《精品课程半导体二极管及其电路幻灯片资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精品课程半导体二极管及其电路幻灯片资料（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2章 半导体二极管及其电路,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,半导体二极管,将PN结用外壳封装起来，并加上电极引线就构成了半导体二极管，简称 二极管,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,半导体二极管的类型 按半导体材料分：有硅二极管、锗二极管等。 按 PN 结结构分：有点接触型和面接触型二极管。 点接触型二极管因其结面积小，不能承受较大的电流和反向电压，但其结电容较小，一般在PF以下，工作频率高，可达100MHZ以上，因此适应于高频电路和小功率整流电路，也适应于开关电路。 面接触型二极管 其结面积大，能够通过较大的电流，但其结电容大，因而只能在较低频率下工作，一般用于工频大电流整流电路
2、。 按用途分：有整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管等。,半导体二极管,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,几种常见的二极管外形,半导体二极管,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,几种常见的二极管外形,半导体二极管,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,几种常见的二极管外形,半导体二极管,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,二极管的V-I特性 与PN结一样，二极管具有单向导电性,反向击穿电压V(BR),图2 硅管的伏安特性,图3 锗管的伏安特性,半导体二极管,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,二极管的伏安特性,导通压降: 硅管0.60.7V, 锗管0
3、.20.3V。,反向击穿电压U(BR),电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,二极管主要参数,为描述二极管的性能，常引用如下几个主要参数： 1. 最大整流电流IF IF是指二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。其值与PN结面积以及外部散热条件有关。在规定的散热条件下，二极管正向平均电流若超过此值，则将因结温升高而烧坏。 2. 反向击穿电压VBR和最高反向工作电压VRM VBR是指二极管反向击穿时的电压值。二极管反向击穿时，反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至因过热而烧坏。 VRM 是指二极管工作时允许外加的最大反向电压。超过此值时，二极管有可能因反向击穿而损坏，其值通常为反向击穿
4、电压的一半。 3. 反向电流IR IR是指二极管未被击穿时的反向电流。其值愈小，二极管的单向导电性愈好，但其对温度非常敏感，使用二极管时，要注意温度的影响。 4. 最高工作频率fM fM是二极管工作的上限截止频率。其值主要取决于 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。超过此值时，由于结电容的作用，二极管将不能很好的体现单向导电性。,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,二极管基本电路,二极管等效模型,图4 理想模型,图5 恒压降模型,图6 折线模型,（a）V-I特性 （b）代表符号,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,二极管基本电路,理想模型 图中的虚线表示实际二极
5、管的V-I特性，图b为它的代表符号。由图a可见，正向偏置时，其管压降为0V，当二极管处于反向偏置时，认为它的电阻为无穷大，电流为零。在实际的电路中，当电源电压远比二极管的管压降大时，利用此法来近似分析是可行的。,图4 理想模型,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,二极管基本电路,恒压降模型 正向偏置时，其管压降认为是恒定的，且不随电流而变，典型值为硅管0.7V、锗管0.2V。不过这只有当二极管的电流近似等于或大于1mA时才是正确的。,图5 恒压降模型,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,二极管基本电路,折线模型 此模型认为二极管的管压降不是恒定的，而是随着通过二极管电流的增加而增加，在模型
6、中用一个电池和一个电阻rD来作进一步的近似。恒压源的电压选定为二极管的门坎电压Vth（Von），约为硅管0.5V、锗管0.1V。,图6 折线模型,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,二极管基本电路,小信号模型,图7 小信号模型,即,常温下（T=300K）,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,二极管基本电路,二极管应用电路 整流电路 限幅电路 低压稳压电路 开关电路,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,二极管基本电路,整流电路 利用二极管的单向导电性把交流电转换成单向脉动的直流电的过程称为整流。下图所示电路为一种最简单的单向半波整流电路。,图8 半波整流电路（a）,电子技术基础精品课程模拟
7、电子技术基础,二极管基本电路,整流电路 设二极管为理想模型。当vi为正半周时，二极管正向偏置，此时二极管导通，vovi ；当vi为负半周时，二极管反向偏置，此时二极管截止，vo0 ，输出波形如右图所示。该电路称为半波整流电路。,图8 半波整流电路（b）,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,二极管基本电路,限幅电路 下图所示电路是一种简单的双向限幅电路，R为限流电阻。,图9 限幅电路,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,二极管基本电路,限幅电路 设二极管为恒压降模型。当输入信号vi小于二极管的导通电压（0.7v）时，二极管截止，vo vi ；当 vi值超过0.7v后，二极管导通。二极管导通后
8、，其伏安特性类似于恒压特性，所以其两端电压vo被限制在0.7v附近。该电路常作为限幅保护电路。,图9 限幅电路（b）,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,二极管基本电路,低压稳压电路 利用二极管正向导通时的恒压特性可以用作某些电路的低压稳压电路，如下图所示。设D1、D2为硅二极管，合理选取电路参数，可以获得Vo2VD1.4v（VD0.7v）的输出电压。,图9 限幅电路,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,二极管基本电路,开关电路 在开关电路中，利用二极管的单向导电性可以接通或断开电路，这在数字电路中得到广泛的应用。在分析这种电路时，应当掌握一条基本原则，即判断电路中的二极管是处于导通或截止
9、状态，可以先将二级管断开，然后分析正、负两极间是正电压还是负电压，若是前者则二极管导通，否则二极管截止。,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,二极管基本电路,开关电路,图10 开关电路,0V 0V,导通,导通,0V,0V 5V,导通,截止,0V,5V 0V,5V 5V,截止,导通,0V,截止,截止,5V,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,特殊二极管,稳压二极管 发光二极管 光电二极管 变容二极管 肖特基二极管,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,特殊二极管,稳压管的伏安特性,图11 稳压管的符号及伏安特性,稳压二极管工作在反向击穿状态,当工作电流IZ在Izmax和 Izmin之间时,其
10、两端电压近似为常数,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,(1) 稳定电压VZ,(2) 动态电阻rZ,在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。,rZ =VZ /IZ,(3)最大耗散功率 PZM,(4)最大稳定工作电流 IZmax 和最小稳定工作电流 IZmin,(5)稳定电压温度系数VZ,稳压二极管主要参数,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,稳压电路,正常稳压时 VO =VZ,# 稳压条件是什么？,# 不加R可以吗？,# 上述电路VI为正弦波，且幅值大于VZ ， VO的波形是怎样的？,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,使用稳压管需要注意的几个问题,稳压管电路,1. 外加
11、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。,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,特殊二极管,发光二极管 发光二极管（LED）包括可见光、不可见光、激光等不同类型。,图12 发光二极管外形及符号,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,特殊二极管,光电二极管 光电二极管是一种光敏器件，通常用硅材料制成,图12 光电二极管符号及伏安特性,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,特殊二极管,变容二极管,图13 变容二极管符号及压控特性,电子技术基础精品课程模拟电子技术基础,特殊二极管,肖特基二极管,图13 肖特基二极管符号及压控特性,
