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1、会计学1md03半导体二极管半导体二极管第一页，共29页。 将PN 结封装在塑料(slio)、玻璃或金属外壳里，再从P 区和N 区分别焊出两根引线作阳、阴极。一、二极管的结构(jigu)符号(fho)第1页/共28页第二页，共29页。一、二极管的结构(jigu)第2页/共28页第三页，共29页。发光(fun)(fun)二极管的舞台效果第3页/共28页第四页，共29页。二 、 二 极 管 的 类 型(lixng)o按材料分o硅二极管o锗二极管o按结构分o点接触型二极管-不允许通过(tnggu)较大的电流，可在高频下工作o面接触型二极管-结面积大，允许流过的电流大，但只能在较低频率下工作o按用途分
2、o整流二极管o稳压二极管o检波二极管o开关二极管o发光二极管o变容二极管o第4页/共28页第五页，共29页。三、二极管的特性(txng)o伏安特性o正向伏安特性o反向(fnxin)伏安特性o击穿特性o温度特性o电容特性第5页/共28页第六页，共29页。1、伏安(fn)特性 流流过过二二极极管管的的电电流流与与加加在在二二极极管管两两端端的的电电压压的的关关系系曲线曲线I = f (U )就是就是(jish)二极管的伏安特性。二极管的伏安特性。604020 0.002 0.00400.51.02550I / mAU / V正向(zhn xin)特性硅管的伏安特性击穿电压反向特性 50I / mA
3、U / V0.20.4 25510150.010.020锗管的伏安特性死区电压第6页/共28页第七页，共29页。正向(zhnxin)特性o当正向电压较小时，正向电流很小，几乎为零。o死区o死区电压（门坎电压）o死区电压与材料和温度有关o硅管约 0.5 V 左右，锗管约 0.1 V 左右o当正向电压超过死区电压后，随着电压的升高，正向电流迅速(xn s)增大o硅管导通电压o锗管导通电压死区60402000.40.8I / mAU / V60402000.40.8I / mAU / V材料开启电压导通电压反向饱和电流硅Si0.5V0.50.8V1A以下锗Ge0.1V0.10.3V几十A第7页/共2
4、8页第八页，共29页。反向(fnxin)特性o二极管加反向电压(diny)，反向电流很小。o当电压(diny)超过零点几伏后，反向电流不随电压(diny)增加而增大，即饱和；o击穿反向电压(diny)继续升高，大到一定数值时，反向电流会突然增大。o反向击穿电压(diny)o电击穿可逆击穿并不意味管子损坏，若控制击穿电流，电压(diny)降低后，还可恢复正常。o热击穿不可逆 0.02 0.0402550I / mAU / V反向饱和电流击穿电压U(BR)第8页/共28页第九页，共29页。伏安(fn)特性表达式(二极管方程)其中，IS 反向饱和电流 UT 温度(wnd)的电压当量；在常温(300
5、K)下，UT 26 mV二极管加反向(fn xin)电压，即 U UT ，则二极管加正向电压，即 U 0，且 U UT ，则电流I 与电压U 基本成指数关系。第9页/共28页第十页，共29页。伏安伏安(fn)(fn)(fn)(fn)特性总结特性总结n n二极管具有单向二极管具有单向(dnxin)(dnxin)(dnxin)(dnxin)导电性导电性n n加正向电压时，导通，呈现很小的正向电阻，如同开关闭合加正向电压时，导通，呈现很小的正向电阻，如同开关闭合n n加反向电压时，截止，呈现很大的反向电阻，如同开关断开加反向电压时，截止，呈现很大的反向电阻，如同开关断开n n应用：整流二极管应用：整
6、流二极管检波二极管检波二极管 开关二极管开关二极管n n二极管是非线性器件二极管是非线性器件n n实践：如何用万用表检测二极管？实践：如何用万用表检测二极管？ 50I / mAU / V0.20.4 25510150.010.020第10页/共28页第十一页，共29页。2、击穿(jchun)特性o击穿-反向(fn xin )电压大到一定数值时，反向(fn xin )电流会突然快速增大。o电击穿可逆o热击穿不可逆o应用：稳压管 0.02 0.0402550I / mAU / VIZVDZRUOIO+IRUI+RL第11页/共28页第十二页，共29页。n n温度升高时，反向温度升高时，反向(fn
7、xin)(fn xin)饱和电流增大，正向电流也增大。温度饱和电流增大，正向电流也增大。温度升高升高1010，IS IS 约增加约增加1 1倍。倍。 3 3、温度、温度(wnd)(wnd)特性特性o应用(yngyng):温度补偿二极管第12页/共28页第十三页，共29页。4、电容(dinrng)特性o结电容Cj Cj=CD+CBo应用(yngyng)：变容二极管第13页/共28页第十四页，共29页。n n最大整流电流最大整流电流 IF IFn n 二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。n n最高反向最高反向(fn xin)(fn xin)工
8、作电压工作电压 UR URn n 工作时允许加在二极管两端的反向工作时允许加在二极管两端的反向(fn xin)(fn xin)电压值。通常将击穿电压电压值。通常将击穿电压 UBR UBR 的一半定义为的一半定义为 UR UR 。n n反向反向(fn xin)(fn xin)电流电流 IR IRn n最高工作频率最高工作频率fMfMn n fM fM 值主要值主要 决定于决定于PN PN 结结电容的大小。结电容愈大，二极管允许的最高结结电容的大小。结电容愈大，二极管允许的最高工作频率愈低。工作频率愈低。四、二极管的主要参数四、二极管的主要参数第14页/共28页第十五页，共29页。五、二极管电路(
9、dinl)的分析o图解分析法o简化模型分析法o二极管的模型o理想(lxing)模型（）o恒压降模型（）o折线模型o小信号模型o简化模型分析法第15页/共28页第十六页，共29页。例 电路如图所示，已知二极管的V-I 特性曲线(qxin)、电源VDD和电阻R，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD 。 1、图解(tji)分析法解：由电路(dinl)的KVL方程，可得 即是一条斜率为-1/R 的直线，称为负载线 Q 的坐标值（VD，ID）即为所求，Q点称为电路的工作点。VDDVDD / RVDIDQ负载线第16页/共28页第十七页，共29页。 2、二极管的简化、二极管的简化(jinhu)模型模
10、型（1）理想模型 （a）V-I 特性 （b）代表符号 （c）正向偏置时的电路模型 （d）反向偏置时的电路模型第17页/共28页第十八页，共29页。（2）恒压降模型（a）V-I 特性 （b）电路模型 （3）折线模型（a）V-I 特性 （b）电路模型 2、二极管的简化、二极管的简化(jinhu)模型模型第18页/共28页第十九页，共29页。（4）小信号(xnho)模型 过过Q点的切线可以等效成一个点的切线可以等效成一个(y )微变电阻微变电阻即即根据根据得得Q点处的微变电导点处的微变电导(din do)则则常温下（常温下（T T=300K=300K）（a）V-I 特性特性 （b）电路模型）电路模型
11、 2、二极管的简化模型 小信号模型中的微变电阻rd与静态工作点Q有关。 该模型用于二极管处于正向偏置条件下，且vDVT 。 第19页/共28页第二十页，共29页。（1）开关电路电路(dinl)如图所示，二极管为理想二极管，求A、O 间的电压值解： 判断(pndun)二极管导通情况则接D阳极(yngj)的电位为-6V，接阴极的电位为 -12V。阳极电位高于阴极电位，D接入时正向导通。导通后，D的压降等于零，即A点的电位就是D阳极的电位。所以，A、O间的电压值为 -6V。3、简化模型分析法举例0V-6V-12V断开D，以O为基准电位， 即O点为0V。 计算思考：若电路含有多个二极管，怎么计算？第2
12、0页/共28页第二十一页，共29页。3、简化模型(mxng)分析法举例（2）整流(zhngli)电路（a）电路图（b）vs的波形(bxn)（c）vo的波形第21页/共28页第二十二页，共29页。（3）限幅电路 电路如图(a)，R = 1k，VREF = 3V，二极管为硅管。分别用理想模型 和恒压降模型求解(qi ji)，当vI = 6sin t V时，绘出相应的输出电压vO的波形。 3、简化模型(mxng)分析法举例理想(lxing)模型恒压降模型怎样双向限幅？第22页/共28页第二十三页，共29页。（4）静态工作(gngzu)情况分析理想(lxing)模型 硅管 VDD=10V R=10k
13、恒压降模型(mxng)（a）简单二极管电路（b）习惯画法3、简化模型分析法举例第23页/共28页第二十四页，共29页。n n符号符号(fho)(fho)(fho)(fho)六、稳压管o伏安特性曲线o稳压原理(yunl)：在反向击穿区，反向电流有一个比较大的变化时，管子两端相应的电压变化量却很小。I/mAU/VO+ 正向正向 +反向反向 U Io工作(gngzu)区：反向击穿区第24页/共28页第二十五页，共29页。n n主要参数主要参数n n稳定电压稳定电压 UZ UZn n 稳压管工作在反向击穿区时的稳定工作电压稳压管工作在反向击穿区时的稳定工作电压n n稳定电流稳定电流 IZ IZn n正
14、常工作的参考电流。正常工作的参考电流。I IZ I IZ I IZ ，只要，只要(zhyo)(zhyo)不超过额定功耗即可。不超过额定功耗即可。n n动态电阻动态电阻n n电压温度系数电压温度系数n n额定功耗额定功耗六、稳压管第25页/共28页第二十六页，共29页。六、稳压管o稳压管电路(dinl)使用注意事项外加电源的正极接管子的N 区，电源的负极接P 区，保证管子工作在反向击穿区；稳压管应与负载电阻 RL 并联；必须限制流过稳压管的电流(dinli) IZ，不能超过规定值，以免因过热而烧毁管子。VDZRUOIO+IZIRUI+RL第26页/共28页第二十七页，共29页。作业(zuy)(zuy)n n（a）(c) 3.4.6(a)n n3.4.9 3.5.1 第27页/共28页第二十八页，共29页。内容(nirng)总结会计学。面接触型二极管-结面积大，允许流过的电流大，但只能在较低频率下工作。死区电压（门坎电压）。二极管加反向电压，反向电流很小。其中，IS 反向饱和电流。UT 温度的电压当量(dngling)。击穿-反向电压大到一定数值时，反向电流会突然快速增大。温度升高时，反向饱和电流增大，正向电流也增大。二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。工作时允许加在二极管两端的反向电压值。工作区：反向击穿区。作业第二十九页，共29页。
