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1、主要内容链接,2.3 半导体二极管 1. 半导体二极管的结构 2. 二极管的VI特性 3. 二极管的参数 2.4 二极管基本电路及其分析方法 1. 二极管正向VI特性的各种模型 2. 模型应用举例 2.5 特殊二极管 1. 齐纳二极管,2.3 半导体二极管,1. 半导体二极管的结构 半导体二极管是由PN结加上引线和管壳做成的，按结构可分为点接触型、面接触型、平面型等类型。 (1) 点接触型二极管,优点：结电容小，工作频率高 缺点：不能承受高电压和大电流 应用：高频检波、脉冲数字电路里的开关、小电流整流,(2) 面接触型(面结型)二极管,优点：能通过较大的正向电流，反向击穿电压高，工作温度较高
2、缺点：结电容大，工作频率低 应用：低频整流,(3) 集成电路中的平面型二极管,平面型二极管属于稳定性好和寿命长的类型。实际应用中，作为大电流整流的型号较少，而作小电流开关用的型号则很多。,(4) 二极管的代表符号和实物照片,2. 二极管的VI特性,：正向特性区 ：反向特性区 ：反向击穿特性区,门坎电压(死区电压) Vth,Vth 0.5V,Vth 0.1V,44页：半导体器件型号命名方法,3. 二极管的参数,(1) 最大整流电流IF 管子长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。 (2) 反向击穿电压VBR 管子反向击穿时的外加电压值。一般手册上给出的最高反向工作电压约为击穿电压的一半。 (3)
3、 反向电流IR 管子未击穿时的反向电流，其值越小，则管子的单向导电性越好， IR不随外加电压改变，随温度改变。,(4) 极间电容,若PN结两端加上随时间变化的电压，PN结会显示电容特性。结电容分为两种：势垒电容CB和扩散电容CD。 (a) 势垒电容CB PN结的势垒电容是用来描述势垒区的空间电荷随电压变化而产生的电容效应的。,外加正向电压升高,空间电荷区变薄,表明有部分电子和空穴进入空间电荷区中和了施主正离子和受主负离子，相当于电子和空穴向电容充电,外加正向电压降低,空间电荷区变宽,表明有部分电子和空穴离开了空间电荷区，相当于电容的放电,外加反向电压时，空间电荷区宽度变化更大，势垒电容效应更明
4、显，但其值减小,(b) 扩散电容CD,PN结的扩散电容是用来描述外加电压作用下载流子在扩散过程中的积累情况。,外加正向电压时，P区空穴扩散进入N区后会形成浓度梯度分布，越靠近PN结边缘的空穴浓度越高，即N区有空穴的积累。同样，电子在P区的情况也类似。,外加正向电压升高，N区空穴积累将增加， P区电子的积累也同样增加，相当于电容的充电。反之，外加正向电压降低时，相当于电容的放电。,外加反向电压时，由于扩散电流小，扩散电容可忽略,(c) PN结和二极管的高频等效电路,43页：表2.3.1 国产半导体二极管的参数,2.4 二极管基本电路及其分析方法,1. 二极管VI特性的各种模型,(1) 理想模型
5、如果外加电压远远大于二极管的管压降，可将二极管视为理想开关，即外加正向电压时，二极管导通且导通压降vD=0(相当于开关合上)；外加反向电压时，二极管截止且iD=0(相当于开关打开)。,(2) 恒压降模型,如果外加正向电压远远大于二极管的管压降，则二极管导通且导通压降为恒定值。外加反向电压时，二极管截止且iD=0。,(3) 小信号模型,(3) 小信号模型,如果工作中，二极管的电压、电流在某个静态工作点Q(VDQ、IDQ)附近移动，则二极管的VI特性曲线在这个小范围内可用一小段直线替代，直线斜率的倒数称 为微变电阻rd：,(3) 小信号模型,(3) 小信号模型,符号大小写含义的约定,英文大写字母加
6、大写下标表示直流量 英文小写字母加小写下标表示交流量瞬时值 英文大写字母加小写下标表示交流量的有效值或幅值 英文小写字母加大写下标表示总的瞬时值(包括直流量和交流量),分析含有二极管的电路，首先要判断二极管是导通还是截止。 一般方法是：先假设二极管截止(断开)，分析出二极管阳极和阴极的电压差，然后根据具体的模型判断。 以硅管为例，理想模型：电压差和0V比较；恒压降模型：电压差和0.7V比较。,2. 模型应用举例,(1) 二极管电路的静态工作情况分析,习惯画法,习惯画法,(2) 限幅电路,(3) 开关电路,O,(4) 低电压稳压电路,求 解 过 程,第一步：求二极管的静态工作点,第二步：用小信号
7、模型求vO的变动,(5) 整流电路,(5) 整流电路,信号处于正半周： 二极管导通，vLvs 信号处于负半周： 二极管截止，vL0,单相半波 整流电路,(5) 整流电路,+,+,桥式全波 整流电路,2.5 特殊二极管,1. 齐纳二极管 齐纳二极管又称稳压管，是用特殊工艺制造的面结型硅半导体二极管。,(1) 工作原理,稳压管在反向击穿时，电流在较大范围变动而电压变化不大，故有稳压特性。 稳压管的正向VI特性和普通二极管相似。 稳压管用于稳压时，需外加反向电压；作为普通二极管用时，外加正向电压。,7V,4.5V,10V,4.5V,2V,2V,-6V,-0.7V,(2) 性能参数,(a) 稳定电压V
8、Z 流过稳压管的反向电流为规定的测试值时，稳压管两端的电压。 (b) 稳定电流IZ(或最小稳定电流IZMin) 保证稳压管具有正常稳压性能的最小工作电流。由VZMin确定。 (c) 最大稳定电流IZMax 保证稳压管具有正常稳压性能的最大工作电流。由PZM确定 (d) 最大耗散功率PZM= VZ IZMax,(e) 动态电阻(或交流电阻)rZ rZVZ/ IZ (b) 稳定电压的温度系数k (或) 在稳压管中流过的电流为稳定电流IZ时，环境温度每变化1C，稳定电压VZ的相对变化量。,(2) 性能参数,(3) 应用,直流 电压源,限流电阻,并联式稳压电路,电路的稳压原理,当RL不变而VI升高时：,当VI不变而RL变小时：,稳压管和限流电阻是稳压的关键器件,判断稳压管正常工作条件,作 业,60页：2.1.1,作 业,60页：2.4.1，2.4.4 61页：2.4.10，2.5.1,
