《极管及其应用电路》PPT课件.ppt
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1、第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 PN PN结的形成及特性结的形成及特性 半导体二极管半导体二极管 二极管的常用模型和分析方法二极管的常用模型和分析方法 稳压二极管稳压二极管 常用二极管电路常用二极管电路内容内容内容内容阅读:教材阅读:教材 第第2 2章章模拟电路模拟电路模拟电路模拟电路第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路PNPN结的形成结的形成 PNPN结结的的单单向向导电导电性性 2.1 PN结的形成及特性结的形成及特性关键问题关键问题 什么是PN结的单向导电性?第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及
2、常用二极管电路 2.1 PN结的形成及特性结的形成及特性【例1.2-1】已知在T=300K时本征硅受激产生的电子浓度为1010cm-3,而本征硅原子浓度为1022cm-3,如果在本征硅中掺入十亿分之一的施主杂质,即,杂质浓度为 ,此时的杂质半导体中空穴浓度、电子浓度分别是多少?解:此时的电子浓度:nNd空穴浓度为:第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 PNPN结的形成及特性结的形成及特性结的形成结的形成 第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 PNPN结的形成及特性结的形成及特性2.2.PNPN结结的的单单向向导电导电性性 外加
3、正向电压外加正向电压 阻挡层内的总电场减弱,空间电荷总量减少;空间电荷区变窄;势垒区的电位差减小。正向偏置情况下,给正向偏置情况下,给PNPN结一个小电压,可得到较大的电流。结一个小电压,可得到较大的电流。第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 PNPN结的形成及特性结的形成及特性2.2.PNPN结结的的单单向向导电导电性性 外加反向电压外加反向电压 阻挡层内的总电场增强,空间电荷总量增加;空间电荷区变宽;势垒区的电位差增大。反向偏置情况下,反向偏置情况下,反向反向电电流很小流很小,可以可以认为认为PNPN结结基本上基本上不不导电导电,表,表现为现为一个很大的一
4、个很大的电电阻。阻。关键问题关键问题 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?第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 2.2 半导体二极管半导体二极管半导体二极管半导体二极管二极管的伏安特性二极管的伏安特性第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 半导体二极管半导体二极管1.1.半导体二极管半导体二极管第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 半导体二极管半导体二极管2.2.二极管的二极管的V-IV-I特性特性当vD 0,且 时,当vD 0,且 时,第二讲第二讲
5、半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 半导体二极管半导体二极管2.2.二极管的二极管的V-IV-I特性特性例: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,有第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 半导体二极管半导体二极管2.2.二极管的二极管的V-IV-I特性特性第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 半导体二极管半导体二极管2.2.二极管的二极管的V-IV-I特性特性正向特性正向特性第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及
6、常用二极管电路 半导体二极管半导体二极管2.2.二极管的二极管的V-IV-I特性特性反向特性反向特性对Si二极管而言,一般地 VBR 4伏-齐纳击穿;VBR 7伏-雪崩击穿;4伏 VBR 7伏-两种击穿都有 第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 半导体二极管半导体二极管2.2.二极管的二极管的V-IV-I特性特性例:Si二极管I-V特性曲线如图,把Si管接入电路,求二极管上的电压降和通过二极管的电流。Q解:电路方程 E=iDR+vD 从图中查出,ID=7(mA),VD=0.8(V)第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 半导体二
7、极管半导体二极管2.2.二极管的二极管的V-IV-I特性特性温度对正向特性的影响温度对正向特性的影响第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 二极管的常用模型和分析方法二极管的常用模型和分析方法关键问题关键问题 什么是二极管的理想开关模型和恒压源模型?模型分析法的实质是什么?常用的二极管模型常用的二极管模型二极管的分析方法二极管的分析方法 第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 二极管的常用模型和分析方法二极管的常用模型和分析方法 1.1.常用的二极管模型常用的二极管模型理想二极管开关模型理想二极管开关模型正向导通,正向导通,VD=
8、0(内阻内阻r=0),相当,相当于开关闭合于开关闭合 c反反向向截截止止,IS=0(内内阻阻r=),相相当当于于开开关断开。关断开。1.1.常用的二极管模型常用的二极管模型恒压源模型恒压源模型Si管:Von0.7(V)(实际:)GeGe管:Von(V)V Von,D通,通,通后压降为通后压降为Von VVon时,二极管导通,vo vi;viVon时,二极管截止,vo=0。第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 常用二极管电路常用二极管电路 1.限幅和箝位电路限幅和箝位电路 并联上限幅电路并联上限幅电路 第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用
9、二极管电路 常用二极管电路常用二极管电路 1.限幅和箝位电路限幅和箝位电路双向限幅电路双向限幅电路第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 常用二极管电路常用二极管电路 1.限幅和箝位电路限幅和箝位电路箝位电路箝位电路 第一个T/4时间,当vi大于二极管的导通电压Von时,二极管导通,电容C充电,vi 到达峰值,vc=Vim-Von vi下降。理想情况下,电容不放电,当vi下降到与 vc值相等时,二极管变为反偏。输出第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 常用二极管电路常用二极管电路 1.限幅和箝位电路限幅和箝位电路箝位电路箝位电路
10、第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 常用二极管电路常用二极管电路 2.2.多二极管电路多二极管电路例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。第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 常用二极管电路常用二极管电路 2.2.多二极管电路多二极管电路例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。
11、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)第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 常用二极管电路常用二极管电路 2.2.多二极管电路多二极管电路例2电路的输出与输入特性曲线第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 常用二极管电路常用二极管电路 2.2.多二极管电路多二极管电路例2电路中D1和D2的电流 第二讲第二讲 半导体二极管及常用二极管电路半导体二极管及常用二极管电路 常用二极管电路常用二极管电路 2.2.多二极管电路多二极
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