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1、第三章 二极管及其基本电路两种类型半导体二极管：点接触型特点结面积小，通过较小的电流，CB、CD较小 ；用于小功率、高频电路，如：检波、开关等。面接触型特点结面积大，能通过较大的电流，但CB、CD较大 ；用于大功率、低频电路，如：整流等。阴极阳极CB势垒电容，CD 扩散电容。两者 之和为结电容，3.3半导体二极管 3.3.1结构第三章 二极管及其基本电路3.3.2 二极管的伏-安特性与PN结大体相同但因引线电阻和半导体电阻的存在，正 向电流较小，反偏时由于表面漏电流的存在 使反向电流增加。 1正向特性加正向电压VD：当VD Vth，电流迅速 上升。Vth门限电压；当VD Vth ，外电 场较小
2、，不足以克服PN结的内电场，因而正 向电流几乎为零，称之为死区。门限电压Vth ：硅硅二极管：0.5V锗锗二极管：0.1V0.1V 管压降 ：硅硅二极管：0.7V锗锗二极管：0.2V0.2V 第三章 二极管及其基本电路 2反向特性加反向电压时，反偏使PN结的内电 场得到加强，只有少数载流子在反向电 压下通过PN结。反向电流（反向饱和电流）很小。（锗管大，硅管小）3反向击穿特性反向电压增加到一定程度时，反向 电流剧增、PN结发热。当热量超过PN结 的极限，发生击穿，二极管烧毁。第三章 二极管及其基本电路3.3.3 二极管的主要技术参数1、最大整流电流 IF ：最大正向平均电流，不能超过此值。2、
3、反向击穿电压 VBR ： 反向击穿时的电压值。3、反向电流IR ：未击穿时的反向电流值。其值越小，表明管 子的单向导电性越好，但易受温度影响。4、极间电容Cd ：Cd=CD+CB，在高频和开关状态下必须考虑。5、最高工作频率fM： fM主要由结电容大小决定，超过此值，二极管的单向导电性变差。说明： 限于制造工艺，同一型号的管子，其参数的离散性也很大。 正向平均电流IF和最高反向工作电压VBR是最主要的参数，使 用时要特别注意。第三章 二极管及其基本电路Q由KVL得：3.4 基本电路及其分析方法二极管正向V-I特性的建模在电子电路中应用广泛。如在整流、 检波、开关控制、稳压、限幅、变容、发光指示
4、等电路中的应用。3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法VDDRiD(mA)vD(V)O二极管VI 特性曲线VDD/RIDVD斜率为-1/R的负载线工作点：负载线与VI特性曲线的交点。注：此方法只适用于VI 特性曲线已知的情况。VDDiDD第三章 二极管及其基本电路3.4.2 正向V-I特性的建模1理想模型看成理想二极管，正向导通， 压降为0V；反向截止，电流为0。用于：工作电压较高，压降相 对可以忽略的情况下。2、恒压降模型在电路分析时，将正向电压看 成一定值。如：锗管VD =0.2V；硅管VD = 0.7V。（较接近二极管的实际情况 ） 第三章 二极管及其基本电路IV3折线模型在恒压降模型
5、的基础上，再串 一开门电阻rD 。在一定范围内，V- I曲线看成线性关系。 rD= V / I =(0.7-0.5)/1mA =200（注：ID=1mA时， rD =200 ）适用于信号变化范围较大。 4小信号模型iD =IS（eVD/VT 1）iD 对 vD 微分，求出电导gdgd= diD / dvD= dIS（eVD/VT ）/ d vD ID/VT （Q点） 由此可得 ： rd = 1/ gd VT / ID = 26（mV）/ID(mA) PNPN结电阻！结电阻！第三章 二极管及其基本电路+ VDD 3.4 .3 模型分析法应用举例1、静态工作情况分析可分别用理想、恒压降、折线模型，
6、求 静态时的ID和VD。低压稳压就是利用二极管的正向导通压降。此图是习惯画法。 2 限幅电路若vi=Vm sint ，当 VmVREF+Vth时，正半周被限幅。 实用电路： 小功率稳压电路 （D1可以不用）Vo VD2 。第三章 二极管及其基本电路3、开关电路 利用二极管的单向导电性能通/断。VO = Vi1 Vi2 （数字逻辑电路逻辑“与” “AND” ）此图也是习惯画法 4、低电压稳压3V以下的稳压，可利用二极管的正向导通压降，将几个二极管同向串连起来使用，每个二极管为0.5-0.75V。5、整流和检波第三章 二极管及其基本电路第三章 二极管及其基本电路解：（1）输入电压不高，且VREF=
7、3V，选折线模型（Vth=0.5V)Vi=0，则Vo=0VVi =4V，则Vo=VREF+Vth+(Vi Vth VREF)rD/(R+rD) =3. 583VVi =6V，则Vo=VREF+Vth+(Vi Vth VREF)rD/(R+rD) =3.917VD采用理想模型： Vo 均为0V 、3V、 3V；D采用恒压降模型： Vo 分别0V 、3.7V、 3.7V 。（硅二极管）例3-1：一限幅电路如图所示，已知VREF=3V 。求:（1）Vi=0V、4V、6V时Vo的值（2）Vi=6sint(V) 时，画出Vo的波形。第三章 二极管及其基本电路 Vi3.5V时，D截止： Vo=Vi Vi(
8、VREF+Vth)=3.5V时：Vo=VREF+Vth+(Vi Vth VREF)rD/(R+rD) 例3-1：一限幅电路如图所示，已知 VREF=3V， 求：（2）Vi= 6sint (V)时，画出Vo的波形。传输特性发生 转折，斜率为： rD/(R+rD)=0.17VO为的波形可通过传输特性绘 出。Vi ；3.5VVo=Vi解：（2）先画出电路的ViVo传输特性第三章 二极管及其基本电路Vi（V）Vo（V ）03V Vo=ViVo=VREF+Vth+ Vi =VREF+Vth+(Vi Vth VREF)rD/(R+rD)第三章 二极管及其基本电路解：去掉二极管去掉二极管D D，以公共端为参
9、考点，可求得：VA =1V1V ， VC =2 .5V ， VB = VC +（-1V）= 1. 5V1. 5VVBVA D截止（当18K与2K互换，D导通）例3-2：试判别图示电路中二极管是导通还是截止的。为什么？思路：先断开D，求 A、B两点的电位，当A 点的电位比B点的电位 高则D导通，否则D不 导通。第三章 二极管及其基本电路例3-3：求图示电路中流过二极管的电流ID。 解：断开D后，求端口12之间的戴维宁等效电路； UOC= 4.5V Req =2K ID=(4.50.7)/2K2 mA例3-4：若上图D支路串有2K电阻，D是否导通？设VD=0.7V，求VO。 解： UOC=4.5V
10、 ，D正偏 D导通VO=VD + （4 . 50 . 7）2K/（2K+2K）=0 . 7+1 . 9=2 . 6VVO2KVO2K第三章 二极管及其基本电路伏安特性：正向同PN结;反向VI VZ 高阻， ID很小；VI VZ ，击穿，可稳定在VZ上。稳压作用：当IZ很大时， VZ很小，动态电阻为rZ= V/ I（越小，稳压性能越好）主要参数：稳定电压VZ；稳定电流IZ；动态电阻rZ；温度系数3.5 特殊二极管3.5.1 齐纳二极管（稳压二极管）（VBR与掺杂工艺的关；杂质浓度大，反 向击穿电压低。）用于小功率稳压电路。第三章 二极管及其基本电路稳压原理：IO变化较大时， VO变化较小。当VC
11、C或RL变化时，能自动调整自动调整I IZ Z的大小的大小使VR=IRR改变，从而使VO基本不变。例如:当VCC变大，RL不变时的调节过程如下： VCC VO IZ IR VR VO |应用举例：并联式稳压电路 VOVRIZ第三章 二极管及其基本电路3.5.4 光电子器件1发光二极管（在电子仪器、仪表及家用电器中作）电源、功能指示用。颜色有：红、绿、黄等；工作电压：2 V； 工作电流：1-10 mA；使用时应加限流电阻R。2光电二极管反向电流随光照度变化而变化。用途：光控计数；光控电源；电器的遥控等 。 3激光二极管发光二极管加光活性半导体材料，聚光反射。用途：指示，瞄准3.5.2 变容二极管（二极管的PN结在外电场的作用下，电子/空穴扩散量的变化）。 用于超高频段某范围频率的电子调谐。光电耦合器第三章 二极管及其基本电路作业：3.4 .2 3.4.5（c）（d） 3.4.6（a）（c）3.4.7 3.5.1
