2 第四版 第2讲 半导体二极管(修改).ppt

1、第三讲 半导体二极管,一、二极管的组成,二、二极管的伏安特性及电流方程,三、二极管的等效电路,四、二极管的主要参数,五、稳压二极管,一、二极管的组成,将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。,点接触型： 结面积小，结电容小 允许的电流小 工作频率高,面接触型： 结面积大，结电容大 允许的电流大 工作频率低,平面型： 结面积可小、可大 小的工作频率高 大的结允许的电流大,二、二极管的伏安特性及电流方程 二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性,开启电压,反向饱和电流,击穿电压,温度的 电压当量,1. 正向特性,当正向电压比较小时，正向电流很小，几乎为零。,相应的电压叫死区电压。范围称死区。死

2、区电压与材料和温度有关，硅管约 0.5 V 左右，锗管约 0.1 V 左右。,正向特性,死区电压,当正向电压超过死区电压后，随着电压的升高，正向电流迅速增大。,2. 反向特性,当电压超过零点几伏后，反向电流不随电压增加而增大，即饱和；,二极管加反向电压，反向电流很小；,如果反向电压继续升高，大到一定数值时，反向电流会突然增大；,这种现象称击穿，对应电压叫反向击穿电压。,击穿并不意味管子损坏，若控制击穿电流，电压降低后，还可恢复正常。,从二极管的伏安特性可以反映出： 1. 单向导电性,2. 伏安特性受温度影响,T（）在电流不变情况下管压降u IS，U(BR) T（）正向特性左移，反向特性下移,正

3、向特性为指数曲线,反向特性为横轴的平行线,结论：,二极管具有单向导电性。加正向电压时导通，呈现很小的正向电阻，如同开关闭合；加反向电压时截止，呈现很大的反向电阻，如同开关断开。,从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管的电压与电流变化不呈线性关系，其内阻不是常数，所以二极管属于非线性器件。,三、二极管的主要参数,1. 最大整流电流 IF,二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。,2. 最高反向工作电压 UR,工作时允许加在二极管两端的反向电压值。通常将击穿电压 UBR 的一半定义为 UR 。,3. 反向电流 IR,通常希望 IR 值愈小愈好。,4. 最高工作频率 fM,fM 值主要 决定于

4、PN 结结电容的大小。结电容愈大，二极管允许的最高工作频率愈低。,四、二极管的等效电路 1. 将伏安特性折线化,理想 二极管,近似分析中最常用,理想开关 导通时 UD0截止时IS0,导通时UDUon 截止时IS0,导通时i与u成线性关系,应根据不同情况选择不同的等效电路！,三、二极管的等效电路,Q越高，rd越小。,当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。,ui=0时直流电源作用,小信号作用,静态电流,2. 微变等效电路,五、稳压二极管,1. 伏安特性,最小维持电流,最大允许电流,由一个PN结组成，反向击穿后在一定的电流范围内端电压基

5、本不变，为稳定电压。,a)伏安特性,b)符号和等效电路图,稳压管工作于反向击穿区。,主要参数,五、稳压二极管,稳定电压UZ：是在规定的电流下稳压管的反向击穿电压 稳定电流IZ ：是稳压管工作在稳压状态时的参考电流。,最大功耗PZM：PZM IZM UZ,动态电阻rz： 是稳压管工作在稳压区时，端电压的变化量与其电流变化量之比，即rz UZ /IZ,rZ 愈小愈好。对于同一个稳压管，工作电流愈大， rZ 值愈小。,电压温度系数 U,稳压管电流不变时，环境温度每变化 1 引起稳定电压变化的百分比。,(1) UZ 7 V, U 0；UZ 4 V，U 0；(2) UZ 在 4 7 V 之间，U 值比较

6、小，性能比较稳定。2CW17：UZ = 9 10.5 V，U = 0.09 %/ 2CW11：UZ = 3.2 4.5 V，U = -(0.05 0.03)%/,五、稳压二极管,使用稳压管需要注意的几个问题：,图 1.2.13 稳压管电路,1. 外加电源的正极接管子的 N 区，电源的负极接 P 区，保证管子工作在反向击穿区；,2. 稳压管应与负载电阻 RL 并联；,3. 必须限制流过稳压管的电流 IZ，不能超过规定值，以免因过热而烧毁管子。,讨论一 判断电路中二极管的工作状态，求解输出电压。,判断二极管工作状态的方法？,讨论二,1. V2V、5V、10V时二极管中的直流电流各为多少？ 2. 若输入电压的有效值为5mV，则上述各种情况下二极管中的交流电流各为多少？,V 较小时应实测伏安特性，用图解法求ID。,Q,ID,V5V时，,V=10V时，,uD=V-iR,清华大学 华成英 ,讨论二,在伏安特性上，Q点越高，二极管的动态电阻越小！,