《模拟电子康5版课件第二、三讲3二极管及其基本电路.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟电子康5版课件第二、三讲3二极管及其基本电路.ppt（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2.1 半导体的基本知识半导体的基本知识2.3 半导体二极管半导体二极管2.4 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2.5 特殊二极管特殊二极管2.2 PN结的形成及特性结的形成及特性小结小结2.6 二极管的应用二极管的应用学习指导学习指导作业作业学习指导 电子技术是当代高新技术的龙头。 半导体器件是现代电子技术的重要组成部分。 PN结是半导体器件的核心环节。 半导体二极管是由一个PN结构成的半导体器件,在电子电路有广泛的应用。主要内容: 1、半导体的基本知识; 2、PN结的形成及特点; 3、半导体二极管的结构、特性、参数、模型及应用电路。学习目标：学习目标： 1、掌握以下基本
2、概念：半导体材料的特点、空穴、扩散运动、漂移运动、PN结正偏、PN结反偏； 2、了解PN结的形成过程及半导体二极管的单向导电性； 3、掌握半导体二极管的伏安特性及其电路的分析方法； 4、正确理解半导体二极管的主要参数； 5、掌握稳压管工作原理及使用中的注意事项，了解选管的一般原则。2.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 2.1.1 半导体特性半导体特性 2.1.2 半导体的共价键结构半导体的共价键结构 2.1.3 本征半导体本征半导体 2.1.4 杂质半导体杂质半导体 何谓半导体何谓半导体物体分类物体分类导体导体如：金属如：金属绝缘体绝缘体如：橡胶、云母、塑料等。如：橡胶、云母、塑料等。 导
3、电能力介于导体和绝缘体之间。导电能力介于导体和绝缘体之间。半导体半导体 半导体特性半导体特性掺入杂质则导电率增加几百倍掺入杂质则导电率增加几百倍掺杂特性掺杂特性半导体器件半导体器件温度增加使导电率大为增加温度增加使导电率大为增加热敏特性热敏特性热敏器件热敏器件光照不仅使导电率大为增加还可以产生电动势光照不仅使导电率大为增加还可以产生电动势光敏特性光敏特性光敏器件光敏器件光电器件光电器件常用的半导体材料常用的半导体材料有：有： 元素半导体元素半导体：硅（硅（SiSi）、）、锗（锗（GeGe） 化合物半导体化合物半导体：砷化镓（砷化镓（GaAsGaAs） 掺杂材料掺杂材料：硼：硼(B)(B)、铟铟
4、(In)(In)；磷磷(P)(P)、锑锑( (SbSb) )。 硅和锗的原子结构简硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构化模型及晶体结构价电子是我们要研究的对象价电子是我们要研究的对象硅晶体的硅晶体的空间排列空间排列硅和锗都是四价元素，它们的原子硅和锗都是四价元素，它们的原子结构外层电子结构外层电子( (价电子价电子) )数均为数均为4 4个，个，价电子受原子核的束缚力最小，决价电子受原子核的束缚力最小，决定其化学性质和导电性能定其化学性质和导电性能共价键表示两个共价键表示两个共有价电子所形共有价电子所形成的束缚作用。成的束缚作用。为了保持原子的电为了保持原子的电中性，原子核用带中性，原子核用带圆
5、圈的圆圈的+4+4符号表示符号表示T=0K T=0K 且且无无外外界界激激发发，只只有有束束缚缚电电子子，没没有有自自由由电电子子，本本征征半半导导体体相相当当于于绝绝缘缘体体；T=300KT=300K，本本征征激激发发，少少量量束束缚缚电电子子摆摆脱共价键成为自由电子，这种现象称为本征激发。脱共价键成为自由电子，这种现象称为本征激发。本征半导体本征半导体完全纯净、结构完整的半导体晶体。完全纯净、结构完整的半导体晶体。纯度：纯度：99.9999999%99.9999999%，“九个九个9 9”它在物理结构上呈单晶体形态。它在物理结构上呈单晶体形态。常用的本征半导体常用的本征半导体Si+142
6、8 4Ge+322 8 18 4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键内的电子共价键内的电子称为称为束缚电子束缚电子价带价带导带导带挣脱原子核束缚的电子挣脱原子核束缚的电子称为称为自由电子自由电子价带中留下的空位价带中留下的空位称为称为空穴空穴禁带禁带EG外电场外电场E自由电子定向移动自由电子定向移动形成形成电子流电子流束缚电子填补空穴的束缚电子填补空穴的定向移动形成定向移动形成空穴流空穴流两种载流子两种载流子 动画一动画一1. 1. 本征半导体中有两种载流子本征半导体中有两种载流子 自由电子和空穴自由电子和空穴2. 2. 在外电场的作用下，产生电流在外电场的作用下，产生电流 电子流和
7、空穴流电子流和空穴流电子流电子流自由电子作定向运动形成的自由电子作定向运动形成的与外电场方向相反与外电场方向相反自由电子始终在自由电子始终在导带内导带内运动运动空穴流空穴流价电子递补空穴形成的价电子递补空穴形成的与外电场方向相同与外电场方向相同始终在始终在价带内价带内运动运动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。 用空穴移动产生的电流代表束缚电子移动产生的电流电子浓度电子浓度n ni i = = 空穴浓度空穴浓度p pi i杂质半导体杂质半导体掺入杂质的本征半导体。掺入杂质的本征半导体。掺杂后半导体的导电率大为提高掺杂后半导体的导电率大为提高掺
8、入三价元素如掺入三价元素如B、Al、In等，等，形成形成P型半导体，也称空穴型半导体型半导体，也称空穴型半导体掺入五价元素如掺入五价元素如P、Sb等，等，形成形成N型半导体，也称电子型半导体型半导体，也称电子型半导体杂质半导体杂质半导体 P型半导体型半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4+3+3在本征半导体中掺入三价元素如在本征半导体中掺入三价元素如B。价带价带导带导带-受主受主能级能级自由电子是少子自由电子是少子空穴是多子空穴是多子杂质原子提供杂质原子提供由热激发形成由热激发形成因留下的空穴很容易俘因留下的空穴很容易俘获电子，使杂质原子成获电子，使杂质原子成为为负离子。负离子。三价杂质三
9、价杂质 因因而也称为而也称为受主杂质受主杂质。杂质半导体杂质半导体 N型半导体型半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5+5在本征半导体中掺入五价元素如在本征半导体中掺入五价元素如P。价带价带导带导带+施主施主能级能级自由电子是多子自由电子是多子空穴是少子空穴是少子杂质原子提供杂质原子提供由热激发形成由热激发形成由于五价元素很容易贡献电由于五价元素很容易贡献电子，因此将其称为子，因此将其称为施主杂质。施主杂质。施主杂质因提供自由电子而施主杂质因提供自由电子而带正电荷成为带正电荷成为正离子正离子 本征半导体、杂质半导体本征半导体、杂质半导体 本节中的有关概念本节中的有关概念 自由电子、空穴
10、自由电子、空穴 N型半导体、型半导体、P型半导体型半导体 多数载流子、少数载流子多数载流子、少数载流子 施主杂质、受主杂质施主杂质、受主杂质2.2 PN结的形成及特性结的形成及特性 2.2.1 PN结的形成结的形成 2.2.2 PN结的单向导电性结的单向导电性 2.2.3 PN结的反向击穿结的反向击穿 2.2.4 PN结的电容效应结的电容效应 P P型半导体中含有受主杂质，在常温型半导体中含有受主杂质，在常温下，受主杂质电离为带正电的空穴和带负下，受主杂质电离为带正电的空穴和带负电的受主离子。电的受主离子。 N N型半导体中含有施主杂质，在常温型半导体中含有施主杂质，在常温下，施主杂质电离为带
11、负电的电子和带正下，施主杂质电离为带负电的电子和带正电的施主离子。电的施主离子。 除此之外，除此之外，P P型和型和N N型半导体中还有少型半导体中还有少数受本征激发产生的电子数受本征激发产生的电子- -空穴对，通常本空穴对，通常本征激发产生的载流子要比掺杂产生的载流征激发产生的载流子要比掺杂产生的载流子少得多。子少得多。半导体中的正负电荷数相等半导体中的正负电荷数相等保持电中性保持电中性P区区N区区扩散运动扩散运动载流子载流子从从浓度浓度大大向浓度向浓度小小的区域的区域扩散扩散,称称扩散运动扩散运动形成的电流成为形成的电流成为扩散电流扩散电流内电场内电场内电场内电场阻碍多子阻碍多子向对方的向
12、对方的扩散扩散即即阻碍扩散运动阻碍扩散运动同时同时促进少子促进少子向对方向对方漂移漂移即即促进了漂移运动促进了漂移运动扩散运动扩散运动=漂移运动时漂移运动时达到达到动态平衡动态平衡空间电荷区：由不能移空间电荷区：由不能移动的带电粒子组成，集动的带电粒子组成，集中在中在P P区和区和N N区的交界处区的交界处内内电电场场阻阻止止多多子子扩扩散散 因浓度差因浓度差多子的扩散运动多子的扩散运动由由杂质离子形成空间电荷区杂质离子形成空间电荷区空间电荷区形成内电场空间电荷区形成内电场内电场促使少子漂移内电场促使少子漂移扩散运动扩散运动多子从浓度大向浓度小的区域扩散多子从浓度大向浓度小的区域扩散,称扩散运
13、动称扩散运动扩散运动产生扩散电流扩散运动产生扩散电流漂移运动漂移运动少子向对方漂移少子向对方漂移,称漂移运动称漂移运动漂移运动产生漂移电流。漂移运动产生漂移电流。动态平衡动态平衡扩散电流扩散电流= =漂移电流，漂移电流，PNPN结内总电流结内总电流=0=0。PN PN 结结稳定的空间电荷区稳定的空间电荷区又称高阻区又称高阻区也称耗尽层也称耗尽层PNPN结的形成结的形成 动画二动画二空间电荷区变窄，内电场减弱空间电荷区变窄，内电场减弱扩散运动加强扩散运动加强相等相等动态平衡动态平衡 V V PNPN结的接触电位结的接触电位 内电场的建立，使内电场的建立，使PNPN结中产生结中产生电位差。从而形成
14、接触电位电位差。从而形成接触电位V V 接触电位接触电位V V 决定于材料及掺杂浓度决定于材料及掺杂浓度硅：硅： V V =0.7=0.7锗：锗： V V =0.2=0.2内电场内电场1. PN1. PN结加正向电压时的导电情况结加正向电压时的导电情况 外电场方向与外电场方向与PN结内电结内电场方向相反，削弱了内电场方向相反，削弱了内电场。于是内电场对多子扩场。于是内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。电流加大。 扩散电流远大于漂移电扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影流，可忽略漂移电流的影响。响。PN结呈现低阻性。结呈现低阻性。P区的电位高于区的电位高于N
15、区的电位，称为加区的电位，称为加正向电压正向电压，简称，简称正偏正偏；内内外外2. PN2. PN结加反向电压时的导电情况结加反向电压时的导电情况 外电场与外电场与PN结内电场方结内电场方向相同，增强内电场。向相同，增强内电场。内电场对多子扩散运动阻内电场对多子扩散运动阻碍增强，扩散电流大大减碍增强，扩散电流大大减小。少子在内电场的作用小。少子在内电场的作用下形成的漂移电流加大。下形成的漂移电流加大。此时此时PN结区少子漂移电流结区少子漂移电流大于扩散电流，可忽略扩大于扩散电流，可忽略扩散电流。散电流。PN结呈现高阻性结呈现高阻性P区的电位低于区的电位低于N区的电位，称为加区的电位，称为加反向
16、电压反向电压，简称，简称反偏反偏；内内外外由此可以得出结论：由此可以得出结论：PN结结具有单向导电性。具有单向导电性。PN结加正向电压时，呈现低结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电阻，具有较大的正向扩散电流；电流；PN结加反向电压时，呈现高结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电阻，具有很小的反向漂移电流。电流。PNPN结的单向导电性结的单向导电性 动画三动画三式中式中 Is 饱和电流饱和电流; UT = kT/q 等效电压等效电压 k 波尔兹曼常数；波尔兹曼常数； T=300k（室温）时室温）时 UT= 26mv由半导体物理可推出由半导体物理可推出： 当加反向电压时：当加
17、反向电压时： 当加正向电压时：当加正向电压时：(UUT)PN结两端的电压与结两端的电压与流过流过PN结电流的关系式结电流的关系式PN结的伏安特性结的伏安特性反向击穿反向击穿PN结上所加的反向电压达到某一数值时，反向电结上所加的反向电压达到某一数值时，反向电流激增的现象流激增的现象雪崩击穿雪崩击穿当反向电压增高时，当反向电压增高时，少子获得能量高速运动，在少子获得能量高速运动，在空间电荷区与原子发生碰撞，产生碰撞电离。形空间电荷区与原子发生碰撞，产生碰撞电离。形成连锁反应，象雪崩一样，使反向电流激增。成连锁反应，象雪崩一样，使反向电流激增。齐纳击穿齐纳击穿当反向电压较大时，当反向电压较大时，强电
18、场直接从共价键强电场直接从共价键中将电子拉出来，形成大量载流子中将电子拉出来，形成大量载流子, ,使反向使反向电流电流激增。激增。击穿是可逆。击穿是可逆。掺杂浓度掺杂浓度小小的的二极管容易发生二极管容易发生击穿是可逆。击穿是可逆。掺杂浓度掺杂浓度大大的的二极管容易发生二极管容易发生不可逆击穿不可逆击穿 热击穿热击穿PN结的电流或电压较大，使结的电流或电压较大，使PN结耗散功率超过极限值，使结温结耗散功率超过极限值，使结温升高，导致升高，导致PN结结过热而烧毁过热而烧毁V VBRBR反向击穿电压反向击穿电压 势垒电容势垒电容CB 势垒电容是由空间电荷区的离子薄层形成的。当外加势垒电容是由空间电荷
19、区的离子薄层形成的。当外加电压使电压使PN结上压降发生变化时，离子薄层的厚度也相应地结上压降发生变化时，离子薄层的厚度也相应地随之改变，这相当随之改变，这相当PN结中存储的电荷量也随之变化，犹如结中存储的电荷量也随之变化，犹如电容的充放电。电容的充放电。动画动画高频应用 高频应用 CB大小与大小与PN结面积成结面积成正比，与耗尽区厚度成反正比，与耗尽区厚度成反比，而耗尽区厚度随外加比，而耗尽区厚度随外加电压的改变而改变电压的改变而改变从电路上来看，从电路上来看，C CB B与结与结电阻并联电阻并联反偏时，结电阻大，反偏时，结电阻大， C CB B小，二者在同一个数量级小，二者在同一个数量级正偏
20、时，结电阻小，正偏时，结电阻小， C CB B大，二者不在同一个数量级，大，二者不在同一个数量级，结电阻起主要作用结电阻起主要作用 扩散电容是由多子扩散后，在扩散电容是由多子扩散后，在PN结的另一侧面积累而结的另一侧面积累而形成的。因形成的。因PN结正偏时，由结正偏时，由N区扩散到区扩散到P区的电子，与外电区的电子，与外电源提供的空穴相复合，形成正向电流。刚扩散过来的电子就源提供的空穴相复合，形成正向电流。刚扩散过来的电子就堆积在堆积在 P 区内紧靠区内紧靠PN结的附近，形成一定的多子浓度梯度结的附近，形成一定的多子浓度梯度分布曲线。分布曲线。 扩散电容扩散电容CDPNPN结电容效应结电容效应
21、 当外加正向电压不同当外加正向电压不同时，扩散电流即外电路电时，扩散电流即外电路电流的大小也就不同。所以流的大小也就不同。所以PN结两侧堆积的多子的结两侧堆积的多子的浓度梯度分布也不同，这浓度梯度分布也不同，这就相当电容的充放电过就相当电容的充放电过程。势垒电容和扩散电容程。势垒电容和扩散电容均是非线性电容。均是非线性电容。2.3 半导体二极管半导体二极管 2.3.1 半导体二极管的结构半导体二极管的结构 2.3.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性 2.3.3 二极管的参数二极管的参数实物图片实物图片 2.3.1 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
22、极结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分为管。二极管按结构分为点接触型、面接触型和平点接触型、面接触型和平面型面型三大类。三大类。(1) 点接触型二极管点接触型二极管 PN结面积小，结电结面积小，结电容小，用于检波和变频等容小，用于检波和变频等高频电路。高频电路。(a)(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(3) 平面型二极管平面型二极管 往往用于集成电路制造往往用于集成电路制造工艺中。工艺中。PN 结面积可大可小，结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。用于高频整流和开关电路中。(2) 面接触型二极管面接触型二极管 PN结面积大，用结面积大，用于工频大电
23、流整流电路。于工频大电流整流电路。(b)(b)面接触型面接触型(c)(c)平面型平面型(4) 二极管的代表符号二极管的代表符号晶体二极管晶体二极管1 1. .正向起始部分存在一正向起始部分存在一个死区或门坎，称为个死区或门坎，称为门限电压门限电压。 硅：硅：VrVr=0.5-0.6v; =0.5-0.6v; 锗：锗：VrVr=0.1-0.2v=0.1-0.2v2.2.加反向电压时，反向加反向电压时，反向电流很小电流很小 即即Is硅硅(nA)0,0,则理想二极管正向导通；若则理想二极管正向导通；若00,0,则理想二极管正向导通；若则理想二极管正向导通；若00,0,则理想二极管正向导通；若则理想二
24、极管正向导通；若00,0,则理想二极管正向导则理想二极管正向导通；若通；若00，则理想二极管反向截止。，则理想二极管反向截止。 2.4.2 应用举例应用举例1）当）当 =0V时，求输出电压值理想二极管截止，支路断开2）当）当 =4V时，求输出电压值理想二极管导通，用理想导线代替解：解：（1 1）当）当 =0V=0V、4V4V、6V6V时，求输出电压值时，求输出电压值3）当）当 =6V时，求输出电压值理想二极管导通，用理想导线代替 2.4.2 应用举例应用举例（2 2）当）当 时输出电压的波形时输出电压的波形 虽然虽然 是一个交流电压源，但是对二极管来说，是一个交流电压源，但是对二极管来说，并不
25、是小信号，所以二极管仍然采用直流模型，交流电压源并不是小信号，所以二极管仍然采用直流模型，交流电压源可以看成为某个瞬时值的直流电压源。可以看成为某个瞬时值的直流电压源。本题目中二极管当作开关来使用，即某段时间内导通，某段时间内截止本题目中二极管当作开关来使用，即某段时间内导通，某段时间内截止理想二极管导通，理想导线代替理想二极管导通，理想导线代替理想二极管被反偏，处于截止状态理想二极管被反偏，处于截止状态 2.4.2 应用举例应用举例 例例3. 3. 开关电路开关电路一、用二极管直流模型来分析电路一、用二极管直流模型来分析电路本题目中，二极管当作开关来使用，即在所有时间本题目中，二极管当作开关
26、来使用，即在所有时间内均导通内均导通 ，或者在所有时间内均截止，或者在所有时间内均截止 若二极管为硅管，若二极管为硅管，当当Vi = 0.4V，Vo = _ V；当当Vi = 1.5V，Vo = _ V。若二极管为锗管时，又分别是若二极管为锗管时，又分别是 _ V和和 _ V。 2.4.2 应用举例应用举例 例例3. 3. 开关电路开关电路一、用二极管直流模型来分析电路一、用二极管直流模型来分析电路解解： 这这类类题题目目中中含含有有一一个个二二极极管管，可可先先将将二二极极管管断断开开，然然后后计计算算二二极极管管阳阳、阴阴极极间间是是正正向向电电压压还还是是负负向向电电压压，若若为为正正向
27、向电电压压且且差差值值大大于于或或等等于于死死区区电电压压时时，二二极极管管导导通通，反反之二极管截止。之二极管截止。 此此题题中中，二二极极管管实实际际上上并并非非理理想想器器件件。正正向向导导通通时时，对对于于硅硅管管大大约约有有0.7V0.7V的的正正向向压压降降；对对于于锗锗管管大大约约有有0.3V0.3V的的正正向向压压降降。所所以以对对于于硅硅二二极极管管，当当 V Vi i = = 0.4V0.4V时时，相相当当于于截截止止，V Vo o = = 0.4V0.4V，而而V Vi i = = 1.5V1.5V时时，相相当当于于导导通通，有有0.7V0.7V的的管管压压降降，V Vo
28、 o = = 0.7V0.7V；对对于于锗锗二二极极管管，无无论论V Vi i= = 0.4V0.4V或或V Vi i= = 1.5V1.5V都相当于导通，有都相当于导通，有0.3V0.3V的管压降，所以都有的管压降，所以都有V Vo o = 0.3V = 0.3V。 2.4.2 应用举例应用举例 例例4.4.有两个二极管的开关电路有两个二极管的开关电路一、用二极管直流模型来分析电路一、用二极管直流模型来分析电路 设二极管是理想的，设二极管是理想的，判断两个二极管的状态，判断两个二极管的状态，并求输出电压并求输出电压V Vo o 2.4.2 应用举例应用举例解题思路解题思路1 1、将二极管从电
29、路中拿走，在此电路的基础上求两个二极管的阳极、将二极管从电路中拿走，在此电路的基础上求两个二极管的阳极和阴极之间的电位差。和阴极之间的电位差。2 2、两个二极管的阳极和阴极之间的电位差共有三种情况：、两个二极管的阳极和阴极之间的电位差共有三种情况：1 1）均小于）均小于0 02 2）均大于）均大于0 03 3）一个为正，另一个为负）一个为正，另一个为负3 3、根据不同的情况做出判断：、根据不同的情况做出判断：1 1）均小于）均小于0 0 ：立即得出结论，两个二极管均截止：立即得出结论，两个二极管均截止2 2）均大于）均大于0 0：这其中会有一大一小，可以得出结论，大的那个二：这其中会有一大一小
30、，可以得出结论，大的那个二极管一定导通，小的那个状态不定，需要做进一步的判断。大极管一定导通，小的那个状态不定，需要做进一步的判断。大的那个二极管导通后用理想的导线代替，这时整个电路就转化的那个二极管导通后用理想的导线代替，这时整个电路就转化成了只有一个二极管的电路，按照例成了只有一个二极管的电路，按照例3 3的方法继续判断，从而的方法继续判断，从而得出最后的结论。得出最后的结论。3 3）一个为正，另一个为负：正的那个二极管一定导通，负的那）一个为正，另一个为负：正的那个二极管一定导通，负的那个状态不定，需要做进一步的判断。正的那个二极管导通后用个状态不定，需要做进一步的判断。正的那个二极管导
31、通后用理想的导线代替，这时整个电路就转化成了只有一个二极管的理想的导线代替，这时整个电路就转化成了只有一个二极管的电路，按照例电路，按照例3 3的方法继续判断，从而得出最后的结论。的方法继续判断，从而得出最后的结论。 2.4.2 应用举例应用举例练习题练习题 2.4.2 应用举例应用举例 例例5.5.低电压稳压电路低电压稳压电路一、用二极管直流模型来分析电路一、用二极管直流模型来分析电路 直流电压源直流电压源V VI I的正的正常值为常值为10V10V，R R =10K=10K，若若V VI I变化变化1V1V时，问相时，问相应的硅二极管电压（即应的硅二极管电压（即输出电压）的变化如何输出电压
32、）的变化如何？解解（1 1）求静态工作点，画出直流通路，二极管采用直流模型求静态工作点，画出直流通路，二极管采用直流模型 （2 2）画交流通路，二极管采用交流模型（这时的信号是小信）画交流通路，二极管采用交流模型（这时的信号是小信号）号）2.5 特殊二极管特殊二极管 2.5.1 稳压二极管稳压二极管 2.5.2 变容二极管变容二极管 2.5.3 光电子器件光电子器件1. 光电二极管光电二极管2. 发光二极管发光二极管稳压特性稳压特性稳压原理稳压原理：在反向击穿时，电流：在反向击穿时，电流在很大范围内变化时，只引起很在很大范围内变化时，只引起很小的电压变化。小的电压变化。正向部分与普通二极管相同
33、正向部分与普通二极管相同RZVZ稳压管稳压时必须工作在反向电击穿状态。稳压管稳压时必须工作在反向电击穿状态。当反向电压加到一定值时，反向当反向电压加到一定值时，反向电流急剧增加，产生反向击穿。电流急剧增加，产生反向击穿。(1) 稳定电压稳定电压VZ(2) 动态电阻动态电阻rZ 在规定的稳压管反向在规定的稳压管反向工作电流工作电流IZ下，所对应的下，所对应的反向工作电压。反向工作电压。rZ = VZ / IZ(3)(3)最大耗散功率最大耗散功率 PZM(4)(4)最大稳定工作电流最大稳定工作电流 IZmax 和最小稳定工作电流和最小稳定工作电流 IZmin(5)稳定电压温度系数稳定电压温度系数
34、VZ特性参数特性参数 稳压管工作时应反接，并串入一只电阻。稳压管工作时应反接，并串入一只电阻。电阻的作用电阻的作用一是起一是起限流作用限流作用，以保护稳压管。二是当输入电压或负，以保护稳压管。二是当输入电压或负载电流变化时，通过电阻上压降的变化，载电流变化时，通过电阻上压降的变化，取出误差信号取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。应用方法应用方法稳稳压压电电路路IZmin IZ IZmaxVIVOIZIRVRVO 变容变容二极管是二极管是利用结势垒电容利用结势垒电容C C随外加电压随外加电压V V的变化而变化的特点制成的二极管。的变化而
35、变化的特点制成的二极管。符号：符号：注意：注意：使用时应外加反向电压使用时应外加反向电压0 0-V/V-V/VC/C/pFpF光电二极管是有光照射时会产生电流的二极管。光电二极管是有光照射时会产生电流的二极管。其结构和普通的二极管基本相同其结构和普通的二极管基本相同 它利用光电导效应工作，它利用光电导效应工作，PNPN结工作在反偏状态，当光照射在结工作在反偏状态，当光照射在PNPN结上时，束缚电子获得光能变成自由电子，产生电子结上时，束缚电子获得光能变成自由电子，产生电子空穴空穴对，在外电场的作用下形成光电流。对，在外电场的作用下形成光电流。D应在反压状应在反压状态工作态工作 发光二极管是发光
36、二极管是将电能转换成光能的特殊半导体将电能转换成光能的特殊半导体器件，它器件，它只有在加正向电压时才发光只有在加正向电压时才发光。220Ve2iDuL一、一、整流电路整流电路整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，1 1、半波整流、半波整流e2E2m+-iDuL整流电路中的二极管是作为整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。开关运用，具有单向导电性。220Ve2iDuL+-二极管应用二极管应用2 2、全波整流、全波整流220VuLioRLe2e2+-+220VuLioRLe2e2-+-+e2uL一、一、整流电路整流电路二极管应用二极管应用3
37、 3、桥式整流、桥式整流220Ve2uL+-220Ve2uL+-e2uL一、一、整流电路整流电路二极管应用二极管应用二、二、 LEDLED显示器显示器abcdfgabcdefgabcdefg+5V共阳极电路共阳极电路共阴极电路共阴极电路控制端为高电平控制端为高电平对应二极管发光对应二极管发光控制端为低电平控制端为低电平对应二极管发光对应二极管发光e小小 结结 1、 半导体中有两种载流子：半导体中有两种载流子：电子和空穴电子和空穴。载流子有。载流子有两种运动方式：两种运动方式：扩散运动和漂移运动扩散运动和漂移运动。 本征激发本征激发使半导体中产生使半导体中产生电子电子- -空穴对空穴对，但它们的
38、数，但它们的数目很少，并与温度有密切关系。目很少，并与温度有密切关系。 2 2、在本征半导体中掺入不同的杂质、在本征半导体中掺入不同的杂质, ,可分别形成可分别形成P P型型和和N N型半导体型半导体, ,它们是各种半导体器件的基本材料。它们是各种半导体器件的基本材料。 3 3、PNPN结是各种半导体器件的基本结构形式结是各种半导体器件的基本结构形式，如二极，如二极管由一个管由一个PNPN结加引线组成。因此，掌握结加引线组成。因此，掌握PNPN结的特性对结的特性对于了解和使用各种半导体器件有着十分重要的意义。于了解和使用各种半导体器件有着十分重要的意义。 PNPN结的重要特性是单向导电性。结的
39、重要特性是单向导电性。 4、为合理选择和正确使用各种半导体器件，必须熟悉为合理选择和正确使用各种半导体器件，必须熟悉它们的参数。这些参数大至可分为两类，一类是它们的参数。这些参数大至可分为两类，一类是性能参数性能参数，如稳压管的稳定电压如稳压管的稳定电压V VZ Z、稳定电流稳定电流I IZ Z、温度系数等；另一温度系数等；另一类是类是极限参数极限参数，如二极管的最大整流电流、最高反向工作，如二极管的最大整流电流、最高反向工作电压等。必须结合电压等。必须结合PNPN结特性及应用电路，逐步领会这些参结特性及应用电路，逐步领会这些参数的意义。数的意义。 5 5、二极管的伏安特性是非线性的，所以它是
40、非线性器二极管的伏安特性是非线性的，所以它是非线性器件件。为分析计算电路方便，在特定条件下，常把二极管的。为分析计算电路方便，在特定条件下，常把二极管的非线性伏安特性进行分段线性化处理，从而得到几种简化非线性伏安特性进行分段线性化处理，从而得到几种简化的模型，如的模型，如理想模型理想模型、恒压降模型恒压降模型、折线模型折线模型和和小信号模小信号模型型。在实际应用中，应根据工作条件选择适当的模型在实际应用中，应根据工作条件选择适当的模型。 小小 结结 6 6、对二极管伏安特性曲线中不同区段的利用，可以构对二极管伏安特性曲线中不同区段的利用，可以构成各种不同的应用电路。组成各种应用电路时，成各种不
41、同的应用电路。组成各种应用电路时，关键是外关键是外电路（包括外电源、电阻等元件）必须为器件的应用提供电路（包括外电源、电阻等元件）必须为器件的应用提供必要的工作条件和安全保证。必要的工作条件和安全保证。 小小 结结重点难点重点难点重点重点： (1)(1)半导体二极管的半导体二极管的V-IV-I特性及主要参数特性及主要参数 (2)(2)二极管的基本电路及分析方法二极管的基本电路及分析方法 (3)(3)稳压管工作原理及应用稳压管工作原理及应用难点难点： 两种载流子、两种载流子、PNPN结的形成、结的形成、单向导电性、单向导电性、二极管的基本电路二极管的基本电路及分析方法。及分析方法。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：半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管图片作业作业P97 - 3.4.5、 3.4.6P99 - 3.5.2
