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1、第第二二章章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路（模电）（模电）返回返回第二章第二章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 2.1 2.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 2.2 2.2 PNPN结结的形成及特性的形成及特性2.4 2.4 二极管的基本电路及其分析方法二极管的基本电路及其分析方法 2.5 2.5 特殊二极管特殊二极管 2.3 2.3 二极管二极管第第二二章章 半导体二极管及其本电路半导体二极管及其本电路对你的期望： 3、掌握二极管外特性、基本电路及分析方法、应用；4、正确理解二极管工作原理、主要参数、使用方法；1、了解PN结的形成；2、掌握以下基本概
2、念： 空穴、多子、少子、扩散运动、漂移运动、PN结正偏、PN结反偏；5、掌握稳压管工作原理及使用； 第二章第二章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 2.12.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 2.2 2.2 PNPN结结的形成及特性的形成及特性2.4 2.4 二极管的基本电路及其分析方法二极管的基本电路及其分析方法 2.5 2.5 特殊二极管特殊二极管 2.3 2.3 二极管二极管2.1 半导体的基本知识半导体的基本知识2.1.12.1.1 半导体半导体2.1.22.1.2 本征本征半导体半导体2.1.32.1.3 掺杂掺杂半导体半导体2.1.42.1.4 杂质杂质半导体半
3、导体示意图示意图2.1.1 半导体半导体物质的导电性能决定于原子结构，最外层电子数目越少，导电性能越强 导导 体：一般是低价元素，如铜、铁、铝体：一般是低价元素，如铜、铁、铝 绝缘体绝缘体: 一般为高价元素（如惰性气体）一般为高价元素（如惰性气体） 或高分子物质（如塑料或橡胶）或高分子物质（如塑料或橡胶） 半导体：它的导电性能是介于导体和绝缘体之间半导体：它的导电性能是介于导体和绝缘体之间 的的 常用半导体材料：硅常用半导体材料：硅(Si)和锗和锗(Ge)，它们均为四价元素，它们均为四价元素 半导体的导电特性：半导体的导电特性：半导体的导电特性：半导体的导电特性：( ( ( (可做成温度敏感元
4、件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻) ) ) )掺杂性掺杂性掺杂性掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变。能力明显改变。能力明显改变。能力明显改变。光敏性：光敏性：光敏性：光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化。当受到光照时，导电能力明显变化。当受到光照时，导电能力明显变化。当受到光照时，导电能力明显变化。 ( ( ( (可做成各种光敏元件，如光敏电阻、可做成各种光敏元件，如光敏电阻、可做成各种光敏元件，如
5、光敏电阻、可做成各种光敏元件，如光敏电阻、 光敏二极管、光敏三极管等光敏二极管、光敏三极管等光敏二极管、光敏三极管等光敏二极管、光敏三极管等) ) ) )。热敏性：热敏性：热敏性：热敏性： 当环境温度升高时，导电能力显著增强。当环境温度升高时，导电能力显著增强。当环境温度升高时，导电能力显著增强。当环境温度升高时，导电能力显著增强。( ( ( (可做成各种不同用途的半导体器件，可做成各种不同用途的半导体器件，可做成各种不同用途的半导体器件，可做成各种不同用途的半导体器件， 如二极管、三极管和晶闸管等）。如二极管、三极管和晶闸管等）。如二极管、三极管和晶闸管等）。如二极管、三极管和晶闸管等）。2
6、.1.2 本征半导体本征半导体 完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。半导体。半导体。半导体。晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构共价健共价健共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为价电子价电子价电子价电子。 Si Si Si Si价电子价电子 Si Si Si Si价电子价电子
7、价电子在获得一定能量价电子在获得一定能量价电子在获得一定能量价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，（温度升高或受光照）后，（温度升高或受光照）后，（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，即可挣脱原子核的束缚，即可挣脱原子核的束缚，即可挣脱原子核的束缚，成为成为成为成为自由电子自由电子自由电子自由电子（带负电），（带负电），（带负电），（带负电），同时共价键中留下一个空同时共价键中留下一个空同时共价键中留下一个空同时共价键中留下一个空位，称为位，称为位，称为位，称为空穴空穴空穴空穴（带正电）（带正电）（带正电）（带正电）。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本
8、征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。空穴空穴 温度愈高，晶体中产温度愈高，晶体中产温度愈高，晶体中产温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。生的自由电子便愈多。生的自由电子便愈多。生的自由电子便愈多。自由电子自由电子 在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（
9、相当于正电荷的移动）。于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流：两部分电流：两部分电流：两部分电流： 1 1）自由电子作定向运动）自由电子作定向运动）自由电子作定向运动）自由电子作定向运动 电子电流电子电流电子电流电子电流 2 2）价电子递补空穴）价电子递补空穴）价电子递
10、补空穴）价电子递补空穴 空穴电流空穴电流空穴电流空穴电流注意：注意：注意：注意： 1. 1. 本征半导体中载流子数目极少，其导电性能很差；本征半导体中载流子数目极少，其导电性能很差；本征半导体中载流子数目极少，其导电性能很差；本征半导体中载流子数目极少，其导电性能很差； 2. 2. 温度愈高，温度愈高，温度愈高，温度愈高， 载流子的数目愈多，半导体的导电性能载流子的数目愈多，半导体的导电性能载流子的数目愈多，半导体的导电性能载流子的数目愈多，半导体的导电性能也就愈好。也就愈好。也就愈好。也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能
11、影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。 自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断空穴成对地产生的同时，又不断空穴成对地产生的同时，又不断空穴成对地产生的同时，又不断复合复合复合复合 在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。半导体中载流子便维持一定的数目。半导体中载流子便维持一
12、定的数目。半导体中载流子便维持一定的数目。2.1.3 掺杂半导体掺杂半导体 掺杂后自由电子数目掺杂后自由电子数目掺杂后自由电子数目掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电大量增加，自由电子导电大量增加，自由电子导电大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体电方式，称为电子半导体电方式，称为电子半导体电方式，称为电子半导体或或或或N N型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素 Si Si Si Sip+多余多余电子电子磷原子磷原子在常温下即可在常温下即可变为自
13、由电子变为自由电子失去一个失去一个电子变为电子变为正离子正离子 在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）, ,形成杂质半导体。形成杂质半导体。形成杂质半导体。形成杂质半导体。 在在在在N N 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中自由电子是自由电子是自由电子是自由电子是多数载流子，空穴是少数载流多数载流子，空穴是少数载流多数载流子，空穴是少数载流多数载流子，空穴是少数载流子。子。子。子。2.1.3 掺杂半导体掺杂半导体 掺杂后空穴数目大量掺杂后空穴数目大量掺杂后空穴数目大量
14、掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这增加，空穴导电成为这增加，空穴导电成为这增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方种半导体的主要导电方种半导体的主要导电方种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或式，称为空穴半导体或式，称为空穴半导体或式，称为空穴半导体或 P P型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素 Si Si Si Si 在在在在 P P 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中空穴是多空穴是多空穴是多空穴是多数载流子，自由电子是少数载数载流子，自由电子是少数载数载流子，自由电子是少数载数载流子，自由电子是少数载流子。流子。流子。流子。B
15、硼原子硼原子接受一个接受一个接受一个接受一个电子变为电子变为电子变为电子变为负离子负离子负离子负离子空穴空穴无论无论无论无论N N型或型或型或型或P P型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。2.1.4 N型半导体和型半导体和 P 型半导体示意表示法型半导体示意表示法P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型半导体+ 1. 1. 在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与 （a a. . 掺杂浓度、掺杂浓度
16、、掺杂浓度、掺杂浓度、b. b.温度）有关。温度）有关。温度）有关。温度）有关。 2. 2. 在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与 （a. a. 掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关。温度）有关。温度）有关。 3. 3. 当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量 （a. a. 减少、减少、减少、减少、b. b. 不变、不变、不变、不变、c. c. 增多）。增多）。增多）。增多）。a ab bc c 4. 4. 在外加电压的作用下，在外加电
17、压的作用下，在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，P P 型半导体中的电流型半导体中的电流型半导体中的电流型半导体中的电流主要是主要是主要是主要是 ，N N 型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是 。 （a. a. 电子电流、电子电流、电子电流、电子电流、b.b.空穴电流）空穴电流）空穴电流）空穴电流） b ba a第二章第二章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 2.1 2.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 2.2 2.2 PNPN结结的形成及特性的形成及特性2.4 2.4 二极管的基本电路及其分析方法二极管的基本电路及其
18、分析方法 2.5 2.5 特殊二极管特殊二极管 2.3 2.3 二极管二极管2.2 PN PN结的形成及特性结的形成及特性2.2.1 PN 2.2.1 PN 结的形成结的形成 2.2.2 PN 2.2.2 PN 结的单向导电性结的单向导电性 2.2.3 PN 2.2.3 PN 结的反向击穿结的反向击穿 2.2.4 PN 2.2.4 PN 结的结电容效应结的结电容效应( (自学了解自学了解) ) P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型半导体2.2.1 PN 结的形成结的形成 +形成空间电荷区形成空间电荷区内电场E扩散运动漂移运动扩散的结果是使空间电扩散的结果是
19、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。漂移运动P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体+扩散运动内电场E内电场越强，就使漂内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。使空间电荷区变薄。2.2.1 PN 结的形成结的形成 漂移运动P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体+扩散运动内电场E所以扩散和漂所以扩散和漂移这一对相反移这一对相反的运动最终达的运动最终达到平衡，相当到平衡，相当于两个区之间于两个区之间没有电荷运动，没有电荷运动，空间电荷区的空间电荷区的厚度固定不变。厚度固定不变。2.2.1 PN 结的形成结的形成 因浓度差因浓
20、度差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 内电场阻止多子扩散内电场阻止多子扩散 最后最后,多子的多子的扩散扩散和少子的和少子的漂移漂移达到达到动态平衡动态平衡。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 在一块本征半导体在两侧通过扩散不同的杂质在一块本征半导体在两侧通过扩散不同的杂质, ,分别分别形成形成N型半导体和型半导体和P型半导体。型半导体。PNPN结的形成结的形成 2.2.2 PN结单向导电性结单向导电性PNPN2.2.2 PN结的单向导电性结的单向导电性 1. PN 1. PN 结加正向电压结加正向电压结加正
21、向电压结加正向电压（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置） P接正、接正、N接负接负 IF 多子在外多子在外多子在外多子在外电场的作用电场的作用电场的作用电场的作用之下通过之下通过之下通过之下通过PNPN结进入对方，结进入对方，结进入对方，结进入对方，形成较大的形成较大的形成较大的形成较大的正向电流。正向电流。正向电流。正向电流。 PN PN 结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，正向电流较大，正向电阻正向电流较大，正向电阻正向电流较大，正向电阻正向电流较大，正向电阻较小，较小，较小，较小，PNPN结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态
22、。PN+外电场外电场2. PN 2. PN 结加反向电压结加反向电压结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置） 少子在电场少子在电场的作用之下，的作用之下，通过通过PN结进结进入对方，但少入对方，但少子数量很少，子数量很少，形成的反向电形成的反向电流很小。流很小。IR P P接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正 P PN N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + +温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多
23、，反向电流将随温度增加。+ PN PN 结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，反向电流较小，反向电阻较反向电流较小，反向电阻较反向电流较小，反向电阻较反向电流较小，反向电阻较大，大，大，大，PNPN结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。外电场外电场3 3、结论：、结论：、结论：、结论：PNPN结具有结具有单向导电性。单向导电性。 PNPN结加正向电压时，结加正向电压时，正向导通正向导通： 电阻值很小，具有较大的正向导通电流，电阻值很小，具有较大的正向导通电流， 开关闭合开关闭合 PN结加反向电压时，结加反向电压时，反向截止反向截止：呈现高电阻
24、，具有较小反向饱和电流，呈现高电阻，具有较小反向饱和电流， 开关开关断开断开流过流过PN结结电流电流A反向饱反向饱和电流和电流A加在加在PN结结两端电压两端电压VVT =KT/q=26mV T=300K VD 0正正向导通向导通4、PN结结V-I特性表示式：特性表示式：（二极管特性方程）（二极管特性方程）发射系数发射系数(1 2)2.2.3 PN的反向击穿的反向击穿 当当PN结的反向电压结的反向电压增加到一定数值时，增加到一定数值时，反反向电流突然快速增加向电流突然快速增加，此现象称为此现象称为PN结的结的反向反向击穿。击穿。反向击穿段反向击穿段2.2.4 PN结电容效应结电容效应（自学了解）
25、（自学了解）第二章第二章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 2.1 2.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 2.2 2.2 PNPN结结的形成及特性的形成及特性2.4 2.4 二极管的基本电路及其分析方法二极管的基本电路及其分析方法 2.5 2.5 特殊二极管特殊二极管 2.3 2.3 二极管二极管2.3 2.3 半导体二极管半导体二极管2.3.1 基本结构基本结构2.3.2 伏安特性伏安特性2.3.3 主要参数主要参数2.3 2.3 半导体二极管半导体二极管2.3.1 基本结构基本结构(a) (a) 点接触型点接触型点接触型点接触型(b)(b)面接触型面接触型面接触型面接触
26、型 结面积小、结面积小、结面积小、结面积小、结电容小、正结电容小、正结电容小、正结电容小、正向电流小。用向电流小。用向电流小。用向电流小。用于检波和变频于检波和变频于检波和变频于检波和变频等高频电路。等高频电路。等高频电路。等高频电路。 结面积大、结面积大、结面积大、结面积大、正向电流大、正向电流大、正向电流大、正向电流大、结电容大，用结电容大，用结电容大，用结电容大，用于工频大电流于工频大电流于工频大电流于工频大电流整流电路。整流电路。整流电路。整流电路。(c) (c) 平面型平面型平面型平面型 用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。
27、PNPN结结面积可大可小，结结面积可大可小，结结面积可大可小，结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。用于高频整流和开关电路中。用于高频整流和开关电路中。用于高频整流和开关电路中。2.3 半导体二极管半导体二极管二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图符号：符号：符号：符号：PN阳极阳极阳极阳极阴极阴极阴极阴极D2.3 半导体二极管半导体二极管mAVEIR伏安特性实验电路伏安特性实验电路2.3.2 伏安特性伏安特性2.3.2 伏安特性伏安特性硅管硅管硅管硅管0.5V,0.5V,锗管锗管锗管锗管0 0.1V.1V。反向击穿反向击穿电压电压U(BR)导通压降导通
28、压降导通压降导通压降 外加电压大于死区外加电压大于死区外加电压大于死区外加电压大于死区电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。 外加电压大于反向击外加电压大于反向击外加电压大于反向击外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，穿电压二极管被击穿，穿电压二极管被击穿，穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。失去单向导电性。失去单向导电性。失去单向导电性。正向特性正向特性正向特性正向特性反向特性反向特性特点：非线性特点：非线性特点：非线性特点：非线性硅硅硅硅0 0 0 0.60.8V,.60.8V,锗锗锗锗0 0.2.20.3V0.3V。UI死区电压死区电压死区电压死
29、区电压阳阳阴阴+阳阳阴阴+ 反向电流反向电流反向电流反向电流在一定电压在一定电压在一定电压在一定电压范围内保持范围内保持范围内保持范围内保持常数。常数。常数。常数。2.3.3 主要参数主要参数1. 1. 1. 1. 最大整流电流最大整流电流最大整流电流最大整流电流 I IF F二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。平均电流。平均电流。平均电流。2. 2. 2. 2. 反向击穿电压反向击穿电压反向击穿电压反向击穿电压 V VB BR R3. 3. 3. 3.
30、 反向电流反向电流反向电流反向电流 I IR R二极管反向电流急剧增加时对应的反向电压值。二极管反向电流急剧增加时对应的反向电压值。 最大反向工作电压最大反向工作电压V VRMRM实际工作时，为安全：实际工作时，为安全： V VRMRM V VBRBR /2 /2 ，在室温及规定的反向电压下的反向电流值。在室温及规定的反向电压下的反向电流值。 硅管：硅管：(nA)级；级； 锗管：锗管： ( A)级。级。二极管二极管的单向导电性的单向导电性 1. 1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴二极管加正向电压（正向偏
31、置，阳极接正、阴极接负极接负极接负极接负 ）时，）时，）时，）时， 二极管处于正向导通状态，二极管正二极管处于正向导通状态，二极管正二极管处于正向导通状态，二极管正二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。向电阻较小，正向电流较大。向电阻较小，正向电流较大。向电阻较小，正向电流较大。 2. 2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正极接正极接正极接正 ）时，）时，）时，）时， 二极管处于反向截止状态，二极管反二极管处于反向截止状态，二极管反二极管处于
32、反向截止状态，二极管反二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。向电阻较大，反向电流很小。向电阻较大，反向电流很小。向电阻较大，反向电流很小。 3. 3. 3. 3. 外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。去单向导电性。去单向导电性。去单向导电性。 4. 4. 4. 4. 二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。向
33、电流愈大。向电流愈大。向电流愈大。第二章第二章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 2.1 2.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 2.2 2.2 PNPN结结的形成及特性的形成及特性2.4 2.4 二极管的基本电路及其分析方法二极管的基本电路及其分析方法 2.5 2.5 特殊二极管特殊二极管 2.3 2.3 二极管二极管2.4 二极管的基本电路及其分析方法二极管的基本电路及其分析方法2.4.1 半导体二极管等效模型：半导体二极管等效模型：1 理想模型：理想模型：理想二极管理想二极管(vD 0) 二极管导通二极管导通V F =0 r=0 开关闭合开关闭合(vD 0) 二极管截止
34、二极管截止iD =0 r= 开关断开开关断开2 恒压降模型：恒压降模型：(vD VF ) 二极管导通二极管导通vD = VF r=0 开关闭合开关闭合(vD VV阴阴阴阴或或或或 U UD D为正为正为正为正( ( 正向偏置正向偏置正向偏置正向偏置 ) )，二极管导通，二极管导通，二极管导通，二极管导通若若若若 V V阳阳阳阳 VVV阴阴阴阴 二极管导通二极管导通二极管导通二极管导通1 1、理想模型：、理想模型：、理想模型：、理想模型：V VD D=0V=0V，U UABAB = = 6V6V2 2、恒压降模型，、恒压降模型，、恒压降模型，、恒压降模型，V VD D=0.7V=0.7V，U U
35、ABAB = = 6.7V6.7VEg.2： 取取取取 B B 点作参考点，点作参考点，点作参考点，点作参考点，断开二极管，分析二断开二极管，分析二断开二极管，分析二断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电极管阳极和阴极的电极管阳极和阴极的电极管阳极和阴极的电位。位。位。位。 在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。 D6V12V3k BAUAB+-两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起取取取取 B B 点作参考点，断开二极点作参考点，断开二极点作参考点，断开二极点作参考点，断
36、开二极管，分析二极管阳极和阴极管，分析二极管阳极和阴极管，分析二极管阳极和阴极管，分析二极管阳极和阴极的电位。的电位。的电位。的电位。V V1 1阳阳阳阳 = =6 V6 V，V V2 2阳阳阳阳=0 V=0 V，V V1 1阴阴阴阴 = = V V2 2阴阴阴阴= = 12 V12 VU UD1D1 = 6V = 6V，U UD2D2 =12V =12V U UD2D2 U UD1D1 D D2 2 优先导通，优先导通，优先导通，优先导通， D D1 1截止。截止。截止。截止。1 1、理想模型、理想模型、理想模型、理想模型: : V VD2D2=0V=0V ，U UABAB = 0 V= 0
37、 VEg.3:D D1 1承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为6 V6 V流过流过流过流过 D D2 2 的电流为的电流为的电流为的电流为求：求：求：求：U UABAB 在这里，在这里，在这里，在这里， D D2 2 起起起起钳位作用，钳位作用，钳位作用，钳位作用， D D1 1起起起起隔离作用。隔离作用。隔离作用。隔离作用。 BD16V12V3k AD2UAB+Eg.4 电路如图，电路如图， (设设D为理想二极管）为理想二极管） 判断二极管工作状态，并求输出电压判断二极管工作状态，并求输出电压。D导通导通D2优先导通优先导通 D1截止截止D2优先导通优先导通D1截止截止a
38、1a2b1b2VAO =-15VVAO =0VVA0 =4V参考点参考点参考点参考点u ui i 3V 3V，二极管导通，可看作短路二极管导通，可看作短路二极管导通，可看作短路二极管导通，可看作短路 u uo o = 3V = 3V u ui i 3V VVb b，二二二二极管极管极管极管 D D1 1、 D D3 3 导通，导通，导通，导通， D D2 2、 D D4 4 截止截止截止截止 。3. 3. 工作波形工作波形工作波形工作波形1. 1. 电路结构电路结构电路结构电路结构 uRLuiouo1234ab+ + Eg.6 全波整流电路全波整流电路2. 2. 工作原理工作原理工作原理工作原
39、理3. 3. 工作波形工作波形工作波形工作波形1. 1. 电路结构电路结构电路结构电路结构RLuiouo1234ab+ + u 正半周，正半周，VaVb，二极二极管管 1、3 导通，导通，2、4 截止截止 。 u 负半周，负半周，VaVb，二极二极管管 2、4 导通，导通，1、3 截止截止 。u 第二章第二章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 2.1 2.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 2.2 2.2 PNPN结结的形成及特性的形成及特性2.4 2.4 二极管的基本电路及其分析方法二极管的基本电路及其分析方法 2.5 2.5 特殊二极管特殊二极管 2.3 2.3 二极管二
40、极管2.5 2.5 特殊二极管特殊二极管 稳压二极管稳压二极管变容二极管变容二极管光电子器件光电子器件光电二极管光电二极管发光二极管发光二极管激光二极管激光二极管利用二极管电容效应。利用二极管电容效应。多用于高频技术多用于高频技术光电二极管光电二极管特点：特点：抗干扰能力强，传输信息量大、传输损抗干扰能力强，传输信息量大、传输损耗小且工作可靠。耗小且工作可靠。在信号传输和存储等环节中多用。在信号传输和存储等环节中多用。导通电流为导通电流为2mA-10mA （20mA）导通电压为导通电压为1V -2V发光二极管发光二极管常见有常见有红红、绿绿、黄黄三种颜色。三种颜色。主要用于显示主要用于显示 主
41、要应用于小功率光电设备中。主要应用于小功率光电设备中。如：光盘驱动器和激光打印机的打印头等。如：光盘驱动器和激光打印机的打印头等。 激光二极管激光二极管2.5.1 稳压二极管稳压二极管1. 1. 符号符号符号符号 UZIZIZM UZ IZ2. 2. 伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性 稳压管正常工作稳压管正常工作稳压管正常工作稳压管正常工作时加反向电压时加反向电压时加反向电压时加反向电压使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻 + 稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其电流变化很大，但其电流变化很大，但其电流变
42、化很大，但其两端电压变化很小，两端电压变化很小，两端电压变化很小，两端电压变化很小，利用此特性，稳压管利用此特性，稳压管利用此特性，稳压管利用此特性，稳压管在电路中可起稳压作在电路中可起稳压作在电路中可起稳压作在电路中可起稳压作用。用。用。用。UI3. 3. 主要参数主要参数主要参数主要参数(1) (1) (1) (1) 稳定电压稳定电压稳定电压稳定电压U UZ Z 稳压管正常工作稳压管正常工作稳压管正常工作稳压管正常工作( (反向击穿反向击穿反向击穿反向击穿) )时管子两端的电压。时管子两端的电压。时管子两端的电压。时管子两端的电压。(2) (2) (2) (2) 电压温度系数电压温度系数电
43、压温度系数电压温度系数 环境温度每变化环境温度每变化环境温度每变化环境温度每变化1 1 1 1 C C引起引起引起引起稳压值变化的稳压值变化的稳压值变化的稳压值变化的百分数百分数百分数百分数。(3) (3) (3) (3) 动态电阻动态电阻动态电阻动态电阻(4) (4) (4) (4) 稳定电流稳定电流稳定电流稳定电流 I IZ Z 、最大稳定电流最大稳定电流最大稳定电流最大稳定电流 I IZMZM(5) (5) (5) (5) 最大允许耗散功率最大允许耗散功率最大允许耗散功率最大允许耗散功率 P PZM ZM = = U UZ Z I IZMZMrZ愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。愈小，曲线愈
44、陡，稳压性能愈好。愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。4. 4. 基本稳压电路基本稳压电路基本稳压电路基本稳压电路稳压管工作必要条件：稳压管工作必要条件： 工作在反向击穿状态工作在反向击穿状态 串入电阻串入电阻R R I IZminZmin I IZ Z I IZmaxZmax 2 2、上述电路、上述电路、上述电路、上述电路V VI I为正为正为正为正弦波，且幅值大于弦波，且幅值大于弦波，且幅值大于弦波，且幅值大于V VZ Z ， V VOO的波形是的波形是的波形是的波形是怎样的？怎样的？怎样的？怎样的？1 1、电阻、电阻、电阻、电阻R R的作用是什的作用是什的作用是什
45、的作用是什么？不加可不可以？么？不加可不可以？么？不加可不可以？么？不加可不可以？思考：思考：5. 5. 选管的原则选管的原则选管的原则选管的原则I IZmaxZmax (1.5) I Iomaxomaxo V VZ ZV VI I （）o思考题思考题：n、电路中，、电路中，3为理想二极管，、为理想二极管，、灯泡全同，则最亮的灯为哪个？、灯泡全同，则最亮的灯为哪个？n、为理想二极管，、为理想二极管， ，当当用普通指针式万用表置用普通指针式万用表置档，用黑表笔档，用黑表笔接，红表笔接，则接，红表笔接，则万用表指示值为多少万用表指示值为多少？3. 两个稳压管稳压值分别为两个稳压管稳压值分别为6V
46、、7V且它们的正且它们的正向导通压降为向导通压降为0.6V。则两管则两管串联串联时可能有几种输时可能有几种输出电压。两管出电压。两管并联并联时又可能有几种输出电压。时又可能有几种输出电压。思考题思考题:4.4.稳压管的稳压值稳压管的稳压值U UZ Z6V6V，稳定电流的最小值稳定电流的最小值I IZminZmin5mA5mA。求电路中求电路中U UO1O1和和U UO2O2? ? 5.5.电路如图电路如图（a）、（）、（b）所示，稳压管的稳定电压所示，稳压管的稳定电压UZ3V，R的取值合适，的取值合适，uI的波形如图（的波形如图（c）所示。试分所示。试分别画出别画出uO1和和uO2的波形。的波形。
