示意和电路符号如图。,低频电子线路,6
2、,二极管结构示意及符号（图）,低频电子线路,7,工艺与类型,根据制作工艺不同分为：平面型二极管：适合整流，低频应用(结电容大) 面接触型二极管：适合整流，低频应用(结电容大) 点接触型二极管 ：适合检波，可高频应用(结电容小),低频电子线路,8,二极管类型图示,低频电子线路,9,二极管主要参数及特性曲线,参数是描述器件性能的技术指标。 特性曲线是描述器件性能的图形表示。,低频电子线路,10,主要参数,最大整流电流IF 最大反向工作电压VR 反向电流IR 最高工作频率fm 直流电阻和交流电阻,低频电子线路,11,最大整流电流IF,管子稳定工作时，所允许通过的最大正向平均电流。 使用时不应超过此值
3、（可加散热片）。,低频电子线路,12,最大反向工作电压 VR,指工作时允许所加最大反向电压。通常取击穿电压V(BR)的作为VR。,低频电子线路,13,反向电流 IR,是指击穿前的反向电流值。 此值越小表示管子单向导电性能越好。 与IS有关（再加上表面漏电流），故与温度有关。,低频电子线路,14,最高工作频率 fm,是由管子的结电容所决定的。 Fm 越大频率特性越好。 Fm 大说明管子结电容小。,低频电子线路,15,直流电阻和交流电阻,直流电阻 R 是二极管所加直流电压V与所流过直流电流I之比。其几何意义是曲线割线,是直线斜率的倒数。 交流电阻 r 是其工作状态(I,V)处电压改变量与电流改变量
4、之比。几何意义是曲线Q点处切线斜率的倒数。,低频电子线路,16,二极管电阻的几何意义（图 ）,低频电子线路,17,二极管特性曲线（图）,特性曲线与PN结相似,低频电子线路,18,二极管特性曲线,阈值电压(又称为导通电压、死区电压等) 硅管VD(ON) 0.50.7V 锗管VD(ON) 0.10.3V,低频电子线路,19,二极管模型及应用电路,对电子线路进行分析(定量分析)时,电路中的实际器件必须用相应的电路模型来等效表示，这称为：“建模”。 计算机辅助分析计算要使用管子的模型。,低频电子线路,20,二极管电路模型(折线化) （图）,低频电子线路,21,二极管电路模型（图）,低频电子线路,22,
5、二极管大信号模型（图 ）,以上三种电路模型(近似、简化、理想)均为二极管近似模型(线形化)。 对不同电路模型可在不同需求时采用。,低频电子线路,23,1.2.6 二极管基本应用电路,二极管在低频和高频以及数字电路均有广泛的应用。 以下主要介绍二极管在低频电路的几种应用。,低频电子线路,24,二极管几种基本应用,整流电路 限幅电路 电平选择电路,低频电子线路,25,二极管整流电路,把交流电转变为直流电称为“整流”。反之称为“逆变”。整流交流电 直流电逆变,低频电子线路,26,二极管半波整流电路及波形（图）,改变电路及二极管的接入方式,可得不同波形。,低频电子线路,27,二极管限幅电路,又称为：“
6、削波电路”, 能够把输入电压变化范围加以限制，常用于波形变换和整形。 限幅电路的传输特性(指信号输出和输入的关系)。,低频电子线路,28,限幅电路传输特性（图）,低频电子线路,29,二极管限幅电路及波形（图）,低频电子线路,30,二极管电平选择电路,能够从多路输入信号中选出最低电平或最高电平的电路称为电平选择电路。,低频电子线路,31,二极管电平选择电路（图）,低频电子线路,32,上例说明,以上为低电平选择电路。 输入V1、V2，加入方波信号。 E为电源，为5V电压。 看输出V0的变化情况。,低频电子线路,33,高电平选择电路,若将VD1,VD2换向,将E加负值,则可变为高电平选择电路。 以上
7、电路若输入数字量，则为或门电路。,低频电子线路,34,稳压二极管及稳压电路,稳压二极管正是利用PN结的“反向击穿特性”。 稳压二极管可用于限幅和稳压。,低频电子线路,35,稳压二极管符号及特性,低频电子线路,36,稳压二极管符号（图）,低频电子线路,37,双向稳压管符号（图）,低频电子线路,38,稳压二极管主要参数,稳压电压 VZ 额定功耗 Pz 稳定电流 Iz 动态电阻 rz 温度系数 ,低频电子线路,39,稳压电压VZ,指管子长期稳定时的工作电压值。,低频电子线路,40,额定功耗Pz :,与材料、结构、工艺有关。 使用时不允许超过此值。,低频电子线路,41,稳定电流Iz,工作电流小于此值时
8、稳压效果较差，要求大于此值才能正常工作。,低频电子线路,42,动态电阻 rz,是在击穿状态下,管子两端电压变化量与电流变化量的比值。 反映在特性曲线上，是工作点出切线斜率的倒数。一般为几欧姆到几十欧姆（越小越好）。,低频电子线路,43,温度系数,指管子受温度影响的程度。 7V是正温系数(雪崩击穿)； 5V是负温系数(齐纳击穿)； 57V温度系数最小。,低频电子线路,44,稳压二极管电路,指稳压二极管应用电路。,低频电子线路,45,稳压电路 （图）,低频电子线路,46,稳压电路分析,当Vi和RL变化时，电路可使输出电压Vo保持稳定。VO = ViIRI = IZIL,低频电子线路,47,稳压电路
9、分析,当Vi变化时:I I 变 IZ变(VZ不变)则VO不变。 IR=VR 当RL变: IL变I变IR=VR变 IZ不变VZ不变VO不变,低频电子线路,48,稳压电路分析,是依靠R上电压变化进行调节。 对限流电阻R要合理选择 Rmax要使Vz还能工作， Rmin不能使IZ太大，以免烧毁。对限流电阻R要合理选择计算见书介绍。,低频电子线路,49,1.2.7 其他二极管简介,除以上基本二极管，还有许多其他用途的二极管。 如：变容二极管光电二极管发光二极管肖特基二极管等。,低频电子线路,50,变容二极管,变容二极管结电容（反向时势垒电容）比较大。 在高频电路有广泛应用，如电压功率交换、电子调谐、功率
10、调制等。,低频电子线路,51,变容二极管（图）,低频电子线路,52,光电二极管,具有光电转换性能（光电管外壳用玻璃窗口）。受光照端为前极，不受光照端为后极。,低频电子线路,53,光电二极管（图）,低频电子线路,54,发光二极管,具有 电光 转换的性能 。 可见光有 红、黄、绿、蓝、紫等。 发光亮度与工作电流成比例。 可用于各种指示灯、七段数码灯等。,低频电子线路,55,发光二极管（图）,低频电子线路,56,肖特基二极管,金属与N型二极管接触形成势垒区制成的二极管，称为肖特基或表面势垒二极管。 同样具有单向导电性，但依靠多数载流子进行工作（可消除少子的储存效应）。 具有良好的高频特性（但反向击穿电压低）。,低频电子线路,57,肖特基二极管（图）,低频电子线路,58,本小节作业,1-9 1-10 1-11 1-12,低频电子线路,59,预习下节课内容,1.3 双极型晶体三极管,低频电子线路,60,本小节结束（160）,谢谢！,低频电子线路,61,
