《二极管类别大全》由会员分享，可在线阅读，更多相关《二极管类别大全（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第一章 半导体二极管及其基本电路模拟电子技术基础模拟电子技术基础1实际二极管的照片电路符号2导体：导体：自然界中很容易导电的物质称为自然界中很容易导电的物质称为导体导体，金属一般都是导体。金属一般都是导体。绝缘体：绝缘体：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，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为绝缘体之间，称为半导体半导体，如锗、硅、，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。砷化镓和一些硫化物、氧化物等。1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识3半导体半导体
2、的导电机理不同于其它物质，所以它具有的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。例如：不同于其它物质的特点。例如： 当受外界热和光的作用时，它的导电能当受外界热和光的作用时，它的导电能 力明显变化。力明显变化。 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使 它的导电能力明显改变。它的导电能力明显改变。4现代电子学中，用的最多的半导体是硅（现代电子学中，用的最多的半导体是硅（+14）和锗）和锗（+32），它们的最外层电子（价电子）都是四个。），它们的最外层电子（价电子）都是四个。GeSi通过一定的工艺过程，可以将半导体制成通过一定的工艺过程，可以将半导体制成
3、晶体晶体。半导体的共价键结构半导体的共价键结构5一、本征半导体：一、本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。完全纯净的、结构完整的半导体晶体。在硅和锗晶体中，原子在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成其相临的原子之间形成共价共价键键，共用一对价电子。，共用一对价电子。硅和锗的晶硅和锗的晶体结构：体结构：1.1.1 本征半导体、空穴及其导电作用本征半导体、空穴及其导电作用6硅和锗的共价键结构硅和
4、锗的共价键结构共价键共共价键共用电子对用电子对+4+4+4+4+4+4表示除表示除去价电子去价电子后的原子后的原子7共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自自由电子由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。本征半导体的导电能力很弱。形成共价键后，每个原子的最外层形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。电子是八个，构成稳定结构。共价键有很强的结合力，使原子规共价键有很强的结合力，使原
5、子规则排列，形成晶体。则排列，形成晶体。+4+4+4+48二、本征半导体的激发和复合二、本征半导体的激发和复合在绝对在绝对0度度（T=0K）和没有外界激发时和没有外界激发时, ,价价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即以运动的带电粒子（即载流子载流子），它的导电能力），它的导电能力为为 0，相当于绝缘体。，相当于绝缘体。在常温下，由于热激发，使一些价电子获在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电自由电子子，同时共价键上留下一个空位，称为，同时共价键上留下
6、一个空位，称为空穴空穴。1.1.载流子、自由电子和空穴载流子、自由电子和空穴9+4+4+4+4自由电子自由电子空穴空穴束缚电子束缚电子102.本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理+4+4+4+4在其它力的作用下，空穴在其它力的作用下，空穴吸引附近的电子来填补，吸引附近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可于正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。以认为空穴是载流子。本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子自由电子和和空穴空穴。11温度越高，载流子的浓度越高。
7、因此本征半温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。大特点。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体中电流由两部分组成：本征半导体中电流由两部分组成：1.自由电子移动产生的电流。自由电子移动产生的电流。2.空穴移动产生的电流。空穴移动产生的电流。12三、热平衡载流子浓度三、热平衡载流子浓度A是常数(硅3.88X1016 cm3 K-3/2 锗 1.76X1016 cm3 K-3/2 )K为波
8、尔兹曼常数 8.63x10-5 eV/K=1.38X10-23 J/K硅原子的浓度为 4.96X1022CM-3300K 硅的 ni=1.5X1010CM-3 131.1.2 杂质半导体杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。杂半导体的某种载流子浓度大大增加。P 型半导体：型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也空穴浓度大大增加的杂质半导体，也称为（空穴半导体）。称为（空穴半导体）。N 型半导体：型半导体：自由电子浓度大大增加的杂
9、质半导体，自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为（电子半导体）。也称为（电子半导体）。14一、一、N 型半导体型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原子形成共价键，其中四个与相邻的半导体原子形成共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子
10、。每个磷原就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原子给出一个电子，称为子给出一个电子，称为施主原子施主原子。15+4+4+5+4多余多余电子电子磷原子磷原子N 型半导体中型半导体中的载流子是什的载流子是什么？么？1.1.由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。2.2.本征半导体中成对产生的电子和空穴。本征半导体中成对产生的电子和空穴。掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流多数载流子子（多子多子），空穴称为），空穴称为
11、少数载流子少数载流子（少子少子）。）。16二、二、P 型半导体型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的半导体原子形成共价键时，半导体原子形成共价键时，产生一个空穴。这个空穴产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于硼的带负电的离子。由于硼原子接受电子，所以称为原子接受电子，所以称为受主原子受主原
12、子。+4+4+3+4空穴空穴硼原子硼原子P 型半导体中空穴是多子，电子是少子型半导体中空穴是多子，电子是少子。17三、多子和少子的热平衡浓度三、多子和少子的热平衡浓度热平衡条件；电中性条件；正电荷量负电荷量室温时，杂质原子已经全部电离18四、杂质半导体的示意表示法四、杂质半导体的示意表示法P 型半导体（型半导体（N Na a) )+N 型半导体型半导体(N(Nd d) )杂质杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。但型半导体多子和少子的移动都能形成电流。但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近。近似认为多子与杂质浓度相等。似认为多子与杂质浓度相等。1
13、91.1.3 导电的机理导电的机理一、漂移与漂移电流空穴电流电子电流+-VSI迁移率up和un分别为空穴和自由电子的迁移率(Mobility)。迁移率表示单位场强下的平均漂移速度，单位为cm2VS， q是电子电量，E为外加电场强度 20二、扩散与扩散电流 扩散系数Dn和Dp为比例常数，分别称为自由电子扩散系数和空穴扩散系数(Diffusion Constant)，单位是cm2s(厘米2秒)，其值随温度升高而增大，空穴的Dp小于自由电子的Dn。在硅材料中，室温时在硅材料中，室温时Dn=34cm2s，Dp=13cm2s。 21上上述述存存在在载载流流子子浓浓度度差差是是半半导导体体区区别别于于导导
14、体体的的一一种种特特有有现现象象，在在导导体体中中，只有一种载流子(自由电子)，如果其间存在着浓度差，则必将产生自低浓度向高浓度方向的电场，依靠电场力就会迅速将高浓度的电子拉向低浓度处，因此在导体中建立不了自由电子的浓度差。在在半半导导体体中中，存在着自由电子和空穴两种载流子，当其间出现非平衡载流子，建立浓度差时，仍能处处满足电中性条件，就是说，只要存在非平衡自由电子n(x)-no，就必然存在非平衡空穴p(x)-po，并且两者的数值相等，这样就不会产生不同浓度之间的电场，因而也就不会将已建立的浓度差拉平。总之，由扩散运动产生的扩散电流是半导体区别于导体的一种特有的电流。注意事项：221.2.1
15、PN 结的形成结的形成在同一片半导体基片上，分别制在同一片半导体基片上，分别制造造P 型半导体和型半导体和N 型半导体，经过载型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形流子的扩散，在它们的交界面处就形成了成了PN 结。结。1.2 PN结及半导体二极管结及半导体二极管23P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
16、层。也称耗尽层。24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，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。度固定不变。25+空间空间电荷电荷区区N型区型区P型区型区电位电位VVB261.1.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 中中的电子（的电子（都是多子都是多子）向对方运动（）向对方运动（扩散运扩散运动动）。）。
17、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: :27由内建电场正产生的电位差称为内建电位差(Built in Voltage)，用VB表示VT = KT/Q称为热电压 (Thermal Voltage)，单位为伏。室温即T=300K时 VT=26mV锗的VB 为0.20.3V，硅的VB为0.50.7V。温度升高时，由于ni增大的影响比VT大，因而VB将相应减小。通常温度每升高1，VB约减小2.5mV。 二、内建电位差二、内建电位差：28三、阻挡层的宽度三、阻挡层的宽度 如果
18、结的截面积为S，则阻挡层在P区一边的负电荷量为 N区一边的正电荷量为 并且它们的绝对值相等 XpVVBxpxnN 挡板层的任意一侧的宽度与该侧的参杂浓度成反比291.2.2PN结的伏安特性结的伏安特性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 区区加正、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区区加负、加负、N 区加正电压。区加正电压。30+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
19、成较大的扩散电流。较大的扩散电流。31二、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。RE32三、三、PN 结伏安特性结伏安特性iD(mA)V(v)T1T2T1T2温度每升高1度，反相饱和电流增加1倍33四、四、PN 结的击穿结的击穿雪崩击穿： 随着反向电压的增大，阻挡层内部的电场增强，阻挡层中载流子的漂移速度相应加快，致使动能加大。当反向电压增大到一定数值时，载流子获得的动能足以把束缚在共价
20、键中的价电子碰撞出来，产生自由电子空穴对。新产生的载流子在强电场作用下，再去碰撞其它中性原子，又产生新的自由电子空穴对。如此连锁反应使得阻挡层中载流子的数量急剧增多，因而流过PN结的反向电流也就急剧增大。因增长速度极快，象雪崩一样，所以将这种碰撞电离称为雪崩击穿(Avalanche Multiplieation ) 34四、四、PN 结的击穿结的击穿齐纳击穿齐纳击穿 当PN结两边的掺杂浓度很高时，阻挡层将变得很薄。在这种阻挡层内，载流子与中性原子相碰撞的机会极小，因而不容易发生碰撞电离。但是，在这种阻挡层内，加上不大的反向电压，就能建立很强的电场(例如加上1V反向电压时，阻挡层内的场强可达2.
21、5X105Vcm)，足以把阻挡层内中性原子的价电子直接从共价键中拉出来，产生自由电子-空穴对，这个过程称为场致激发。场致激发能够产生大量的载流子，使PN结的反向电流剧增，呈现反向击穿现象。这种击穿称为齐纳击穿(Zener Break down) 一般而言，击穿电压在6V以下的属于齐纳击穿，6V以上的主要是雪崩击穿 35击穿电压的温度特性击穿电压的温度特性 当温度升高时，晶格的热振动加剧，致使载流子运动的平均自由路程缩短。因此，在与原子碰撞前由外加电场获得的能量减小，发生碰撞而电离的可能性也就减小。在这种情况下，必须加大反向电压，才能发生雪崩击穿。因此，雪崩击穿电压雪崩击穿电压随温度升高而增大，
22、具有正的温度系数。随温度升高而增大，具有正的温度系数。 当温度升高时，由于束缚在共价键中的价电子所具有的能量状态增高。因此，在电场作用下，价电子比较容易挣脱共价键的束缚，产生自由电子-空穴对，形成场致激发。可见，齐齐纳击穿电压随温度升高而降低，具有负的温度系数纳击穿电压随温度升高而降低，具有负的温度系数 361 12 24 4、PNPN结的电容特性结的电容特性 一、势垒电容 PN结的阻挡层类似于平板电容器，它在交界面两侧贮存着数值相等；极性相反的离子电荷，其值随外加电压而变化 QV0VcT037二、扩散电容二、扩散电容 当外加电压变化时，除改变阻挡层内贮存的电荷量外，还同时改变阻挡层外中性区(
23、P区和N区)内贮存的非平衡载流子。例如，外加正向电压增大V时，注人到中性区的非平衡少子浓度相应增大，浓度分布曲线上移，如图所示： PN-xPxn少子浓度X 为了维持电中性，中性区内的非平衡多子浓度也相应地增加相同面积的电荷量。这就是说。当外加电压增加V时，P区和N区中各自贮存的空穴和自由电子电荷量相等地增大Q；这种贮存电荷量随外加电压而改变的电容特性等效为PN结上并联了一个电容。鉴于它是由载流子扩散而引起的，所以称为扩散电容 38三、三、PN结电容结电容 由于CT和CD均并接在PN结上，所以PN结的总增量电容CJ为两者之即CJ =CT+CD 外加正向电压时，CD很大，且CDCT，故CJ以扩散电
24、容为主， CJ CD ，其值自几十pF到几千pF。外加反向电压时， CD趋于零，故CJ以势垒电容为主， CJ CT ，其值自几pF到几十pF .39四、变容二极管四、变容二极管 一个PN结，外加反向电压时，它的反向电流很小，近似 开路，因此是一个主要由势垒电容构成的较理想的电容器件，且其增量电容值随外加反向电压而变化。利用这种特性制作的二极管称为变容二极管，简称变容管( Varactor Diode)，它的电路符号如图。主要参数有变容指数n；电容变化范围；品质因数Q；最大允许反向电压等。 变容管是应用十分广泛的一种半导体器件。例如，谐振回路的电调谐；压控振荡器；频率调制；参量电路等。 40一、
25、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： 1.3 半导体二极管半导体二极管 41 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0.60.7V,锗锗管管0.20.3V。反向击穿反向击穿电压电压UBR42三、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
26、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。433.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
27、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。444.微变电阻微变电阻 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
28、小附近的微小变化区域内的电阻。变化区域内的电阻。455.二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：势垒势垒电容电容CT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，就会引起积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，这样所表现出的电容是累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出的电容是势垒电容势垒电容。P+-N46扩散电容：扩散电容：为了形成正为了形成正向电流（扩散电流），向电流（扩散电流），注入注入P 区的少子（电子）区的少子（电子）在在
29、P 区有浓度差，越靠区有浓度差，越靠近近PN结浓度越大，即结浓度越大，即在在P 区有电子的积累。区有电子的积累。同理，在同理，在N区有空穴的区有空穴的积累。正向电流大，积积累。正向电流大，积累的电荷多。累的电荷多。这样所产这样所产生的电容就是扩散电容生的电容就是扩散电容CD。二极管的极间电容二极管的极间电容kD为一常数，其值与PN结两边的掺杂浓度等有关。扩散电容CD与通过PN结的电流I有关，其值大于势垒电容。当外加反向电压时，I=-Is，CD趋于零。 CD=kD(I+Is) 471.3晶体二极管电路的分析方法晶体二极管电路的分析方法1.3.1晶体二极管模型晶体二极管模型 分析电路时，电路中的各
30、个实际器件都必须用相应的模型(Model)来表示。实际器件的物理特性是十分复杂的。例如，一个实际电阻器件，人们往往用一个服从欧姆定律(V=RI)的理想电阻模型表示。实际上，这个模型只能在一定范围内(电压，频率等)适用。例如，加在电阻两端的电压过大时，因内部发热而引起电阻值变化，致使实际电阻器件的伏安特性偏离线性。又如，工作频率过高时，实际器件的分布电感和分布电容的影响就不能忽略。此外，实际器件还存在着其它非理想因素，例如噪声等。显然，要反映这些物理特性，理想电阻模型已不再适用，而必须用更复杂的模型，事实上，即使复杂模型也只能是对实际物理特性的逼近。工程上，往往针对实际器件的主要特性，力求采用最
31、简单的模型，使电路分析简化，同时，也是更重要的，便于从分析结果中直观地揭示出电路的主要特性。 48一、晶体二极管的数学模型一、晶体二极管的数学模型 通常将上式指数特性称为晶体二极管的理想指数模型，因为它是在理想条件下导出的数学表达式。为了反映实际器件的伏安特性，通常的做法是用修正式 或 n称为非理想化因子，其值与I有关，I为正常值时，n1；I过小或过大时，n2。rs是与阻挡层相串接的电阻，它是由阻挡层两边P区和N区中实际存在的体电阻、P区和N区与金属引线间的接触电阻以及金属引线电阻组成的总电阻，这个电阻的存在将使加到阻挡层上的电压变为(V-Irs) 49伏安特性vi 伏安特性曲线是晶体二极管的
32、曲线模型。 伏安特性曲线可以根据数学表达式直接描绘得到。 而实际上一般都是通过实测得到的。 测量精度越高，伏安特性曲线就越逼近实际器件特性。 50二极管正向二极管正向V-IV-I特性的模型：特性的模型： 1理想模型理想模型: 在正向偏置时，其管压降为0V，而当二极管处于反向偏置时，认为它的电阻为无穷大，电流为零。在实际的电路中，当电源电压远比二极管的管压降大时，利用此法来近似分析是可行的。 理想二极管：理想二极管：死区电压死区电压=0，正向压降，正向压降=0512、恒压降模型认为: 当二极管导通后，其管压降认为是恒定的，且不随电流而变，典型值为07V。不过，这只有当二极管的电流近似等于或大于1
33、 mA时才是正确的。该模型提供了合理的近似，因此应用也较广。二极管：二极管：死区电压死区电压=0.5V，正向压降，正向压降 0.7V(硅二极硅二极管管)523 3折线模型折线模型: : 折线模型认为二极管的管压降不是恒定的，而是随着通过二极管电流的增加而增加，所以在模型中用一个电池和一个电阻rD来作进一步的近似。其中电池的电压为二极管的门坎电压Vth或者说导通电压VD(on)。rD的值，可以这样来确定，如当二极管的导通电流为1mA时，管压降为07V则：rD=（07 V-05 V）/（1mA）=200 由于二极管特性的分散性，Vth和rD的值不是固定不变的。 534 4小信号模型：小信号模型：
34、如果二极管在它的V-I特性的某一小范围内工作，例如在静态工作点Q(即V-I特性上的一个点，此时vD=VD,iD=ID)附近工作，则可把V-I特性看成为一条直线，其斜率的倒数就是所要求的小信号模型的微变电阻rd。 Rd=vD/iD 小信号电路模型受到V足够小的限制。工程上，限定|V|5.2mV，由此产生的误差是可容许的(参阅习题1-14)。 54小信号模型小信号模型：二极管的小信号模型rsrj二极管的串连电阻rs55PN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rj 在频率较低时， Cj可以忽略，但是在高频信号工作时Cj在正向和反
35、向偏置时均不能忽略。rs56二极管的电路分析方法：概述：模型不同，采用的分析方法也不同。 线性和非线性分割法：计算机的迭代法：图解法：简化分析法：小信号分析法57图解分析法图解分析法 它的管外电路方程是一线性方程式，对应的是一条直线，如图所示，该直线在两坐标轴上的交点分别为IQ，VQ 二极管的电路分析方法：58二、简化分析法用简化的模型二极管的分析十分的简单593、小信号模型分析法60RLuiuouiuott二极管的应用举例：二极管的应用举例：1、二极管半波整流：二极管半波整流： 1.4 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61例例2：tttuiuRuoRRLuiuRuo621
36、.5.1 稳压二极管稳压二极管UIIZIZmax UZ IZ稳稳压压误误差差曲线越曲线越陡，电陡，电压越稳压越稳定。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。1.5 特殊二极管特殊二极管63（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64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
37、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。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: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165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。方程方程2uoiZDZRiLiuiRL联立方程联立方程1、2，可解得：，可解得：661.5.2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671.5.3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。68
