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1、第二章第二章 半导体晶体管及其基本放半导体晶体管及其基本放 大电路大电路将将PNPN结用外壳封装起来，并加上电极引线就结用外壳封装起来，并加上电极引线就 构成了半导体二极管，简称二极管。由构成了半导体二极管，简称二极管。由P P区引出区引出 的电极为阳极，由的电极为阳极，由N N区引出的电极为阴极。区引出的电极为阴极。2.12.1半导体二极管半导体二极管1.2.11.2.1半导体二极管的结构和类型半导体二极管的结构和类型常见二极管外形常见二极管外形二极管二极管 = PN= PN结结 + + 管壳管壳 + + 引线引线结构结构N NP P符号符号 阳极阳极+ +阴极阴极- -1 1、点接触型二极
2、管、点接触型二极管PNPN结面积小，结电容小，结面积小，结电容小， 通过信号频率高适用于高通过信号频率高适用于高 频电路和小功率电路频电路和小功率电路2 2、 面接触型二极管面接触型二极管PNPN结结面积大，流结结面积大，流 过的电流较大过的电流较大 ，通过，通过 信号频率低，适用于工信号频率低，适用于工 频大电流整流电路。频大电流整流电路。3 3、 平面型二极管平面型二极管用于集成电路制造工艺中。用于集成电路制造工艺中。PNPN结结面积可大可小，结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路用于高频整流和开关电路硅：硅：0.5 V0.5 V锗：锗：0.1 V0.1 V1 1、 正向特性正向特性导通
3、压降导通压降反向饱和电流反向饱和电流 2 2、 反向特性反向特性死区死区 电压电压击穿电压击穿电压U UBRBR实验曲线实验曲线u uE Ei iV VmmA Au uE Ei iV VuAuA锗锗硅硅 : :. . .V V锗锗:0.:0. 0.3V0.3V2.1.22.1.2半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性2.1.32.1.3 温度对二极管伏安特性的影响温度对二极管伏安特性的影响二极管的特性对温度二极管的特性对温度 很敏感很敏感, , 温度升高温度升高, , 正向特正向特 性曲线向左移性曲线向左移, , 反向特性曲反向特性曲 线向下移。线向下移。 其规律是：在其规律是：在 室温
4、附近室温附近, , 在同一电流下在同一电流下, , 温度每升高温度每升高, , 正向压降正向压降 减小减小. .V V；温度；温度 每升高每升高, , 反向电流约反向电流约 增大增大 1 1 倍。二极管的特性倍。二极管的特性 对温度很敏感。对温度很敏感。2.1.42.1.4半导体二极管的主要参数与型号半导体二极管的主要参数与型号为了描述二极管的性能，常引用以下几个主要参数：为了描述二极管的性能，常引用以下几个主要参数： （1 1）最大整流电流）最大整流电流I IF F： I IF F是二极管长期运行时允许通过的最大是二极管长期运行时允许通过的最大 正向平均电流，其值与正向平均电流，其值与PNP
5、N结面积及外部散热条件等有关，若结面积及外部散热条件等有关，若 超过此值，则将因温升过高而烧坏。超过此值，则将因温升过高而烧坏。 （2 2）反向击穿电压）反向击穿电压U UBRBR和最大反向工作电压和最大反向工作电压U URMRM : :二极管反向电流二极管反向电流 急剧增加时对应的反向电压值急剧增加时对应的反向电压值 。用。用U UBRBR表示。二极管工作时允表示。二极管工作时允 许外加的最大反向电压称为许外加的最大反向电压称为U URMRM。为安全考虑，在实际工作时。为安全考虑，在实际工作时 ，最大反向工作电压，最大反向工作电压U URMRM一般只按反向击穿电压一般只按反向击穿电压U UB
6、RBR的一半计算的一半计算 。 （3 3）反向电流）反向电流I IR R：反向电流是在室温下，在规定的反向电压下，：反向电流是在室温下，在规定的反向电压下， 一般是最大反向工作电压下的反向电流值。硅二极管的反向电一般是最大反向工作电压下的反向电流值。硅二极管的反向电 流一般在纳安流一般在纳安(nA)(nA)级；锗二极管在微安级；锗二极管在微安( ( A)A)级。级。（4 4）在规定的正向电流下）在规定的正向电流下 ，二极管的正向电压降称，二极管的正向电压降称 为正向压降，用为正向压降，用U UF F表示表示 。小电流硅二极管的正向。小电流硅二极管的正向 压降在中等电流水平下，压降在中等电流水平
7、下， 约约0.60.60.8 V0.8 V；锗二极管；锗二极管 约约0.20.20.3 V0.3 V。 （5 5）动态电阻）动态电阻r rd d：二极管：二极管 在其工作点处的电压微变在其工作点处的电压微变 量与电流微变量之比，即量与电流微变量之比，即求动态电阻求动态电阻(6)(6)半导体二极管的型号半导体二极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：2AP92AP9用数字代表同类器件的不同规格。用数字代表同类器件的不同规格。代表器件的类型，代表器件的类型，P P为普通管，为普通管，Z Z为整流管，为整流管，KK为开关管。为开关管。代表器件的材料，
8、代表器件的材料，A A为为N N型型GeGe，B B为为P P型型GeGe， C C为为N N 型型SiSi， D D为为P P型型SiSi。2 2代表二极管，代表二极管，3 3代表三极管。代表三极管。分类分类1) 1) 发光二极管发光二极管 发光二极管和普通二极管一样是由一个发光二极管和普通二极管一样是由一个PNPN结组成的，它具有单结组成的，它具有单 向导电的特性。常见发光二极管有砷化镓（向导电的特性。常见发光二极管有砷化镓（GaAsGaAs）、磷化镓）、磷化镓 （GaPGaP）和磷砷化镓（）和磷砷化镓（GaAsPGaAsP）发光二极管，）发光二极管， 特点及用途：耗电低，可直接用集成电路
9、或双极型电路推动发特点及用途：耗电低，可直接用集成电路或双极型电路推动发 光，可选用作为家用电器和其他电子设备的通断指示或数指显光，可选用作为家用电器和其他电子设备的通断指示或数指显 示。红外发光二极管可选用作光电控制电路的光源。示。红外发光二极管可选用作光电控制电路的光源。2 2）稳压二极管）稳压二极管 稳压二极管一般用在稳压电源中作为基准电压源或用在过电压稳压二极管一般用在稳压电源中作为基准电压源或用在过电压 保护电路中作为保护二极管。选用的稳压二极管，应满足电路保护电路中作为保护二极管。选用的稳压二极管，应满足电路 中主要参数的要求。稳压二极管的稳定电压值应与电路的基准中主要参数的要求。
10、稳压二极管的稳定电压值应与电路的基准 电压值相同，稳压二极管的最大稳定电流要高于应用电路的最电压值相同，稳压二极管的最大稳定电流要高于应用电路的最 大负载电流大负载电流50%50%左右。左右。 用途：在电气设备和其他无线电电子设备的稳压电路中可选用用途：在电气设备和其他无线电电子设备的稳压电路中可选用 硅稳压二极管，如硅稳压二极管，如 收录机、彩色电视机的稳压电路。收录机、彩色电视机的稳压电路。3)3)整流二极管整流二极管 在整流电路中，要选用整流二极管，一般为平面型硅二极管。在整流电路中，要选用整流二极管，一般为平面型硅二极管。 在选用整流二极管时，主要应考虑最大整流电流、最大反向工在选用整
11、流二极管时，主要应考虑最大整流电流、最大反向工 作电流、截止频率以及反向恢复时间等参数。作电流、截止频率以及反向恢复时间等参数。 4 4）开关二极管）开关二极管 开关二极管是利用开关二极管是利用PNPN结的单向导电性，使其成为一个较理想的结的单向导电性，使其成为一个较理想的 电子开关，在电路中对电流进行控制，来实现对电路开和关的电子开关，在电路中对电流进行控制，来实现对电路开和关的 控制。开关二极管常用于开关电路、限幅电路、检波电路、高控制。开关二极管常用于开关电路、限幅电路、检波电路、高 频脉冲整流电路等。开关二极管多以玻璃和陶瓷封装，硅开关频脉冲整流电路等。开关二极管多以玻璃和陶瓷封装，硅
12、开关 二极管的开关时间比锗开关管短，只有几个二极管的开关时间比锗开关管短，只有几个nSnS。6)6) 变容二极管变容二极管 变容二极管是专门作为变容二极管是专门作为“ “压控可变电容器压控可变电容器” ”的特殊二极管，它有的特殊二极管，它有 很宽的容量变化范围，很高的很宽的容量变化范围，很高的Q Q值。变容二极管多用面接触型值。变容二极管多用面接触型 和平面型结构，它适用于电视机的电子调谐电路以及调频收音和平面型结构，它适用于电视机的电子调谐电路以及调频收音 机的机的AFCAFC电路。电路。5 5）检波二极管）检波二极管 检波二极管在电子电路中用来把调制在高频电磁波上的低频信检波二极管在电子电
13、路中用来把调制在高频电磁波上的低频信 号（如音频信号）检出来。一般高频检波电路选用锗点接触型号（如音频信号）检出来。一般高频检波电路选用锗点接触型 检波二极管，它的结电容小，反向电流小，工作频率高。检波二极管，它的结电容小，反向电流小，工作频率高。1.2.51.2.5半导体二极管的模型与应用半导体二极管的模型与应用二极管的伏安特性具有非线性，这给二极二极管的伏安特性具有非线性，这给二极 管应用电路的分析带来一定的困难。为了便于管应用电路的分析带来一定的困难。为了便于 分析，常在一定的条件下，用线性元件所构成分析，常在一定的条件下，用线性元件所构成 的电路来近似模拟二极管的特性，并取代电路的电路
14、来近似模拟二极管的特性，并取代电路 中的二极管。中的二极管。 能够模拟二极管特性的电路称为二极管的能够模拟二极管特性的电路称为二极管的 等效电路等效电路。也称为。也称为等效模型等效模型。(a)(a)理想模型理想模型 (b)(b)恒压降模型恒压降模型 (c)(c)折线模型折线模型一、半导体二极管的模型一、半导体二极管的模型(a)(a) (b)(b) (c)(c)例：例：I IR R10V10VE E1k1kDD非线性器件非线性器件i iu uRLCRLC线性器件线性器件二极管的模型二极管的模型D DU U串联电压源模型串联电压源模型U UD D 二极管的导通压降。硅管二极管的导通压降。硅管 0.
15、7V0.7V；锗管；锗管 0.3V0.3V。理想二极管模型理想二极管模型正偏正偏反偏反偏导通压降导通压降二极管的二极管的VAVA特性特性二、半导体二极管的应用二、半导体二极管的应用 1 1、二极管的静态工作情况分析二极管的静态工作情况分析例例2.1: 2.1: 二极管的电路如图二极管的电路如图2-72-7所示，分别求下面两种情况下电路所示，分别求下面两种情况下电路 的的I ID D和和U UD D。（。（1 1）当）当U UDDDD=10V=10V，R=R=10k10k；（；（2 2）当）当U UDDDD=1V =1V 时，时， R=R=10 k10 k。其中，恒压模型中的。其中，恒压模型中的U Uonon=0.7V=0.7V，折线模型中的，折线模型中的r rd d=0.2=0.2 k k。解：解：(1) (1) U UDDDD=10V=10V 使用理想模型得使用理想模型得 使用恒压降模型得使用恒压降模型得
