电子电路：第一章 晶体二极管

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1、电子电路前言前言电子技术电子技术就其器件及电子线路所处理、放大和就其器件及电子线路所处理、放大和变换的信号而言可分为：变换的信号而言可分为：模拟电子技术模拟电子技术： 主要功能是处理模拟信号。主要功能是处理模拟信号。 可细分为：低频模拟电子技术可细分为：低频模拟电子技术 高频模拟电子技术高频模拟电子技术数字电子技术数字电子技术：主要功能是处理数字信号，即随主要功能是处理数字信号，即随时间变化、离散的信号。时间变化、离散的信号。 本课程主要研究低频模拟电子技术。本课程主要研究低频模拟电子技术。电子电路电子电路 绪言绪言一、电子电路定义一、电子电路定义是指由晶体管（二极管、三极管）、场效应管及集成

2、器是指由晶体管（二极管、三极管）、场效应管及集成器是指由晶体管（二极管、三极管）、场效应管及集成器是指由晶体管（二极管、三极管）、场效应管及集成器件构成，并能完成一定电子功能的电路。件构成，并能完成一定电子功能的电路。件构成，并能完成一定电子功能的电路。件构成，并能完成一定电子功能的电路。二、电子电路的分类二、电子电路的分类按工按工按工按工 低频电子电路（低频电子电路（低频电子电路（低频电子电路（f3MHz)f3MHz)f3MHz)f3MHz)分析分析分析分析 放大器基础放大器基础放大器基础放大器基础 作频作频作频作频 率高率高率高率高 低可分低可分低可分低可分 组成电路基本理论基本分析方法线

3、线性性分分析析法法高频电子电路：微波段采用高频电子电路：微波段采用 非线性分析法非线性分析法 按电子器件工作特点按电子器件工作特点 及其分析方法不同可分及其分析方法不同可分线性（低频）电子电路线性（低频）电子电路非线性（高频）电子电路非线性（高频）电子电路三、低频电子电路的主要内容三、低频电子电路的主要内容 半导体的基础知识及电阻元器件半导体的基础知识及电阻元器件半导体的基础知识及电阻元器件半导体的基础知识及电阻元器件 基本放大电路（晶体管放大电路、基本放大电路（晶体管放大电路、基本放大电路（晶体管放大电路、基本放大电路（晶体管放大电路、MOSMOSMOSMOS放大放大放大放大 电路、功率放大

4、电路）电路、功率放大电路）电路、功率放大电路）电路、功率放大电路） 模拟集成电路（双极型、模拟集成电路（双极型、模拟集成电路（双极型、模拟集成电路（双极型、MOSMOSMOSMOS） 负反馈放大电路负反馈放大电路负反馈放大电路负反馈放大电路 放大器的频率响应放大器的频率响应放大器的频率响应放大器的频率响应 集成运放的线性应用集成运放的线性应用集成运放的线性应用集成运放的线性应用四、课程特点四、课程特点： 该课程是电子技术方面的入门性技术基础课，为该课程是电子技术方面的入门性技术基础课，为后续的数字电路，高频电子及微机原理等课程打基后续的数字电路，高频电子及微机原理等课程打基础。既然是础。既然是

5、“技术技术”基础课，就不同于以往的理论基础课，就不同于以往的理论基础课，如：数学，物理，电路理论等。这些基础基础课，如：数学，物理，电路理论等。这些基础课主要是讲述基本概念和基本规律，对学生来讲是课主要是讲述基本概念和基本规律，对学生来讲是要握这些规律，理解概念。而电子技术主要是对以要握这些规律，理解概念。而电子技术主要是对以前学过的物理概念和电路理论，在电子器件及电子前学过的物理概念和电路理论，在电子器件及电子电路设计中的应用。是实践性很强的一门课。基于电路设计中的应用。是实践性很强的一门课。基于以上特点，要想学好以上特点，要想学好“电子技术电子技术”就要理论联系实就要理论联系实际，除了学习

6、基础理论外，要注重实践环节，既学际，除了学习基础理论外，要注重实践环节，既学以致用，以用促学。在学习中应树立工程意识，学以致用，以用促学。在学习中应树立工程意识，学会处理工程问题的方法。另外，本课程内容广泛，会处理工程问题的方法。另外，本课程内容广泛，线路众多，应注意掌握规律。应举一反三，不能就线路众多，应注意掌握规律。应举一反三，不能就事论事事论事。五 、学习重点先修课程：先修课程： 电路分析、高数、信号与系统电路分析、高数、信号与系统后续课程：后续课程： 通信电子电路、数字电路、通信原理等通信电子电路、数字电路、通信原理等各章具体要求请查大纲各章具体要求请查大纲 六、六、课程大纲、基本要求

7、与学时分配课程大纲、基本要求与学时分配1.1.绪论（讲课绪论（讲课2 2学时）学时）2.2.半导体二极管及其基本电路（讲课半导体二极管及其基本电路（讲课4 4学时学时) )3.3.半导体三极管及放大电路基础（讲课半导体三极管及放大电路基础（讲课1616学时）学时）4.4.场效应管放大电路（讲课场效应管放大电路（讲课2 2学时）学时）5.5.功率放大电路（讲课功率放大电路（讲课4 4学时）学时）6.6.集成电路运算放大器（讲课集成电路运算放大器（讲课6 6学时）学时）7.7.反馈放大电路（讲课反馈放大电路（讲课8 8学时）学时）8.8.信号的运算与处理电路（讲课信号的运算与处理电路（讲课4 4学

8、时）学时）9.9.习题课：习题课：8 8学时学时3半导体三极管及放大电路基础（讲课16学时）要求理解三种基本组态放大电路的组成、工作原理及特点，熟练掌握上述电路及由它们组成的多级放大电路的静态及动态分析。1.理解放大电路的性能指标（包括放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大电压输出幅度等）的概念。2.掌握单管共射放大电路（包括基极分压式共射极偏置电路）的组成及工作原理。3.熟练掌握用估算法求解电路的静态工作点Q。一般了解用图解法分析输入正弦信号波形时放大电路的工作状态，进而分析非线性失真（判别是饱和失真或截止失真）和确定最大输出电压幅度Uom。3.半导体三极管及放大电路基础（讲课16学时4.熟练掌

9、握三极管的熟练掌握三极管的参数微变等效电路分析法，要求会画参数微变等效电路分析法，要求会画放大电路的直流通路和交流通路，放大电路的直流通路和交流通路，能用简化的共射H参数等效电路，求解放大电路中频段Au、Ri和R0。5了解频率响应和频率失真的概念，理解单管放大电路（含有一个时间常数）的fL（含耦合电容C1和射极旁路电容Ce）和fH的计算，了解波特图的画法。定性了解多级放大电路的频率特性与单级频宽的关系。6.了解多级放大电路的耦合方式。熟练掌握放大器的工作原理及Au、Ri和R0的计算。理解阻容耦合放大器的工作原理及Au、Ri和R0的计算。4.场效应管放大电路（讲课2学时）学习并掌握结型场效应管，

10、金属-氧化物-半导体场效应管，场效管放大电路。要求1.理解场效应管的工作特点、外特性及主要参数，了解其一般使用注意事项及选管原则。2.熟练掌握共射（共源）、共集（共漏）和共基放大电路的工作原理、静态工作点和中频段Au、Ri和R0的计算。5.功率放大电路（讲课4学时）学习并掌握乙类双电源互补对称功率放大电路，甲乙类互补对称功率放大电路，功率器件要求了解低频功放的基本概念，理解电路工作原理，掌握电路主要指标的计算。1.了解放大器的三种工作状态甲类、乙类和甲乙类的工作特点，以及功率、效率、非线性失真的物理概念和相互关系。2.理解OTL、OCL功率放大电路的工作原理、输出功率和效率的计算。3.一般了解

11、功放电路中功放管的选择必须满足的条件。6.集成电路运算放大器（讲课6学时）学习并掌握集成运放中的电流源，差分放大电路，集成运算放大器，集成运放主要参数。要求了解通用型集成运放的组成、工作原理及主要参数，熟练掌握差放电路的分析计算，熟练掌握常用集 成 运 放 的 线 性 和 非 线 性 应 用 电 路 。 1)熟练掌握差分放大电路，包括差模信号与共模信号的概念，双端输入双端输出的差分放大电路的工作原理，抑制零点漂移的原理，主要技术指标的计算（含直流工作点、差模放大倍数和共模放大倍数、共模抑制比、输入电阻和输出电阻的计算），不对称输入和不对称输出差分放大电路的工作原理及主要技术指标的 计 算 。

12、了 解 差 分 放 大 电 路 的 传 输 特 性 。（2）了解通用型集成运算放大电路的组成及工作原理，正 确 理 解 集 成 运 算 放 大 器 的 主 要 参 数 。7反馈放大电路（讲课8学时）学习并掌握反馈的基本概念与分类，负反馈放大电路方框图及增益的一般表达式，负反馈对放大电路性能的改善，负反馈电路的分析方法，负反馈放大电路的稳定问题要求理解反馈的概念及其对放大电路性能的影响，熟练掌握反馈组态的判别及深度负反馈条件下的近似估算。1.反馈的基本概念与分类要求正确理解什么是反馈，熟练掌握判别电路是否存在反馈，是正反馈还是负反馈，是交流反馈还是直流反馈（或同时存在），是电压反馈还是电流反馈，

13、是串联反馈还是并联反馈。2.反馈的表示方法理解方框图表示法的物理概念，记住负反馈放大电路的一般表达式A?=A/（1+AF），并正确理解这一公式的物理意义和应用条件。3.负反馈对放大电路性能的影响（1）理解放大电路引入负反馈后，除增益降低外，能提高增益的稳定性，减少非线性失真，扩展通频带，增大或减小输入电阻和输出电阻。同时记住，其性能指标改善均与反馈深度有关。（2）能根据改善放大电路性能要求，在电路中引入适当的反馈。4.深度负反馈条件下的近似估算熟练掌握在深度负反馈条件下放大电路闭环增益的估算，重点是闭环电压增益Au?的计算。5.负反馈放大电路的自激振荡及消除方法理解反馈放大电路的自激条件，定性

14、了解常用消除自激的措施。8.信号的运算与处理电路（讲课4学时）（1）熟练掌握“虚断”、“虚短”、“虚地”的概念。（2）熟练掌握由理想运算放大器组成的反相和同相比例运算电路，加法运算电路、减法运算 电 路 、 积 分 电 路 和 微 分 电 路 。（3）熟练掌握单门限电压比较器（包括过零比较器）的电路组成、工作原理、传输特性。（4）正确理解迟滞比较器如何提高抗干扰能力，其电路组成，阈值估算方法及如何画迟滞比较器的传输特性。七、对学生的要求：认真听课、做好部分笔记、当场消化掌握学习方法、技巧、抓住重点课外阅读相应书刊杂志、为将来研发设计打下基础学好外语，掌握专业术语借相应的参考书八、参考书：电子技

15、术电工学和-常见题型解析及模拟题西北工业大学出版社电子技术基础模拟部分第三版康华光高等教育出版社模拟电子技术简明教程杨素行高等教育出版社电子电路基础-高性能模拟电路和电流模技术张凤言九、关于成绩评定九、关于成绩评定平时占30%期末成绩占70%答疑时间：星期二下午2：30-4：20（待定）地点：2教四楼电路基础部二电子线路：电子线路：指包含电子器件、并能对电指包含电子器件、并能对电信号实现某种处理的功能电路。信号实现某种处理的功能电路。概概 述述电路组成：电路组成：电子器件电子器件+外围电路外围电路电子器件：电子器件：二极管、三极管、场效应管、二极管、三极管、场效应管、集成电路。集成电路。外围电

16、路：外围电路：直流电源、电阻、电容、直流电源、电阻、电容、电流源电路等。电流源电路等。1.1 1.1 半导体物理基础知识半导体物理基础知识1.3 1.3 晶体二极管电路分析方法晶体二极管电路分析方法1.2 PN1.2 PN结结1.4 1.4 晶体二极管的应用晶体二极管的应用1.0 1.0 概述概述第一章第一章 晶体二极管晶体二极管1.5 1.5 小结及单元练习小结及单元练习概概 述述晶体二极管结构及电路符号：晶体二极管结构及电路符号：PNPN结正偏（结正偏（结正偏（结正偏（P P接接接接+ +、N N接接接接- - - -），D D导通。导通。导通。导通。PN正极正极负极负极晶体二极管的主要特

17、性：晶体二极管的主要特性：单方向导电特性单方向导电特性PNPN结反偏（结反偏（结反偏（结反偏（N N接接接接+ +、P P接接接接- - - -） ，D D截止。截止。截止。截止。即即主要用途：主要用途：用于整流、开关、检波电路中。用于整流、开关、检波电路中。重点内容重点内容半导体：半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。1.1 1.1 半导体物理基础知识半导体物理基础知识硅硅(Si)、锗、锗(Ge)原子结构及简化模型：原子结构及简化模型：+14 2 8 4+32 2 8418+4价电子价电子惯性核惯性核硅和锗的单晶称为硅和锗的单晶称为本征半导体本征半导

18、体。它们是制造。它们是制造半导体器件的基本材料。半导体器件的基本材料。+4+4+4+4+4+4+4+4硅和锗共价键结构示意图：硅和锗共价键结构示意图：共价键共价键1.1.1 1.1.1 本征半导体本征半导体q当当T升高或光线照射时升高或光线照射时产生产生自由电子空穴对。自由电子空穴对。q共价键具有很强的结合力。共价键具有很强的结合力。当当T=0K（无外界影（无外界影响）时，共价键中无自由移动的电子。响）时，共价键中无自由移动的电子。这种现象称这种现象称注意：注意：空穴的出现是半导体区别于导体的重要特征。空穴的出现是半导体区别于导体的重要特征。本征激发本征激发。本征激发本征激发当当原原子子中中的

19、的价价电电子子激激发发为为自自由由电电子子时时，原原子子中中留留下空位，同时原子因失去价电子而带正电。下空位，同时原子因失去价电子而带正电。当邻近原子中的价电子不断填补这些空位时形成当邻近原子中的价电子不断填补这些空位时形成一种运动，该运动可等效地看作是一种运动，该运动可等效地看作是空穴的运动空穴的运动。注意：注意：空穴运动方向与价电子填补方向相反。空穴运动方向与价电子填补方向相反。自由电子自由电子带负电带负电半导体中有两种导电的载流子半导体中有两种导电的载流子空穴的运动空穴的运动空空穴穴带正电带正电结论：结论：温度一定时：温度一定时：激发与复合在某一热平衡值上达到激发与复合在某一热平衡值上达

20、到动态平衡。动态平衡。v 热平衡载流子浓度热平衡载流子浓度热平衡载流子浓度：热平衡载流子浓度：本征半导体中本征半导体中本征激发本征激发产生产生自由电子空穴对。自由电子空穴对。电子和空穴相遇释放能量电子和空穴相遇释放能量复合。复合。T导电能力导电能力ni或光照或光照热敏特性热敏特性光敏特性光敏特性vN N型半导体：型半导体：1.1.2 1.1.2 杂质半导体杂质半导体+4+4+5+4+4简化模型：简化模型：N型半导体型半导体多子多子自由电子自由电子少子少子空穴空穴自由电子自由电子本征半导体中掺入少量本征半导体中掺入少量五价五价元素构成。元素构成。结论：结论：v P P型半导体型半导体+4+4+3

21、+4+4简化模型：简化模型：P型半导体型半导体少子少子自由电子自由电子多子多子空穴空穴空空穴穴本征半导体中掺入少量本征半导体中掺入少量三价三价元素构成。元素构成。结论：结论： 杂质半导体中载流浓度计算杂质半导体中载流浓度计算N型半导体型半导体（质量作用定理）（质量作用定理）（电中性方程）（电中性方程）P型半导体型半导体杂质半导体呈电中性杂质半导体呈电中性少子浓度取决于温度。少子浓度取决于温度。多子浓度取决于掺杂浓度。多子浓度取决于掺杂浓度。结论：结论：两种导电机理两种导电机理漂移和扩散漂移和扩散载流子在电场作用下的运动运动称载流子在电场作用下的运动运动称漂移运动，漂移运动，所形成的电流称所形成

22、的电流称漂移电流。漂移电流。漂移与漂移电流漂移与漂移电流载流子在浓度差作用下的运动称载流子在浓度差作用下的运动称扩散运动，扩散运动，所形成的电流称所形成的电流称扩散电流。扩散电流。扩散与扩散电流扩散与扩散电流小小 结结 本讲主要介绍了下列半导体的基本概念：本讲主要介绍了下列半导体的基本概念： 本征半导体本征半导体 本征激发、空穴、载流子本征激发、空穴、载流子 杂质半导体杂质半导体 P P型半导体和型半导体和N N型半导体型半导体 受主杂质、施主杂质、多子、少子受主杂质、施主杂质、多子、少子Home91.2 1.2 PN结结 利用掺杂工艺，把利用掺杂工艺，把P P型半导体和型半导体和N N型半导

23、体在原子型半导体在原子级上紧密结合，级上紧密结合，P P区与区与N N区的交界面就形成了区的交界面就形成了PNPN结。结。 P型半导体型半导体N型半导体型半导体+扩散运动扩散运动内电场内电场E漂移运动漂移运动扩散的结果是使空间电扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。荷区越宽。内电场越强，就使漂移内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。间电荷区变薄。空间电荷区，空间电荷区，也称耗尽层。也称耗尽层。漂移运动漂移运动P型半导体型半导体N型半导体型半导体+扩散运动扩散运动内电场内电场E所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两

24、所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。1 1、空间电荷区中没有载流子。、空间电荷区中没有载流子。2 2、空间电荷区中内电场阻碍、空间电荷区中内电场阻碍P P中的空穴、中的空穴、N区区 中的电子（中的电子（都是多子都是多子）向对方运动（）向对方运动（扩散扩散运动运动）。）。3 3、P 区中的电子和区中的电子和 N区中的空穴（区中的空穴（都是少都是少），），数量有限，因此由它们形成的电流很小。数量有限，因此由它们形成的电流很小。注意注意: :1.2.1 1.2.1 动态平衡下的动态平衡下的

25、PN结结阻止多子扩散阻止多子扩散出现内建电场出现内建电场开始因浓度差开始因浓度差产生空间电荷区产生空间电荷区引起多子扩散引起多子扩散利于少子漂移利于少子漂移最终达动态平衡最终达动态平衡注意：注意： PNPN结处于动态平衡时，扩散电流与漂移电结处于动态平衡时，扩散电流与漂移电流相抵消，通过流相抵消，通过PNPN结的电流为零。结的电流为零。 PNPN结形成的物理过程结形成的物理过程 注意：注意：掺杂浓度（掺杂浓度（Na、Nd）越大，内建电位差）越大，内建电位差 VB 越大，阻挡层宽度越大，阻挡层宽度 l0 0 越小。越小。内建电位差：内建电位差：阻挡层宽度：阻挡层宽度：室温时室温时锗管锗管VB 0

26、.20.3V硅管硅管VB 0.50.7V1.2.2PN结的单向导电性结的单向导电性PN 结结加上正向电压加上正向电压、正向偏置正向偏置的意思都是的意思都是： P 区加正、区加正、N 区加负电压。区加负电压。 PN 结结加上反向电压加上反向电压、反向偏置反向偏置的意思都是：的意思都是： P区加负、区加负、N 区加正电压。区加正电压。+RE一、一、PN 结正向偏置结正向偏置内电场内电场外电场外电场变薄变薄PN+_内电场被削弱，多子内电场被削弱，多子的扩散加强能够形成的扩散加强能够形成较大的扩散电流。较大的扩散电流。1.2.2 1.2.2 PN结的伏安特性结的伏安特性PN结结单向导电特性单向导电特性

27、P+N内建电场内建电场E Elo+ -+ -VPN结结正偏正偏阻挡层变薄阻挡层变薄内建电场减弱内建电场减弱多子扩散多子扩散少子漂移少子漂移多子扩散形成多子扩散形成较大较大的正向电流的正向电流IPNPN结导通结导通I电压电压V V 电流电流I I 二、二、PN 结反向偏置结反向偏置+内电场内电场外电场外电场变厚变厚NP+_内电场被被加强，多子内电场被被加强，多子的扩散受抑制。少子漂的扩散受抑制。少子漂移加强，但少子数量有移加强，但少子数量有限，只能形成较小的反限，只能形成较小的反向电流。向电流。REPN结结单向导电特性单向导电特性P+N内建电场内建电场E Elo- +- +VPN结结反偏反偏阻挡

28、层变宽阻挡层变宽内建电场增强内建电场增强少子漂移少子漂移多子扩散多子扩散少子少子漂移漂移形成形成微小微小的反向电流的反向电流IRPNPN结截止结截止IRI IR R与与V V 近似无关。近似无关。温度温度T T 电流电流I IR R结论：结论：PNPN结具有单方向导电特性。结具有单方向导电特性。PN结结伏安特性方程式伏安特性方程式PNPN结正、反向特性，可用理想的指数函数来描述：结正、反向特性，可用理想的指数函数来描述： 热电压热电压 26mV（室温）（室温）其中：其中： IS为反向饱和电流，其值与外加电压近似为反向饱和电流，其值与外加电压近似无关，但受温度影响很大。无关，但受温度影响很大。正

29、偏时：正偏时：反偏时：反偏时：PN结结伏安特性曲线伏安特性曲线ID(mA)V(V)VD(on)- -ISSiGeVD(on)=0.7VIS=(1091016)A硅硅PNPN结结VD(on)=0.25V锗锗PNPN结结IS=(106108)AV VD(on)时时 随着随着V 正向正向R R很小很小 I PNPN结导通；结导通；V6V) ) 形成原因形成原因: : 碰撞电离碰撞电离。V(BR)ID(mA)V(V)形成原因形成原因: : 场致激发。场致激发。 发生条件发生条件PNPN结掺杂浓度较高结掺杂浓度较高 ( (lo o较窄较窄) )外加反向电压较小外加反向电压较小( (6V) ) 因为因为T

30、 载流子运动的平均自由路程载流子运动的平均自由路程 V(BR)(BR) 。 击穿电压的温度特性击穿电压的温度特性 雪崩击穿电压雪崩击穿电压具有正温度系数。具有正温度系数。 齐纳击穿电压齐纳击穿电压具有负温度系数。具有负温度系数。因为因为T 价电子获得的能量价电子获得的能量 V(BR)(BR) 。 稳压二极管稳压二极管VZID(mA)V(V)IZminIZmax+- -VZ Z 利用利用PNPN结的反向击穿特结的反向击穿特性，可性，可制成稳压二极管。制成稳压二极管。 要求：要求：IzminIzCD，则，则CjCT PN结总电容：结总电容： Cj=CT+CD PN结正偏时，结正偏时，CDCT，则，

31、则CjCD故：故：PN结正偏时，以结正偏时，以CD为主。为主。 故：故：PNPN结结反偏时，以反偏时，以CT为主。为主。通常：通常：CD几十几十PF 几千几千PF。通常：通常：CT几几PF 几十几十PF。结论：结论：1.2.4 半导体二极管半导体二极管一、基本结构一、基本结构PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。引线引线外壳线外壳线触丝线触丝线基片基片点接触型点接触型PN结结面接触型面接触型PN二极管的电路符号：二极管的电路符号： 二、伏安特性二、伏安特性UI死区电压死区电压硅管硅管0.6V,锗管锗管0.2V。导通压降导通压降: : 硅硅管管0.60

32、.7V,锗锗管管0.20.3V。反向击穿反向击穿电压电压UBR三、主要参数三、主要参数1.最大整流电流最大整流电流IOM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。正向平均电流。2.反向击穿电压反向击穿电压UBR二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压压UWRM一般是一般是UBR的一半。的一半。3.反向电流反向电流IR指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。指二

33、极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。几百倍。以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。下面介绍两个交流参数。保护等等。下面介绍两个交流参数。4.微变

34、电阻微变电阻 rDiDuDIDUDQ iD uDrD 是二极管特性曲线上工是二极管特性曲线上工作点作点Q 附近电压的变化与附近电压的变化与电流的变化之比：电流的变化之比：显然，显然，rD是对是对Q附近的微小附近的微小变化区域内的电阻。变化区域内的电阻。PN结的电流方程结的电流方程PN结所加端电压结所加端电压U与流过它的电流与流过它的电流I的关系的关系为：为：其中其中Is为反向饱和电流，为反向饱和电流，UT为为kt/q，k为玻耳兹曼为玻耳兹曼常数，常数，T为热力学温度，为热力学温度，q为电子的电量，常温下，为电子的电量，常温下，T300K时，时，UT可取可取26mv对于二极管其动态电阻为：对于二

35、极管其动态电阻为：5.二极管的极间电容二极管的极间电容二极管的两极之间有电容，此电容由两部分组成：二极管的两极之间有电容，此电容由两部分组成：势垒电容势垒电容CB和和扩散电容扩散电容CD。势垒电容：势垒电容：势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时，势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时，就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出的电容是的电容是势垒电容势垒电容。扩散电容：扩散电容：为了形成正向电流为了形成正向电流（扩散电流），注入（扩散电流），注入P 区的少子区的少子（电子）在（电子）在P 区有浓度差，越靠区有浓度差，越靠近近PN结

36、浓度越大，即在结浓度越大，即在P 区有电区有电子的积累。同理，在子的积累。同理，在N区有空穴的区有空穴的积累。正向电流大，积累的电荷积累。正向电流大，积累的电荷多。多。这样所产生的电容就是扩散这样所产生的电容就是扩散电容电容CD。P+NCB在正向和反向偏置时均不能忽略。而反向偏置在正向和反向偏置时均不能忽略。而反向偏置时，由于载流子数目很少，扩散电容可忽略。时，由于载流子数目很少，扩散电容可忽略。PN结高频小信号时的等效电路：结高频小信号时的等效电路：势垒电容和扩散电势垒电容和扩散电容的综合效应容的综合效应rd1.3 1.3 晶体二极管电路分析方法晶体二极管电路分析方法 晶晶体体二二极极管管的

37、的内内部部结结构构就就是是一一个个PNPN结结。就就其其伏伏安安特特性性而而言言，它它有有不不同同的的表表示示方方法法，或或者者表表示为不同形式的模型：示为不同形式的模型： 适于任一工作状态的适于任一工作状态的通用曲线模型通用曲线模型 便于计算机辅助分析的便于计算机辅助分析的数学模型数学模型直流简化电路模型直流简化电路模型交流小信号电路模型交流小信号电路模型 电路分析时采用的电路分析时采用的数学模型数学模型伏安特性方程式伏安特性方程式理想模型：理想模型：修正模型：修正模型：r rS S 体电阻体电阻 + + 引线接触电阻引线接触电阻 + + 引线电阻引线电阻其中：其中：n 非理想化因子非理想化

38、因子I I 正常时正常时: : n 1 1I I 过小或过大时过小或过大时: : n n 2 2注意：注意：考虑到阻挡层内产生的自由电子空穴对及表面考虑到阻挡层内产生的自由电子空穴对及表面漏电流的影响，实际漏电流的影响，实际I IS S理想理想I IS S。1.3.1 1.3.1 晶体二极管的模型晶体二极管的模型曲线模型曲线模型伏安特性曲线伏安特性曲线V(BR)I(mA)V(V)VD(on)-IS当当V VD(on)时时 二极管二极管导通导通当当V0，则管子导通；反之截止。，则管子导通；反之截止。实际二极管：若实际二极管：若VVD(on)，管子导通；反之截止。，管子导通；反之截止。当电路中存在

39、多个二极管时，正偏电压最大的管子当电路中存在多个二极管时，正偏电压最大的管子 优先导通。其余管子需重新分析其工作状态。优先导通。其余管子需重新分析其工作状态。例例2 2：设二极管是理想的，求设二极管是理想的，求VAO值。值。图图(a)(a)，假设，假设D开路，则开路，则D D两端电压：两端电压： VD=V1V2=612=180V， VD2=V2( (V1) )=15V0V由于由于VD2VD1 ，则，则D2优先导通优先导通。此时此时VD1=6V2V时，时，D D导通，则导通，则vO O= =vivi 2V时，时，D D截止，则截止，则vO O=2V由此可画出由此可画出vO O的波形。的波形。 +

40、-DV+-+-2V100RvO Ovit620vi(V)vO O(V)t026小信号分析法小信号分析法 即即将将电电路路中中的的二二极极管管用用小小信信号号电电路路模模型型代代替替，利利用用得到的小信号等效电路分析电压或电流的变化量。得到的小信号等效电路分析电压或电流的变化量。分析步骤：分析步骤： 将直流电源短路，画交流通路。将直流电源短路，画交流通路。 用小信号电路模型代替二极管，得小信号等效电路。用小信号电路模型代替二极管，得小信号等效电路。 利用小信号等效电路分析电压与电流的变化量。利用小信号等效电路分析电压与电流的变化量。 讲讲P28P28例例3 31.4 1.4 晶体二极管的应用晶体

41、二极管的应用电源设备组成框图：电源设备组成框图：电电 源源变压器变压器整流整流电路电路滤波滤波电路电路稳压稳压电路电路vivO Otvitv1tv2tv3tvO O 整流电路整流电路1.4.1 1.4.1 整流与稳压电路整流与稳压电路D+-+-RvO Ovi当当vi0V时，时，D D导通，则导通，则vO O= =vi当当vi 0V时，时，D D截止，则截止，则vO O=0V由由此此，利利用用二二极极管管的的单单向向导导电性，实现了电性，实现了半波整流半波整流。 若输入信号为正弦波：若输入信号为正弦波： 平均值：平均值： VOt0vit0vO O二极管的击穿二极管的击穿二极管处于反向偏置时，在一

42、定的电压范围内，流过二极管处于反向偏置时，在一定的电压范围内，流过PN结的电流很小，但电压超过某一数值时，反向电流急剧增加，这种现结的电流很小，但电压超过某一数值时，反向电流急剧增加，这种现象我们就称为反向击穿。象我们就称为反向击穿。击穿形式分为两种：击穿形式分为两种：雪崩击穿和齐纳击穿雪崩击穿和齐纳击穿。齐纳击穿：齐纳击穿：高掺杂情况下，耗尽层很窄，宜于形成强电场，而高掺杂情况下，耗尽层很窄，宜于形成强电场，而破坏共价键，使价电子脱离共价键束缚形成电子空穴对，致使电流急剧破坏共价键，使价电子脱离共价键束缚形成电子空穴对，致使电流急剧增加。增加。雪崩击穿：雪崩击穿：如果搀杂浓度较低，不会形成齐

43、纳击穿，而当反向如果搀杂浓度较低，不会形成齐纳击穿，而当反向电压较高时，能加快少子的漂移速度，从而把电子从共价键中撞出，形成电压较高时，能加快少子的漂移速度，从而把电子从共价键中撞出，形成雪崩式的连锁反应。雪崩式的连锁反应。对于硅材料的对于硅材料的PN结来说，击穿电压结来说，击穿电压7v时为雪崩击穿，时为雪崩击穿，4v时为齐纳击时为齐纳击穿。在穿。在4v与与7v之间，两种击穿都有。这种现象破坏了之间，两种击穿都有。这种现象破坏了PN结的单向导电性，结的单向导电性，我们在使用时要避免。我们在使用时要避免。击穿并不意味着击穿并不意味着PN结烧坏。结烧坏。1.3特殊二极管特殊二极管1.3.1 稳压二

44、极管稳压二极管UIIZIZmax UZ IZ稳压稳压误差误差曲线越陡，曲线越陡，电压越稳电压越稳定。定。+UZ动态电阻：动态电阻：rz越小，稳越小，稳压性能越好。压性能越好。 稳压电路稳压电路某原因某原因VO IZ I 限流电阻限流电阻R：保证稳压管工作在保证稳压管工作在IzminIzmax之间之间稳压原理：稳压原理： VO VR VO=VZ输出输出电压：电压：D+-+-RRLILVIVOIZI（4）稳定电流稳定电流IZ、最大、最小稳定电流最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。（5）最大允许功耗）最大允许功耗稳压二极管的参数稳压二极管的参数:（1）稳定电压稳定电压UZ（2）电压温度系数电压

45、温度系数 U（%/）稳压值受温度变化影响的的系数。稳压值受温度变化影响的的系数。（3）动态电阻）动态电阻稳压二极管的应用举例稳压二极管的应用举例uoiZDZRiLiuiRL稳压管的技术参数稳压管的技术参数:负载电阻负载电阻。要求要求当输入电压由正常值发当输入电压由正常值发生生 20%波动时，负载电压基本不变。波动时，负载电压基本不变。解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为流为Izmax。求：求：电阻电阻R和输入电压和输入电压ui 的正常值。的正常值。方程方程1令输入电压降到下限时，令输入电压降到下限时，流过稳压管的电流为流过稳压管的电流为Izmin

46、。方程方程2uoiZDZRiLiuiRL联立方程联立方程1、2，可解得：，可解得：1.3.3发光二极管发光二极管有正向电流流过有正向电流流过时，发出一定波长范时，发出一定波长范围的光，目前的发光围的光，目前的发光管可以发出从红外到管可以发出从红外到可见波段的光，它的可见波段的光，它的电特性与一般二极管电特性与一般二极管类似。类似。1.3.4光电二极管光电二极管反向电流随光照强度的增加而上升。反向电流随光照强度的增加而上升。IU照度增加照度增加1.4.2 1.4.2 限幅电路限幅电路( (或削波电路或削波电路） V2vi、=、）13.PN结正偏时，它的结正偏时，它的结结电容起主要作用，电容起主要

47、作用，反偏时，它的反偏时，它的结结电容起主要作用。电容起主要作用。 测试二极管的好坏测试二极管的好坏测试二极管的好坏测试二极管的好坏 初学者在业余条件下可以使用万用表测试二极管性能的好初学者在业余条件下可以使用万用表测试二极管性能的好初学者在业余条件下可以使用万用表测试二极管性能的好初学者在业余条件下可以使用万用表测试二极管性能的好坏。测试前先把万用表的转换开关拨到欧姆档的坏。测试前先把万用表的转换开关拨到欧姆档的坏。测试前先把万用表的转换开关拨到欧姆档的坏。测试前先把万用表的转换开关拨到欧姆档的RX1KRX1KRX1KRX1K档位档位档位档位（注意不要使用（注意不要使用（注意不要使用（注意不

48、要使用RX1RX1RX1RX1档，以免电流过大烧坏二极管），再档，以免电流过大烧坏二极管），再档，以免电流过大烧坏二极管），再档，以免电流过大烧坏二极管），再将红、黑两根表笔短路，进行欧姆调零。将红、黑两根表笔短路，进行欧姆调零。将红、黑两根表笔短路，进行欧姆调零。将红、黑两根表笔短路，进行欧姆调零。1 1 1 1、正向特性测试、正向特性测试、正向特性测试、正向特性测试 把万用表的黑表笔（表内正极）搭触二极管的正极，红把万用表的黑表笔（表内正极）搭触二极管的正极，红把万用表的黑表笔（表内正极）搭触二极管的正极，红把万用表的黑表笔（表内正极）搭触二极管的正极，红表笔（表内负极）搭触二极管的负极。

49、若表针不摆到表笔（表内负极）搭触二极管的负极。若表针不摆到表笔（表内负极）搭触二极管的负极。若表针不摆到表笔（表内负极）搭触二极管的负极。若表针不摆到0 0 0 0值值值值而是停在标度盘的中间，这时的阻值就是二极管的正向电而是停在标度盘的中间，这时的阻值就是二极管的正向电而是停在标度盘的中间，这时的阻值就是二极管的正向电而是停在标度盘的中间，这时的阻值就是二极管的正向电阻，一般正向电阻越小越好。若正向电阻为阻，一般正向电阻越小越好。若正向电阻为阻，一般正向电阻越小越好。若正向电阻为阻，一般正向电阻越小越好。若正向电阻为0 0 0 0值，说明管值，说明管值，说明管值，说明管芯短路损坏，若正向电阻

50、接近无穷大值，说明管芯断路。芯短路损坏，若正向电阻接近无穷大值，说明管芯断路。芯短路损坏，若正向电阻接近无穷大值，说明管芯断路。芯短路损坏，若正向电阻接近无穷大值，说明管芯断路。短路和断路的管子都不能使用。短路和断路的管子都不能使用。短路和断路的管子都不能使用。短路和断路的管子都不能使用。2 2 2 2、反向特性测试、反向特性测试、反向特性测试、反向特性测试 把万且表的红表笔搭触二极管的正极，黑表笔搭触二极管把万且表的红表笔搭触二极管的正极，黑表笔搭触二极管把万且表的红表笔搭触二极管的正极，黑表笔搭触二极管把万且表的红表笔搭触二极管的正极，黑表笔搭触二极管的负极，若表针指在无穷大值或接近无穷大

51、值，管子就是的负极，若表针指在无穷大值或接近无穷大值，管子就是的负极，若表针指在无穷大值或接近无穷大值，管子就是的负极，若表针指在无穷大值或接近无穷大值，管子就是合格的。合格的。合格的。合格的。二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用 1 1 1 1、整流二极管、整流二极管、整流二极管、整流二极管 利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的 交流电变换成单一方向的脉动直流电。交流电变换成单一方向的脉动直流电。交流电变换成单一方向的脉动直流电。交流电变换成单一方向

52、的脉动直流电。2 2 2 2、开关元件、开关元件、开关元件、开关元件 二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于 一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止 状态，如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性，可以状态，如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性，可以状态，

53、如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性，可以状态，如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性，可以 组成各种逻辑电路。组成各种逻辑电路。组成各种逻辑电路。组成各种逻辑电路。3 3 3 3、限幅元件、限幅元件、限幅元件、限幅元件 二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为（硅管为（硅管为（硅管为0.7V0.7V0.7V0.7V，锗管为，锗管为，锗管为，锗管为0.3V0.3V0.3V0.3V）。利用这一特性，在电路）。利用这一特性，在电路）。利用这一特性，在电路）。利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。 4 4、继流二极管、继流二极管 在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。5 5、检波二极管、检波二极管 在收音机中起检波作用。在收音机中起检波作用。6 6、变容二极管、变容二极管 使用于电视机的高频头中。使用于电视机的高频头中。