第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.1 半导体的基本知识半导体的基本知识3.3 半导体二极管半导体二极管3.4 二极管基本电路及其分析方法二极管基本电路及其分析方法3.5 特殊二极管特殊二极管3.2 PN结的形成及特性结的形成及特性§3 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 3.1.1 半导体材料半导体材料 3.1.2 半导体的共价键结构半导体的共价键结构 3.1.3 本征半导体本征半导体 3.1.4 杂质半导体杂质半导体 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.1.1 半导体材料半导体材料 根据物体导电能力根据物体导电能力( (电阻率电阻率) )的不同，来划分导体、绝的不同，来划分导体、绝缘体和半导体缘体和半导体•自然界中很容易导电的物体称为自然界中很容易导电的物体称为导体导体，金属一般都是导体金属一般都是导体• 有的物质几乎不导电，称为有的物质几乎不导电，称为绝缘体绝缘体，如橡胶、陶瓷、塑料。
如橡胶、陶瓷、塑料•另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导半导体体，如，如锗锗Ge 、、硅硅Si 、、砷化镓砷化镓GaAs和一些硫化物、氧化物等和一些硫化物、氧化物等 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 现代电子学中，用得最多的半导体是硅和锗，它们的现代电子学中，用得最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是最外层电子（价电子）都是四四个锗锗GeGe硅硅SiSi 3.1.2 半导体的共价键结构半导体的共价键结构 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.1.2 半导体的共价键结构半导体的共价键结构硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构正离子形成相对稳定的结构 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 1 1、、、、本征半导体本征半导体本征半导体本征半导体：：：：纯净的纯净的,结构完整的半导体晶体结构完整的半导体晶体本征半导体的共价键结构（硅）本征半导体的共价键结构（硅）+4+4+4+4共价键共价键共价键中的共价键中的两个电子两个电子 3.1.3 本征半导体本征半导体 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 2 2、、、、 本征半导体的特点：本征半导体的特点：本征半导体的特点：本征半导体的特点：在在T = 0 K（（绝对零度）和无外界激发时，没有自由运动的绝对零度）和无外界激发时，没有自由运动的带电粒子带电粒子——载流子；此时每一原子的外围电子都被共价键载流子；此时每一原子的外围电子都被共价键所束缚，对半导体内的传导电流没有贡献。
所束缚，对半导体内的传导电流没有贡献4+4+4+4 3.1.3 本征半导体本征半导体 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.1.3 本征半导体本征半导体T ，，受热激发，少数价电子会挣脱共价键，成为受热激发，少数价电子会挣脱共价键，成为自由电子自由电子，，同时共价键上留下一个空位，称为同时共价键上留下一个空位，称为空穴空穴——本征激发本征激发4+4+4+4自由电子自由电子束缚电子束缚电子 空穴空穴空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 +4+4+4+4132电子的移动：电子的移动：1 2 3空穴的移动：空穴的移动：3 2 1 在其它力的作用下，在其它力的作用下，空穴吸引邻近的电子来空穴吸引邻近的电子来填补，这样的结果相当填补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为空移动，因此可以认为空穴是载流子。
穴是载流子 3.1.3 本征半导体本征半导体结论：空穴和电子移动的方向相反结论：空穴和电子移动的方向相反结论：空穴和电子移动的方向相反结论：空穴和电子移动的方向相反 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3 3、、、、本征半导体中的两种载流子本征半导体中的两种载流子本征半导体中的两种载流子本征半导体中的两种载流子：：：：自由电子自由电子a.带正电，所带电量与电带正电，所带电量与电 子相等；子相等；b. 可以可以“移动移动”(虚拟虚拟)；；c. 本征半导体中，自由电本征半导体中，自由电子和空穴子和空穴同时同时成对出现，成对出现，称为称为电子空穴对电子空穴对所以所以两者浓度相等两者浓度相等 3.1.3 本征半导体本征半导体由于随机热振动致使共价键被打破而产生由于随机热振动致使共价键被打破而产生空穴－电子对空穴－电子对 空穴空穴 ( 价电子挣脱束缚价电子挣脱束缚后留下的空位）后留下的空位） 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 •载流子载流子————可以自由移动的带电粒子可以自由移动的带电粒子•电导率电导率————与材料单位体积中所含载流子数有关，载流子与材料单位体积中所含载流子数有关，载流子浓度越高，电导率越高。
浓度越高，电导率越高•半导体与导体的区别在于半导体与导体的区别在于: :半导体中有空穴半导体中有空穴, ,自由电子自由电子和和空空 穴穴都能移动都能移动•本征半导体的导电能力取决于本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度载流子的浓度•半导体材料一定，载流子浓度随温度按指数规律增大，因半导体材料一定，载流子浓度随温度按指数规律增大，因 此此半导体的导电能力半导体的导电能力随随温度温度增加而增加增加而增加总结：总结： 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.1.4 杂质半导体杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化掺入的杂质可使半导体的导电性发生显著变化掺入的杂质主要是三价或五价元素掺入杂质的本征半导体主要是三价或五价元素掺入杂质的本征半导体称为称为杂质半导体杂质半导体 N型半导体型半导体——掺入五价杂质元素（如磷）的掺入五价杂质元素（如磷）的半导体 P型半导体型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）的掺入三价杂质元素（如硼）的半导体 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 1. 1. 电子型（电子型（电子型（电子型（N N型）半导体型）半导体型）半导体型）半导体 +4+4+4+5多余电子多余电子磷原子磷原子本征掺杂本征掺杂本征掺杂本征掺杂：本征半导体：本征半导体 得到大量电子不产生空穴得到大量电子不产生空穴五价磷五价磷 3.1.4 杂质半导体杂质半导体 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 特点特点a.自由电子为多数载流自由电子为多数载流子（多子）子（多子） 空穴为少数载流子空穴为少数载流子 （少子）（少子） (主要由本征主要由本征激发产生激发产生) ；；b. 磷原子被称为磷原子被称为施主杂施主杂质质，本身因失去电子，本身因失去电子而成为而成为正离子正离子。
c.本征激发形成少量的本征激发形成少量的 d. 电子空穴对电子空穴对；； 3.1.4 杂质半导体杂质半导体 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 2. 2.空穴型（空穴型（空穴型（空穴型（P P型）半导体型）半导体型）半导体型）半导体+4+4+4+3多余的空穴多余的空穴硼原子硼原子本征掺杂：本征掺杂：本征掺杂：本征掺杂：本征半导体本征半导体 得到大量空穴不产生电子得到大量空穴不产生电子三价硼三价硼 3.1.4 杂质半导体杂质半导体 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 特点特点a.空穴为多数载流子空穴为多数载流子（多子）（多子）b. 自由电子为少数载自由电子为少数载流子流子(少子少子)(主要由本征主要由本征激发产生激发产生)；；b. 硼原子被称为硼原子被称为受主杂受主杂质质 ，本身因获得电子，本身因获得电子而成为而成为负离子负离子；；c.本征激发形成少量的本征激发形成少量的电子空穴对电子空穴对 3.1.4 杂质半导体杂质半导体 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.1.4 杂质半导体杂质半导体 3. 3. 杂质对半导体导电性的影响杂质对半导体导电性的影响杂质对半导体导电性的影响杂质对半导体导电性的影响在在P P型半导体中，受主原子（型半导体中，受主原子（3 3价）浓度价）浓度N NA A，，n n表示表示少电子的浓度（本征激发），少电子的浓度（本征激发），p p表示总空穴的浓度，表示总空穴的浓度，其关系为：其关系为：NA+n=p在在N N型半导体中，施主原子浓度型半导体中，施主原子浓度N ND D，， n n表示自由电子表示自由电子的浓度，的浓度，p p表示少子空穴的浓度，其关系为：表示少子空穴的浓度，其关系为：n=n=p+Np+ND D 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 总总 结结1、、P型半导体型半导体中中空穴空穴是是多子多子，其中大部分是掺杂提供的空，其中大部分是掺杂提供的空穴，本征半导体中受热激发产生的空穴只占少数。
穴，本征半导体中受热激发产生的空穴只占少数P型半型半导体中电子是少子，少子的迁移也能形成电流，由于数量导体中电子是少子，少子的迁移也能形成电流，由于数量的关系，起导电作用的主要是多子空穴很容易俘获电子，的关系，起导电作用的主要是多子空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为使杂质原子成为负离子负离子三价杂质因而也称为三价杂质因而也称为受主杂质受主杂质2、、N型半导体型半导体中中电子电子是是多子多子，空穴是少子提供自由电子，空穴是少子提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子正离子，因此五价杂质，因此五价杂质原子也称为原子也称为施主杂质施主杂质3、在半导体中掺杂是提高半导体导电能力的最有效方法在半导体中掺杂是提高半导体导电能力的最有效方法 3.1.4 杂质半导体杂质半导体 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.2 PN结的形成及特性结的形成及特性 3.2.2 PN结的形成结的形成 3.2.3 PN结的单向导电性结的单向导电性 3.2.4 PN结的反向击穿结的反向击穿 3.2.5 PN结的电容效应结的电容效应 3.2.1 载流子的漂移与扩散载流子的漂移与扩散 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.2.1 载流子的漂移与扩散载流子的漂移与扩散漂移运动：漂移运动：漂移运动：漂移运动： 在电场作用引起的载流子的运动称为在电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动漂移运动。
其中空穴移动方向与电场相同，电子则相反）（其中空穴移动方向与电场相同，电子则相反）扩散运动：扩散运动：扩散运动：扩散运动： 由载流子浓度差引起的载流子的运动称为由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散扩散运动运动如果没有其他作用，扩散运动将一直持续如果没有其他作用，扩散运动将一直持续至载流子浓度趋于均匀，扩散电流为零）至载流子浓度趋于均匀，扩散电流为零） 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.2.2 PN结的形成结的形成载流子的扩散载流子的扩散P型半导体型半导体N型半导体型半导体 在一块本征半导体两侧通过参杂不同的杂质在一块本征半导体两侧通过参杂不同的杂质,分别形成分别形成N型半导体和型半导体和P型半导体型半导体 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 • 当扩散和漂移达到动态平衡当扩散和漂移达到动态平衡，即，即形成平衡形成平衡PN结结空间电荷区空间电荷区P P型区型区N N型区型区内电场内电场少子漂移少子漂移空间电荷区变窄空间电荷区变窄• 内电场内电场• 多子扩散多子扩散空间电荷区空间电荷区内电场内电场浓度差别浓度差别交界面复合交界面复合（（（（PNPN结，耗尽区，势垒区）结，耗尽区，势垒区）结，耗尽区，势垒区）结，耗尽区，势垒区）（促进扩散运动）（促进漂移运动） 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 1、空间电荷区中内电场阻碍、空间电荷区中内电场阻碍P中的空穴、中的空穴、N中的电子（中的电子（都都是多子是多子）向对方运动（）向对方运动（扩散运动扩散运动）。
2、、P中的电子和中的电子和N中的空穴（中的空穴（都是少子都是少子）数量有限，因此）数量有限，因此由它们形成的电流很小由它们形成的电流很小请注意请注意 对于对于P型半导体和型半导体和N型半导体结合面，离型半导体结合面，离子薄层形成的子薄层形成的空间电荷区空间电荷区称为称为PN结结 在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层耗尽层 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.2.3 PN结的单向导电性结的单向导电性PN结导通结导通 (1) PN结加正向电压时结加正向电压时 外加的正向电压，方向与PN结内电场方向相反，削弱了内电场于是,内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响，PN结呈现低阻性P区的电位高于N区的电位，称为加正 向 电 压， 简 称正 偏 总结：总结：总结：总结：1 1、低电阻、低电阻、低电阻、低电阻2 2、大的正向扩散电流、大的正向扩散电流、大的正向扩散电流、大的正向扩散电流 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.2.3 PN结的单向导电性结的单向导电性 (2) PN结加反向电压时结加反向电压时PN结截止结截止在一定的温度条件下，由本征激发决在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子形成定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与所加的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，反向电压的大小无关，这个电流也称这个电流也称为为反向饱和电流反向饱和电流。
外加反向电压,方向与PN结内电场方向相同，加强了内电场内电场对多子扩散运动的阻碍增强，扩散电流大大减小此时PN结区的少子在内电场的作用下形成的漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电流，PN结呈现高阻性 P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压，简称反偏 高电阻高电阻高电阻高电阻 很小的反向漂移电流很小的反向漂移电流很小的反向漂移电流很小的反向漂移电流 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 关键：耗尽层的存在，其宽度随外加的电压而变化关键：耗尽层的存在，其宽度随外加的电压而变化总总 结结 3.2.3 PN结的单向导电性结的单向导电性 PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；向扩散电流； PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流向漂移电流 由此可以得出结论：由此可以得出结论：PN结具有单向导电性结具有单向导电性 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 (3) PN结结V-I 特性表达式特性表达式其中其中图图3.2.4 硅二极管硅二极管PN结的伏安特性结的伏安特性IS ——反向饱和电流反向饱和电流VT ——温度的电压当量温度的电压当量且在常温下且在常温下（（T=300K）） 3.2.3 PN结的单向导电性结的单向导电性k为玻耳兹曼常数，q 为电子电荷量，T 为热力学温度。
第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 (1) 正向特性正向特性 硅二极管的死区电压Vth=0.5~0.8V左右， 锗二极管的死区电压Vth=0.2~0.3 V左右 当0＜V＜Vth时，正向电流为零，Vth称死区电压或开启电压正向区分为两段： 当V ＞Vth时，开始出现正向电流，并按指数规律增长 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 反向区也分两个区域： 当VBR＜V＜0时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称反向饱和电流IS 当V≤VBR时，反向电流急剧增加，VBR称为反向击穿电压 2) (2) 反向特性反向特性反向特性反向特性 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.2.4 PN结的反向击穿结的反向击穿 当当PN结的反向电压增结的反向电压增加到一定数值时，反向电加到一定数值时，反向电流突然快速增加，此现象流突然快速增加，此现象称为称为PN结的结的反向击穿反向击穿热击穿热击穿——不可逆不可逆 雪崩击穿雪崩击穿（一般二极管）（一般二极管） 齐纳击穿齐纳击穿（稳压二极管）（稳压二极管） 电击穿电击穿——可逆可逆 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 •雪崩击穿：•反向电压增大->电荷区电场增大->漂移少子能量增大 ->能碰撞晶体原子产生碰撞电离碰撞电离碰撞电离碰撞电离-> -> 获得新的电子空穴对->倍增效应倍增效应倍增效应倍增效应->雪崩击穿。
•齐纳击穿：•反向电压增大->电荷区电场增大->电场直接破坏共价键->获得新的电子空穴对->较大形成反向电流 3.2.4 PN结的反向击穿结的反向击穿 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 扩散电容示意图扩散电容示意图 3.2.5 PN结的电容效应结的电容效应(1) (1) 扩散电容扩散电容扩散电容扩散电容C CD D：：：：PN结正向偏置时，多数载流子在扩散过程中结正向偏置时，多数载流子在扩散过程中形成电荷积累，正向电压变化时，其积累的电荷量也变化，这种形成电荷积累，正向电压变化时，其积累的电荷量也变化，这种电容称为扩散电容电容称为扩散电容N区的空穴浓度P区的电子浓度 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.2.5 PN结的电容效应结的电容效应 (2) 势垒电容势垒电容CB ：：PN结电压变化，空间电荷区宽度发生变结电压变化，空间电荷区宽度发生变化，从而引起空间电荷区内电荷变化，这种效应形成的电容化，从而引起空间电荷区内电荷变化，这种效应形成的电容称为势垒电容称为势垒电容 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 •PN结的电容效应由扩散电容和势垒电容综合反应。
•PN结反向偏置时电阻大，电容小，主要为势垒电容•正向偏置时，电容大，取决于扩散电容，电阻小•频率越高，电容效应越显著总结 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.3 半导体二极管半导体二极管 3.3.1 半导体二极管的结构半导体二极管的结构 3.3.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性 3.3.3 二极管的主要参数二极管的主要参数 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 半导体二极管半导体二极管单向导电：单向导电：单向导电：单向导电：二极管正极接电源正极，负极接电源负二极管正极接电源正极，负极接电源负 极时电流可以通过；反之电流不能通过极时电流可以通过；反之电流不能通过符号：符号：符号：符号：阳极阳极(正极正极)+阴极阴极(负极负极) 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.3.1 半导体二极管的结构半导体二极管的结构 在在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管二极结上加上引线和封装，就成为一个二极管二极管按结构分有管按结构分有点接触型、面接触型点接触型、面接触型两大类。
两大类1) 点接触型二极管点接触型二极管(a)点接触型点接触型 二极管的结构示意图二极管的结构示意图 PNPN结面积小，极结面积小，极间电容小，用于高频间电容小，用于高频和数字电路和数字电路 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 （（a）面接触型）面接触型 （（b）集成电路中的平面型）集成电路中的平面型 （（c）代表符号）代表符号 (2) 面接触型二极管面接触型二极管 PNPN结面积大，用于结面积大，用于大电流整流电路大电流整流电路b)(b)面接触型面接触型 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.3.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性锗二极管锗二极管2AP15的的V-I 特性特性硅二极管硅二极管2CP10的的V-I 特性特性 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 式中式中IS 为反向饱和电流为反向饱和电流，，VD 为二极管两端的电压降为二极管两端的电压降，，VT =kT/q 称为温度的电压当量称为温度的电压当量，，k为玻耳兹曼常数，为玻耳兹曼常数，q 为电为电子电荷量，子电荷量，T 为热力学温度。
对于室温（相当为热力学温度对于室温（相当T=300 K），），则有则有VT=26 mV 第一象限的是正第一象限的是正向伏安特性曲线，第向伏安特性曲线，第三象限的是反向伏安三象限的是反向伏安特性曲线特性曲线 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 (1) 正向特正向特性性 硅硅二极管的二极管的门坎门坎电压电压Vth=0.5~0.8V左右，左右， 锗锗二极管的二极管的门坎门坎电压电压Vth=0.2~0.3 V左右 当当0＜＜V＜＜Vth时，时，正向电流为零，正向电流为零，Vth称称门坎电压或开启电压门坎电压或开启电压正向区分为两段：正向区分为两段： 当当V ＞＞Vth时，开时，开始出现正向电流，并始出现正向电流，并按指数规律增长按指数规律增长 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 反向区也分两个区域：反向区也分两个区域： 当当VBR＜＜V＜＜0时，反时，反向电流很小，且基本不随向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称此时的反向电流也称反向反向饱和电流饱和电流IS 。
当当V≤VBR时，反向电时，反向电流急剧增加，流急剧增加，VBR称为称为反反向击穿电压向击穿电压 2) 反向特性反向特性 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 (3) 反向击穿特反向击穿特性性 反向电流急剧增反向电流急剧增加加, 管子被击穿管子被击穿•电击穿电击穿：：电击穿是可逆的，电击穿是可逆的，如稳压管如稳压管•热击穿热击穿：：热击穿管子损坏，热击穿管子损坏，是不可逆的是不可逆的 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 (1) 最大整流电流最大整流电流IF(2) 反向击穿电压反向击穿电压VBR(3) 反向电流反向电流IR(4) 极间电容极间电容Cd指管子未击穿时的反向电流，值越小，单向导电性越好，指管子未击穿时的反向电流，值越小，单向导电性越好，受温度的影响受温度的影响是扩散电容和势垒电容之和是扩散电容和势垒电容之和二极管连续工作时，允许流过的最大正向电流的平均值二极管连续工作时，允许流过的最大正向电流的平均值指管子反向击穿时的电压值为安全计，在实际工作时，指管子反向击穿时的电压值为安全计，在实际工作时，最大反向工作电压最大反向工作电压VRM一般只按反向击穿电压一般只按反向击穿电压VBR的一半计的一半计算。
算 3.3.3 二极管的主要参数二极管的主要参数 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 (4) 反向恢复时间反向恢复时间TRR由于电容效应，电流不会突变，当外加电压由正偏转化由于电容效应，电流不会突变，当外加电压由正偏转化为反偏时，会产生一个较大的反偏电流为反偏时，会产生一个较大的反偏电流原因：扩散电容造成原因：扩散电容造成PN结两侧少子的积累，电压反偏后，结两侧少子的积累，电压反偏后，积累的少子通过内电场产生的漂移运动释放，产生一个积累的少子通过内电场产生的漂移运动释放，产生一个暂时的较大的反偏电流暂时的较大的反偏电流 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.4 二极管基本电路及其分析方法二极管基本电路及其分析方法 3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法简单二极管电路的图解分析方法 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法简单二极管电路的图解分析方法 二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用非线性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图用非线性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图解分析法则较简单，但前提条件是已知二极管的解分析法则较简单，但前提条件是已知二极管的V V - -I I 特性曲线。
特性曲线 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 例例3.4.1 电路如图所示，已知二极管的电路如图所示，已知二极管的V-I特性曲线、电源特性曲线、电源VDD和电阻和电阻R，，求二极管两端电压求二极管两端电压vD和流过二极管的电流和流过二极管的电流iD 解：由电路的解：由电路的KVL方程，可得方程，可得 即即 是一条斜率为是一条斜率为-1/R的直线，称为的直线，称为负载负载线线 Q的坐标值（的坐标值（VD，，ID））即为所求即为所求Q点称为电路的点称为电路的工作点工作点 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 解法二：迭代法•联立方程：•计算过程复杂，实际中常使用简化模型进行分析 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 1.1.二极管二极管V-I 特性的建模特性的建模正向偏置时：正向偏置时：管压降为管压降为0，，电阻也为电阻也为0反向偏置时：反向偏置时：电流为电流为0，，电阻为电阻为∞当当iD≥1mA时，时， vD=0.7V2)恒压降模型恒压降模型 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法(1)理想模型理想模型 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 (3) 折线模型（实际模型）折线模型（实际模型）(4)小信号模型小信号模型 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法1.1.二极管二极管V V- -I I 特性的建模特性的建模（（4 4）小信号模型）小信号模型v vs s =0=0 时时, Q点称为点称为静态工作点静态工作点静态工作点静态工作点 ，反映直流时的工作状态。
反映直流时的工作状态v vs s = =V Vmmsinsin t t 时（时（Vm<>VT 。
（（a））V-I特性特性 （（b）电路模型）电路模型 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法2 2．模型分析法应用举例．模型分析法应用举例（（1 1）整流电路）整流电路( (用理想模型进行分析用理想模型进行分析) )（（a）电路图）电路图 （（b））vs和和vo的波形的波形 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 2 2．模型分析法应用举例．模型分析法应用举例（（2 2）静态工作情况分析）静态工作情况分析(1)理想模型（相当与导线）理想模型（相当与导线）（（R=10k ）） 当当VDD=10V 时，时，(2)恒压降模型恒压降模型（相当于反接一个（相当于反接一个0.7伏的电压源）伏的电压源）（硅二极管典型值）（硅二极管典型值）(3)折线模型折线模型(实际模型实际模型)（硅二极管典型值）（硅二极管典型值）设设当当VDD=1V 时，时， （略）（略）（（a）简单二极管电路）简单二极管电路 （（b）习惯画法）习惯画法 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 2 2．模型分析法应用举例．模型分析法应用举例（（3 3）限幅电路）限幅电路 电路如图电路如图(a)，，R = 1kΩ，，VREF = 3V，，二极管为硅二极管。
分别用理想模二极管为硅二极管分别用理想模型和恒压降模型求解，当型和恒压降模型求解，当vI = 6sin t V时，绘出相应的输出电压时，绘出相应的输出电压vO的波形 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 （（4 4）开关电路（略））开关电路（略）特点：利用二极管的单向导电性可作为电子开关vI1 vI2二极管工作状态D1 D2v00V 0V导通 导通导通 截止截止 导通截止 截止0V 5V5V 0V5V 5V0V0V0V5V求vI1和vI2不同值组合时的v0值（二极管为理想模型）解：解：（（5 5）低电压稳压电路）低电压稳压电路——第八章第八章 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 2 2．模型分析法应用举例．模型分析法应用举例（（6 6）小信号工作情况分析）小信号工作情况分析图示电路中，图示电路中，VDD = 5V，，R = 5k ，，恒压降模型的恒压降模型的VD=0.7V，，vs = 0.1sin t V。
1））求输出电压求输出电压vO的交流量和总量；（的交流量和总量；（2）绘出）绘出vO的波形 直流通路、交流通路、静态、动态等直流通路、交流通路、静态、动态等概念，在放大电路的分析中非常重要概念，在放大电路的分析中非常重要 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.5 特殊二极管特殊二极管 3.5.1 齐纳二极管齐纳二极管( (稳压二极管稳压二极管) )1.1.1.1.符号及稳压特性符号及稳压特性符号及稳压特性符号及稳压特性• 掺杂浓度高掺杂浓度高（容易形成强电场）（容易形成强电场）• 作稳压用，一般作稳压用，一般工作在工作在反向击穿区反向击穿区反向击穿区反向击穿区用用2CW，，2DW命名命名 特点特点特点特点反向截止，无稳压特性可能烧毁 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 • 正向特性和普通二极管相同正向特性和普通二极管相同• 反向击穿区曲线越陡，反向击穿区曲线越陡，即动态电阻即动态电阻 rZ 越小，稳越小，稳压性能越好压性能越好3.5 特殊二极管特殊二极管 3.5.1 齐纳二极管齐纳二极管( (稳压二极管稳压二极管) )1.1.1.1.符号及稳压特性符号及稳压特性符号及稳压特性符号及稳压特性 伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 IRRLIOIOVOIZIRVORLIRVOVOIZIR正常稳压时正常稳压时 VO =VZ3. 3. 稳压电路稳压电路稳压电路稳压电路( (并联式稳压电路并联式稳压电路并联式稳压电路并联式稳压电路) ) 3.5.1 齐纳二极管齐纳二极管( (稳压二极管稳压二极管) ) 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.5.2 变容变容二极管二极管（（a）符号）符号 （（b）结电容与电压的关系（纵坐标为对数刻度））结电容与电压的关系（纵坐标为对数刻度） • 变容二极管：变容二极管：结电容随反向电压的增加而减小，这种效应结电容随反向电压的增加而减小，这种效应显著的二极管称为变容二极管。
显著的二极管称为变容二极管 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.5.3 肖特基二极管肖特基二极管（（a）符号）符号 （（b）正向）正向V-I特性特性肖特基二极管：肖特基二极管：具有开关频率高和正向压降低等优点，但其反向击穿电压比较低，在高频得到广泛的应用 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.5.4 光电子器件光电子器件1. 光电二极管光电二极管 （（a）符号）符号 （（b）电路模型）电路模型 （（c）特性曲线）特性曲线 • 光电二极管：光电二极管：其其PN结在反向偏置状态下运行，它的反向结在反向偏置状态下运行，它的反向电流随光照强度的增加而上升电流随光照强度的增加而上升 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.5.4 光电子器件光电子器件2. 发光二极管发光二极管符号符号光电传输系统光电传输系统 • 发光二极管：发光二极管：正向导通时能发光，常用作显示器件正向导通时能发光，常用作显示器件 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 3.5.4 光电子器件光电子器件3. 激光二极管激光二极管（（a）物理结构）物理结构 （（b）符号）符号 第第3章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 小结•为合理选择和正确使用各种半导体器件，必须熟悉它们各自的一整套参数。
这些对数大至可分为两类，一类是性能参数，如稳压管的稳定电压VZ、稳定电流IZ、温度系数等；另一类是极限参数，如二极管的最大整流电流、最高反向工作电压等。