ch二极管及其应用电路.pptx
1l PN结的形成 l PN结的单向导电性 2.1 PN2.1 PN结的形成及特性结的形成及特性第1页/共58页2结的形成 P区掺杂浓度高，N区掺杂浓度低P区和N区掺杂浓度相同第2页/共58页32.PN结的单向导电性 外加正向电压 l阻挡层内的总电场减弱，空间电荷总量减少；l空间电荷区变窄；l势垒区的电位差减小。正向偏置情况下给PN结一个小电压可得到较大电流。第3页/共58页42.PN结的单向导电性 外加反向电压 l阻挡层内的总电场增强，空间电荷总量增加；l空间电荷区变宽；l势垒区的电位差增大。反向偏置情况下，反向电流很小，可以认为PN结基本上不导电，表现为一个很大的电阻。第4页/共58页5关键问题 什么是二极管的门坎电压？为什么使用二极管时要注意不要超过最高反向工作电压VBR？l半导体二极管l二极管的伏安特性2.2 半导体二极管第5页/共58页61.半导体二极管？第6页/共58页72.二极管的V-I特性当vD 0,且 时,当vD 0,且 时，第7页/共58页82.二极管的V-I特性例：已知PN结在T=300K时，,m=1,求 及 时的结电流。解：当 时，PN结上为正偏压，有当 时，PN结上为负偏压，有第8页/共58页92.二极管的V-I特性第9页/共58页102.二极管的V-I特性正向特性第10页/共58页112.二极管的V-I特性反向特性对Si二极管而言，一般地 VBR 7伏-雪崩击穿；4伏 VBR Von，D通，通后压降为Von V Von，D止，Is0，第16页/共58页171.常用的二极管模型交流小信号模型（微变等效）第17页/共58页182.分析方法 解析法 模型分析法(等效电路分析法)第18页/共58页192.分析方法 例，如图，已知E和vi(微小变化电压)，求iD、vD。解：设vi=0，E=0，叠加交，直流量，第19页/共58页20关键问题 稳压管为什么能够起到稳压的作用？稳压管是利用PN结的反向击穿特性所具有的稳压性能而做成的，是一种用特殊工艺制造的面结型Si半导体二极管。2.4 稳压二极管第20页/共58页21稳压管Dz的伏安特性反向击穿电压为VBR=-Vz Dz的反向击穿特性越陡，稳压特性越好。第21页/共58页22稳压管的主要参数Vz：Dz中I为额定电流时，稳压管两端的电压值。Iz：Dz正常工作时的参考电流值。（Iz min）rz：rz随工作电流不同而变。Pz：额定功耗。Pz=Iz maxVz：温度每升高10时稳定电压值的相对变化量。Vz4时，7时，0(雪崩击穿)4VzVon时，二极管导通，vo vi；vi0时，D1、D3通，D2、D4止，v2 0时，D2、D4通，D1、D3止，第36页/共58页374.整流滤波电路电容整流滤波电路 单相桥式整流滤波电路 第37页/共58页384.整流滤波电路电容整流滤波电路 讨论：加了电容滤波后，输出电压直流成分提高了（输出电压的平均值增加）加了电容滤波后，输出电压的脉动成分减小。电容放电的Td=RLC放电过程则输出电压，同时脉动成分，滤波效果。当RLC，VO(AV)=应选择C大，RL大。第38页/共58页394.整流滤波电路电容整流滤波电路 讨论：电容滤波电路中二极管的导电时间缩短了。导电角180，且d,导电角。因此，整流管在短暂的导电时间内流过一个很大的冲击电流，对管子的寿命不利。所以必须选择较大容量的整流二极管。第39页/共58页404.整流滤波电路电感整流滤波电路 第40页/共58页412.多二极管电路例1，电路如图，判断图中二极管是导通还是截止，并确定输出电压Vo，设二极管Von。将D1、D2断开，对D1管，有VD1=Va-Vb1=15-0=15V；接入二极管后，D2管优先导通，将电位限制在 Va，此时D1因承受反向压降而截止。所以，Vo。第41页/共58页422.多二极管电路例2，求如图所示电路当Vi=0V、Vi=4V时输出电压和二极管上的电流。二极管的Von。当Vi=0V时：当Vi=4V时：Vo=3.3+0.7=4(V)iD1=iR2-iD2=0.63(mA)iD1=0，Vo=1.2+0.7=1.9(V)第42页/共58页432.多二极管电路例2电路的输出与输入特性曲线第43页/共58页442.多二极管电路例2电路中D1和D2的电流 第44页/共58页452.多二极管电路二极管与逻辑电路V1(V)V2(V)Vo(V)逻辑输出000.70500.70050.705551第45页/共58页462.多二极管电路二极管或逻辑电路V1(V)V2(V)Vo(V)逻辑输出0000504.31054.31554.31第46页/共58页473.发光二极管电路 发光二极管（LED）由砷化镓等化合物半导体材料制成，它能将电流转化为光信号,也就是将电能转化为光能。如果二极管正偏，电子和空穴注入空间电荷区成为过剩少子。这些少子扩散到N区或 P区，在那里与多子复合，复合时会发出光子。七段LED显示器第47页/共58页485.稳压管电路稳压原理 限流电阻R的选择 主要指标 第48页/共58页495.稳压管电路1.0k+10V-设 Imin=4mA,Imax=40mA,rz=0,What are the minimum and maximum input voltages for these currents?Solution:For the minimum zener current,the voltage across the 1.0k resistor is VR=IminR=4(V)Since VR=Vin-Vz,Vin=VR+Vz=14(V)For the maximum zener current,the voltage across the 1.0k resistor is VR=ImaxR=40(V)Therefore,Vin=VR+Vz=50(V)第49页/共58页505.稳压管电路第50页/共58页515.稳压管电路Design Verification:Apply Thevinens Equivalent to simplify第51页/共58页525.稳压管电路If VDD=15 V instead of 12 what is Vout?第52页/共58页535.稳压管电路If RL=8 K instead of 10 K;what is Vout?第53页/共58页545.稳压管电路当RL不变：（输入电压变大）VIVOIzIRVRVO 当VI不变:（负载变小）IOIRVRVOIZIR VO稳压原理电路稳压的实质是，齐纳二极管利用调节自身的电流大小（端电压基本不变）来满足输出电流的改变，并和限流电阻R配合将电流的变化转换成电压的变化以适应电网电压的波动。第54页/共58页555.稳压管电路限流电阻R的选择设Dz的工作点在Iz minIzIz max电网电压最高时整流输出VI max，最低为VI min 负载电流Io的最小值为Io min，最大为Io max 当VI max和Io min，Iz的值最大：当VI min和Io max，Iz的值最小：第55页/共58页565.稳压管电路主要指标电路输出电阻：稳压系数Sr:第56页/共58页57Ch2作业：习题 小设计1 第57页/共58页58感谢您的观看！第58页/共58页
