1、第三讲 半导体二极管,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 故结允许的电流小 最高工作频率高,面接触型： 结面积大，结电容大 故结允许的电流大 最高工作频率低,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,从二极管的伏安特性可以反映出： 1. 单向导电性,2. 伏安
2、特性受温度影响,T（）在电流不变情况下管压降u 反向饱和电流IS，U(BR) T（）正向特性左移，反向特性下移,正向特性为指数曲线,反向特性为横轴的平行线,三、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,举例说明,例 1.2.1
3、 电路如图1.2.6所示，二极管导通电压UD约为0.7V。试分别估算开关断开和闭合时输出电压的数值。 解:当开关断开时,二极管因加正向电压而处于导通状态,故输出电压Uo=V1-UD(6-0.7)V=5.3V 当开关闭合时，二极管外加反向电压，因而截止，故输出电压Uo=V2=12V。,四、二极管的主要参数,最大整流电流IF：长期运行时允许通过管子的最大正向平均电流。 最大反向工作电压UR：最大反向瞬时值UR= UBR 反向电流 IR：即IS，室温下在规定的反压下，二极管 的反向电流。越小越好，对温度敏感 最高工作频率fM：因PN结有电容效应,结电容为扩散电容（Cd）与势垒电容（Cb）之和。,扩散
4、路程中电荷的积累与释放,空间电荷区宽窄的变化有电荷的积累与释放,五、稳压二极管,稳压二极管是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管,稳压管在反向击穿状态时,在一定的电流范围内(或者说在一定的功率损耗范围内),端电压几乎不变,表现出稳压特性,因而广泛用于稳压电源与限幅电路之中。,1.稳压管的符号及伏安特性 稳压管的击穿原理：齐纳击穿,进入稳压区的最小电流,不至于损坏的最大电流,2.稳压管的主要参数,（1）稳定电压 UZ 是在规定电流下稳压管的反向击穿电压。是挑选稳压管的主要依据 （2）稳定电流 IZ 稳压管正常工作时的参考电流，电流低于此值时稳压效果变坏,甚至根本不稳压,故也将记作Izmin.只要不
5、超过稳压管的额定功率,电流愈大,稳压效果愈好. （3）动态内阻 rZ rZ =U/I，rz愈小，电流变化时的变化愈小，即稳压管的稳压特性愈好。 （4）温度系数 U -表示温度每变化1C稳压值的变化量，即U =Uz/T. （5）额定功耗 PZ PZ =UZIZM ，稳压管的功耗超过此值时,会因结温升过高而损坏.,3.使用稳压管时应注意的问题,（1）外接电源的极性，必须反偏； （2）必须接限流电阻； （3）与负载并联才起到稳压的作用。,举例说明,【例题】如图所示电路中，输入电压Vi=20V，采用2CW15稳压管，VZ=8V，正向压降为0.7V，试问每种电路的输出电压VO的大小和极性。,六、其他类型
6、二极管,1.发光二极管 2.光电二极管 变容二极管 隧道二极管 肖特基二极管等,1.发光二极管,有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管类似，只有当外加正向电压使得正向电流足够大时才发光。发光二极管因其驱动电压低、功耗小、寿命长、可靠性高等被广泛应用。 单向导电性 正向电压，正向电流足够大。,2.光电二极管,.是一种能将光能与电能进行转换的器件。反向电流随光照强度的增加而上升。在无光照时，与普通二极管一样，具有单向导电性，电流称为暗电流。在有光照时的反向电流称为光电流，明显增大。 远红外接收管 光能转化成电能 光电流较小，需要放大处理,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,讨论二,V2V，ID2.6mA,V5V，ID=8.6mA,V10V，ID 20mA,在伏安特性上，Q点越高，二极管的动态电阻越小！,
