第六章半导体二极管及其应用电路优秀PPT.ppt

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1、第六章半导体二极管及其应用电路1第一页，本课件共有69页6.1 半导体材料半导体材料 6.1.1 本征半导体本征半导体 6.1.2 N N型半导体型半导体 6.1.3 P型半导体型半导体第二页，本课件共有69页 6.1 半导体材料半导体材料 导电能力介于导体与绝缘导电能力介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。半体之间的物质称为半导体。半导体材料的电学性质对光、热、导体材料的电学性质对光、热、电、磁等外界因素的变化十分电、磁等外界因素的变化十分敏感，在半导体材料中掺入少敏感，在半导体材料中掺入少量杂质可以控制这类材料的电量杂质可以控制这类材料的电导率。正是利用半导体材料的导率。正是利用半导体材料

2、的这些性质，才制造出功能多样这些性质，才制造出功能多样的半导体器件。的半导体器件。第三页，本课件共有69页 6.1.1 本征半导体本征半导体锗：锗：1886年年2月，德国化学家月，德国化学家Winkler向德国化学协会作了关于向德国化学协会作了关于发现锗报告，并将此元素命名为发现锗报告，并将此元素命名为Germanium以纪念其祖国以纪念其祖国Germany。锗在地壳中含量为锗在地壳中含量为0.0007%，较金、，较金、银、铂的含量均高，由于资源分散，增银、铂的含量均高，由于资源分散，增加了冶炼困难，属于稀有元素一类。加了冶炼困难，属于稀有元素一类。锗单晶可作晶体管，是第一代晶锗单晶可作晶体管

3、，是第一代晶体管材料。体管材料。第四页，本课件共有69页 6.1.1 本征半导体本征半导体硅：硅：1823年，瑞典的贝采利乌斯，年，瑞典的贝采利乌斯，用氟化硅或氟硅酸钾与钾共热，用氟化硅或氟硅酸钾与钾共热，得到粉状硅。得到粉状硅。硅在地壳中的含量是除氧外最硅在地壳中的含量是除氧外最多的元素。地壳的主要部分都是由多的元素。地壳的主要部分都是由含硅的岩石层构成的，这些岩石几含硅的岩石层构成的，这些岩石几乎全部是由硅石和各种硅酸盐组成乎全部是由硅石和各种硅酸盐组成。硅是一种半导体材料，可用于硅是一种半导体材料，可用于制作半导体器件和集成电路。制作半导体器件和集成电路。第五页，本课件共有69页 6.1

4、.1 本征半导体本征半导体硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构第六页，本课件共有69页 6.1.1 本征半导体本征半导体本本征征半半导导体体化化学学成成分分纯纯净净的的半半导导体体。它它在在物物理理结结构构上上呈单晶体形态。呈单晶体形态。在在绝绝对对温温度度零零度度(即即0 0 K K，相相当当于于-273)-273)，且且无无外外界界激发时，本征半导体无自由电子，和绝缘体一样不导电。激发时，本征半导体无自由电子，和绝缘体一样不导电。当当半半导导体体的的温温度度升升高高或或受受到到光光照照等等外外界界因因素素的的影影响响，某某些些共共价价键键中中的的价价电电子子

5、获获得得了了足足够够的的能能量量，足足以以挣挣脱脱共共价价键键的的束束缚缚，跃跃迁迁到到导导带带，成成为为自自由由电电子子，同同时时在在共共价价键中留下相同数量的键中留下相同数量的空穴空穴。第七页，本课件共有69页 6.1.1 本征半导体本征半导体空穴空穴共价键中的共价键中的空位空位。电子空穴对电子空穴对由热由热激发而产生的自由电激发而产生的自由电子和空穴对。子和空穴对。空穴的移动空穴的移动空穴空穴的运动是靠相邻共价的运动是靠相邻共价键中的价电子依次充键中的价电子依次充填空穴来实现的。填空穴来实现的。第八页，本课件共有69页 6.1.1 本征半导体本征半导体本本征征激激发发 动画动画第九页，本

6、课件共有69页 6.1.1 本征半导体本征半导体空空穴穴的的运运动动 动画动画第十页，本课件共有69页 6.1.1 本征半导体本征半导体本征半导体特点：本征半导体特点：电子浓度空穴浓度电子浓度空穴浓度 缺点：缺点：载流子少，导电性差，温度稳定性差！载流子少，导电性差，温度稳定性差！本本本本征征征征半半半半导导导导体体体体的的的的导导导导电电电电能能能能力力力力弱弱弱弱。如如如如果果果果掺掺掺掺入入入入微微微微量量量量的的的的杂杂杂杂质质质质元元元元素素素素，导导导导电电电电性性性性能能能能就就就就会会会会发发发发生生生生显显显显著著著著改改改改变变变变。按按按按掺掺掺掺入入入入杂杂杂杂质质质质

7、的的的的性性性性质质质质不不不不同同同同，分分分分N N N N型型型型半导体和半导体和半导体和半导体和P P P P型型型型半导体，统称为杂质半导体。半导体，统称为杂质半导体。半导体，统称为杂质半导体。半导体，统称为杂质半导体。第十一页，本课件共有69页 6.1.2 N型半导体型半导体 在在硅硅(或或锗锗 )晶晶体体中中掺掺入入少少量量的的5 5价价元元素素，如如磷磷（P P），则则硅硅晶晶体体中中某某些些位位置置的的硅硅原原子子被被磷磷原原子子代代替替。因因五五价价杂杂质质原原子子中中只只有有四四个个价价电电子子能能与与周周围围四四个个半半导导体体原原子子中中的的价价电电子子形形成成共共价

8、价键键，而而多多余余的的一一个个价价电电子子因因无无共共价价键键束束缚而很容易形成自由电子。缚而很容易形成自由电子。在在N N型半导体中型半导体中自由自由电子是多数载流子，电子是多数载流子，它主要由杂质它主要由杂质原子提供；原子提供；空穴是少数载流子空穴是少数载流子,由热激发形成。由热激发形成。提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离正离子子，因此五价杂质原子也称为，因此五价杂质原子也称为施主杂质施主杂质。第十二页，本课件共有69页 6.1.2 N型半导体型半导体第十三页，本课件共有69页 6.1.3 P型半导体型半导体 在在硅硅(或或锗锗 )晶

9、晶体体中中掺掺入入少少量量的的3 3价价元元素素，如如硼硼（B B）或或铝铝（AlAl），则则硅硅晶晶体体中中某某些些位位置置的的硅硅原原子子被被硼硼原原子子代代替替 。因因三三价价杂杂质质原原子子在在与与硅硅原原子子形形成成共共价价键键时时，缺少一个价电子而在共价键中留下一个空穴。缺少一个价电子而在共价键中留下一个空穴。在在P P型半导体中型半导体中空穴是多数载流子，空穴是多数载流子，它主要由掺杂形它主要由掺杂形成；成；自由自由电子是少数载流子，电子是少数载流子，由热激发形成。由热激发形成。空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子负离子。三。三价杂质价杂质

10、因而也称为因而也称为受主杂质受主杂质。第十四页，本课件共有69页 6.1.3 P型半导体型半导体第十五页，本课件共有69页 杂质对半导体导电性的影响杂质对半导体导电性的影响 小结小结 掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影响，一些典掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影响，一些典型的数据如下型的数据如下:T=300 K室温下室温下,本征硅的电子和空穴浓度本征硅的电子和空穴浓度:n=p=1.41010/cm31 本征硅的原子浓度本征硅的原子浓度:4.961022/cm3 3以上三个浓度基本上依次相差以上三个浓度基本上依次相差106/cm3。2掺杂后掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度型半导体中的

11、自由电子浓度:n=51016/cm3第十六页，本课件共有69页6.2 PN结的形成及特性结的形成及特性 6.2.2 PN结的单向导电性结的单向导电性 6.2.3 PN结的电容效应结的电容效应 6.2.4 PN结的反向击穿结的反向击穿 6.2.1 PN结的形成结的形成第十七页，本课件共有69页 6.2.1 PN结的形成结的形成第十八页，本课件共有69页 在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分别形分别形成成N N型半导体和型半导体和P P型半导体。此时将在型半导体。此时将在N N型半导体和型半导体和P P型半导型半导体的结合面上形成如下物理过程体的结合面上

12、形成如下物理过程:因浓度差因浓度差 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 第十九页，本课件共有69页 6.2.1 PN结的形成结的形成第二十页，本课件共有69页 6.2.1 PN结的形成结的形成 对于对于P P型半导体和型半导体和N N型半导体结合面，离型半导体结合面，离子薄层形成的子薄层形成的空间电荷区空间电荷区称为称为PNPN结结。在空间电荷区，由于缺少

13、多子，所以也在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称称耗尽层耗尽层。第二十一页，本课件共有69页 6.2.1 PN结的形成结的形成PNPN结结的的形形成成 动画动画第二十二页，本课件共有69页 6.2.2 PN结的单向导电性结的单向导电性 如如果果外外加加电电压压使使PNPN结结中中：P P区区的的电电位位高高于于 N N 区的电位，称为加正向电压，简称区的电位，称为加正向电压，简称正偏正偏；PNPN结结具具有有单单向向导导电电性性，若若外外加加电电压压使使电电流流从从 P P 区区流流到到 N N 区区，PNPN结结呈呈低低阻阻性性，所所以以电电流流大大；反反之之是是高高阻性，电流小。阻性，电流

14、小。P P 区区的的电电位位低低于于 N N 区区的的电电位位，称称为为加加反反向向电压，简称电压，简称反偏反偏。第二十三页，本课件共有69页 外外加加的的正正向向电电压压有有一一部部分分降降落落在在 PN PN 结结区区，方方向向与与PNPN结结内内电电场场方方向向相相反反，削削弱弱了了内内电电场场。内内电电场场对对多多子子扩扩散散运运动动的的阻阻碍碍减减弱弱，扩扩散散电电流流加加大大。扩扩散散电电流流远远大大于于漂漂移移电电流流，可可忽忽略略漂漂移移电电流流的的影影响响,PN,PN 结呈现低阻性结呈现低阻性。PNPN结加正向电压时的导电情况结加正向电压时的导电情况 6.2.2 PN结的单向

15、导电性结的单向导电性第二十四页，本课件共有69页 6.2.2 PN结的单向导电性结的单向导电性PNPN结结加加正正向向电电压压动画动画第二十五页，本课件共有69页 外加的反向电压有一部分降落外加的反向电压有一部分降落在在PNPN结区，方向与结区，方向与PNPN结内电场方结内电场方向相同，加强了内电场。内电场向相同，加强了内电场。内电场对多子扩散运动的阻碍增强，扩对多子扩散运动的阻碍增强，扩散电流大大减小。此时散电流大大减小。此时PNPN结区的结区的少子在内电场的作用下形成的漂少子在内电场的作用下形成的漂移电流大于扩散电流，可忽略扩移电流大于扩散电流，可忽略扩散电流，由于漂移电流本身就很散电流，

16、由于漂移电流本身就很小，小，PNPN结呈现高阻性。结呈现高阻性。PNPN结加反向电压时的导电情况结加反向电压时的导电情况 6.2.2 PN结的单向导电性结的单向导电性 在一定的温度条件下，由本征激在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与形成的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，这个电流所加反向电压的大小无关，这个电流也称为也称为反向饱和电流反向饱和电流。第二十六页，本课件共有69页 6.2.2 PN结的单向导电性结的单向导电性PNPN结结加加反反向向电电压压动画动画第二十七页，本课件共有69页 P

17、NPN结加正向电压时，呈现低电阻，结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；具有较大的正向扩散电流；PN PN结加反向电压时，呈现高电阻，具结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。有很小的反向漂移电流。由此可以得出结论：由此可以得出结论：PNPN结具有单向结具有单向导电性。导电性。第二十八页，本课件共有69页 6.2.2 PN结的单向导电性结的单向导电性 PNPN结结V V-I I 特性表达式：特性表达式：其中其中:PNPN结的伏安特性结的伏安特性I IS S 反向饱和电流反向饱和电流V VT T 温度的电压当量温度的电压当量且在常温下且在常温下(T T=300K=300

18、K）:第二十九页，本课件共有69页 6.2.3 PN结的电容效应结的电容效应PN结结具具有有一一定定的的电电容容效效应应，它它由由两两方方面面的的因因素决定。素决定。一是势垒电容一是势垒电容CB 二是扩散电容二是扩散电容CD第三十页，本课件共有69页 6.2.3 PN结的电容效应结的电容效应(1)(1)势垒电容势垒电容CBCB 势势垒垒电电容容是是由由空空间间电电荷荷区区离离子子薄薄层层形形成成的的。当当外外加加电电压压使使PNPN结结上上压压降降发发生生变变化化时时，离离子子薄薄层层的的厚厚度度也也相相应应地地随随之之改改变变，这这相相当当PNPN结中存储的电荷量也随之变化，犹如电容的充放电

19、。结中存储的电荷量也随之变化，犹如电容的充放电。势垒电容示意图第三十一页，本课件共有69页 6.2.3 PN结的电容效应结的电容效应(2)(2)扩散电容扩散电容C CD D 扩扩散散电电容容是是由由多多子子扩扩散散后后，在在PNPN结结的的另另一一侧侧面面积积累累而而形形成成的的。因因 PN PN 结结正正偏偏时时，由由N N区区扩扩散散到到 P P 区区的的电电子子，与与外外电电源源提提供供的的空空穴穴相相复复合合，形形成成正正向向电电流流。刚刚扩扩散散过过来来的的电电子子就就堆堆积积在在 P P 区区内内紧紧靠靠PNPN结结的的附附近近，形成一定的多子浓度梯度分布曲线。形成一定的多子浓度梯

20、度分布曲线。反反之之，由由P P区区扩扩散散到到N N区区的的空空穴穴，在在N N区区内内也也形形成成类类似的浓度梯度分布曲线。似的浓度梯度分布曲线。第三十二页，本课件共有69页 6.2.3 PN结的电容效应结的电容效应扩散电容示意图扩散电容示意图 当当外外加加正正向向电电压压不不同同时时，扩扩散散电电流流即即外外电电路路电电流流的的大大小小也也就就不不同同。所所以以PNPN结结两两侧侧堆堆积积的的多多子子的的浓浓度度梯梯度度分分布布也也不不相相同同，这这就就相相当当电电容容的的充充放放电电过过程程。势势垒垒电电容容和和扩扩散电容均是非线性电容。散电容均是非线性电容。第三十三页，本课件共有69

21、页 6.2.4 PN结的反向击穿结的反向击穿 当当PNPN结的反向电压增结的反向电压增加到一定数值时，反向电流加到一定数值时，反向电流突然快速增加，此现象称为突然快速增加，此现象称为PNPN结的结的反向击穿。反向击穿。热击穿热击穿不可逆不可逆 雪崩击穿雪崩击穿 齐纳击穿齐纳击穿 电击穿电击穿可逆可逆第三十四页，本课件共有69页6.3 半导体二极管半导体二极管 6.3.1 半导体二极管的结构半导体二极管的结构 6.3.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性 6.3.3 二极管的主要参数二极管的主要参数第三十五页，本课件共有69页6.3.1 半导体二极管的结构半导体二极管的结构 在在PNPN结上加上

22、引线和封装，就成为一个二极管。二极管结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分有按结构分有点接触型、面接触型点接触型、面接触型两大类。两大类。(1)(1)点接触型二极管点接触型二极管点接触型点接触型二极管结构示意图二极管结构示意图 PN PN结面积小，结面积小，结电容小，用于结电容小，用于检波和变频等高检波和变频等高频电路。频电路。第三十六页，本课件共有69页（a）面接触型）面接触型 （b）集成电路中的平面型）集成电路中的平面型 （c）代表符号）代表符号(2)(2)面接触型二极管面接触型二极管 PN PN结面积大，结面积大，用于工频大电流用于工频大电流整流电路。整流电路。(b)(b)

23、面接触型面接触型第三十七页，本课件共有69页 6.3.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性二极管的伏安特性曲线可用下式表示二极管的伏安特性曲线可用下式表示锗二极管锗二极管2AP152AP15的的V V-I I 特性特性硅二极管硅二极管2CP102CP10的的V V-I I 特性特性第三十八页，本课件共有69页 6.3.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性 硅硅二极管的死区电压二极管的死区电压V Vthth=0.5 V=0.5 V左右，左右，锗锗二极管的死区电压二极管的死区电压V Vthth=0.1 V=0.1 V左右。左右。当当0 0V VV Vthth时，正向电流为零，时，正向电流为零，V

24、Vthth称为死称为死区电压或开启电压。区电压或开启电压。当当V V0 0即处于正向特性区域。即处于正向特性区域。正向区又分为两段：正向区又分为两段：当当V VV Vthth时，开始出现正向电流，并按指数规律时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。增长。第三十九页，本课件共有69页 6.3.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性当当V V0 0时，即处于反向特性区域。反向区也分两个区域：时，即处于反向特性区域。反向区也分两个区域：当当V VBRBRV V0 0时，反向电流很小，且基本不时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称反随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称

25、反向饱和电流向饱和电流I IS S。当当VVVVBRBR时，反向电流急剧增加，时，反向电流急剧增加，V VBRBR称为称为反向击穿电压反向击穿电压 。第四十页，本课件共有69页 6.3.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性 温温度度对对二二极极管管的的性性能能有有较较大大的的影影响响，温温度度升升高高时时，反反向向电电流流将将呈呈指指数数规规律律增增加加，如如硅硅二二极极管管温温度度每每增增加加88，反反向向电电流流将将约约增增加加一一倍倍；锗锗二二极极管管温度每增加温度每增加1212，反向电流大约增加一倍。，反向电流大约增加一倍。另另外外，温温度度升升高高时时，二二极极管管的的正正向向压压降

26、降将将减减小小，每每增增加加11，正正向向压压降降V VF F(V VD D)大大约约减减小小2mV2mV，即即具有负的温度系数。具有负的温度系数。第四十一页，本课件共有69页 6.3.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性温度对二极管伏安特性曲线的影响温度对二极管伏安特性曲线的影响第四十二页，本课件共有69页 6.3.3 二极管的主要参数二极管的主要参数 半半导导体体二二极极管管的的参参数数包包括括最最大大整整流流电电流流I IF F、反反向向击击穿穿电电压压V VBRBR、最最大大反反向向工工作作电电压压V VRMRM、反反向向电电流流I IR R、最最高高工工作作频率频率f fmaxmax

27、和结电容和结电容C Cj j等。几个主要的参数介绍如下：等。几个主要的参数介绍如下：(1)(1)最大整流电流最大整流电流I IFF二极管长期连续工二极管长期连续工作时，允许通过二作时，允许通过二极管的最大整流极管的最大整流电流的平均值。电流的平均值。(2)(2)反向击穿电压反向击穿电压V VBRBR和最大反向工作电压和最大反向工作电压V VRMRM 二极管反向电流二极管反向电流急剧增加时对应的反向急剧增加时对应的反向电压值称为反向击穿电压值称为反向击穿电压电压VBR。为安全计，在实际为安全计，在实际工作时，最大反向工作电压工作时，最大反向工作电压VRM一般只按反向击穿电压一般只按反向击穿电压V

28、BR的一半计算。的一半计算。第四十三页，本课件共有69页 6.3.3 二极管的主要参数二极管的主要参数(4)(4)正向压降正向压降V VF F(5)(5)动态电阻动态电阻r rd d 在在室室温温下下，在在规规定定的的反反向向电电压压下下，一一般般是是最最大大反反向向工工作作电电压压下下的的反反向向电电流流值值。硅硅二二极极管管的的反反向向电电流流一一般般在在纳纳安安(nA)(nA)级级；锗锗二二极极管管在在微安微安(A)A)级。级。在在规规定定的的正正向向电电流流下下，二二极极管管的的正正向向电电压压降降。小小电电流流硅硅二二极极管管的的正正向向压压降降在在中中等等电电流流水水平平下下，约约

29、0.60.60.8V0.8V；锗锗二二极极管管约约0.20.20.3V0.3V。反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数。显然，反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数。显然，r rd d与工作电与工作电流的大小有关，即流的大小有关，即 r rd d=V VF F/I IF F(3)(3)反向电流反向电流I IR R第四十四页，本课件共有69页半导体二极管图片第四十五页，本课件共有69页6.4 二极管电路分析方法二极管电路分析方法 6.4.1 图解分析方法图解分析方法 6.4.2 简化模型分析方法简化模型分析方法第四十六页，本课件共有69页6.4.1 图解分析方法图解分析方法 二极管是一种非线性器件，因而

30、其电路一般二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用非线性电路的分析方法，相对来说比较复要采用非线性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图解分析法则较简单，但前提条件是已知杂，而图解分析法则较简单，但前提条件是已知二极管的二极管的V V-I I 特性曲线。特性曲线。第四十七页，本课件共有69页例例1 电路如图所示，已知二极管的电路如图所示，已知二极管的V-I特性曲线、电源特性曲线、电源VDD和电阻和电阻R，求二极管两端电压求二极管两端电压vD和流过二极管的电流和流过二极管的电流iD。解：由电路的解：由电路的KVLKVL方程，可得方程，可得 即即 是一条斜率为是一条斜率为-1/R的直线，称为的

31、直线，称为负载线负载线 Q的坐标值（的坐标值（VD，ID）即为所求。）即为所求。Q点称为电路的点称为电路的工作点工作点第四十八页，本课件共有69页 6.4.2 二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法1.1.二极管二极管V V-I I 特性的建模特性的建模 将指数模型将指数模型 分段线性化，得到二极分段线性化，得到二极管特性的等效模型。管特性的等效模型。（1 1）理想模型）理想模型 （a a）V V-I I特性特性 （b b）代表符号）代表符号 （c c）正向偏置时的电路模型）正向偏置时的电路模型 （d d）反向偏置时的电路模型）反向偏置时的电路模型第四十九页，本课件共有69页

32、 6.4.2 二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法1.1.二极管二极管V V-I I 特性的建模特性的建模（2 2）恒压降模型）恒压降模型（a）V-I特性特性 （b）电路模型）电路模型（3 3）折线模型）折线模型（a）V-I特性特性 （b）电路模型）电路模型 第五十页，本课件共有69页 6.4.2 二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法1.1.二极管二极管V V-I I 特性的建模特性的建模（4 4）小信号模型）小信号模型vs=0 时时,Q点称为静态工作点点称为静态工作点，反映直流时的工作状态。，反映直流时的工作状态。vs=Vmsin t 时（时（VmVT

33、。（a）V-I特性特性 （b）电路模型）电路模型第五十三页，本课件共有69页 6.4.2 二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法2 2模型分析法应用举例模型分析法应用举例（1 1）整流电路）整流电路（a）电路图）电路图 （b）vs和和vo的波形的波形第五十四页，本课件共有69页2 2模型分析法应用举例模型分析法应用举例（2 2）静态工作情况分析）静态工作情况分析理想模型理想模型（R=10k）当当VDD=10V 时，时，恒压模型恒压模型（硅二极管典型值）（硅二极管典型值）折线模型折线模型（硅二极管典型值）（硅二极管典型值）设设当当VDD=1V 时，时，（自学）（自学）（a）简单

34、二极管电路）简单二极管电路 （b）习惯画法）习惯画法 第五十五页，本课件共有69页2 2模型分析法应用举例模型分析法应用举例（3 3）限幅电路）限幅电路 电路如图，电路如图，R=1k，VREF=3V，二极管为硅二极管。分别用理想，二极管为硅二极管。分别用理想模型和恒压降模型求解，当模型和恒压降模型求解，当vI=6sin t V时，绘出相应的输出电压时，绘出相应的输出电压vO的波的波形。形。第五十六页，本课件共有69页2 2模型分析法应用举例模型分析法应用举例（4 4）开关电路）开关电路电路如图所示，求电路如图所示，求AO的电压值的电压值解：先断开解：先断开D，以，以O为基准电位，为基准电位，即

35、即O点为点为0V。则接则接D阳极的电位为阳极的电位为-6V，接阴极的，接阴极的电位为电位为-12V。阳极电位高于阴极电位，阳极电位高于阴极电位，D接入时正向导通。接入时正向导通。导通后，导通后，D的压降等于零，即的压降等于零，即A点的电位就是点的电位就是D阳极的电位。所以，阳极的电位。所以，AO的电压值为的电压值为-6V。第五十七页，本课件共有69页2 2模型分析法应用举例模型分析法应用举例（6 6）小信号工作情况分析）小信号工作情况分析图示电路中，图示电路中，VDD=5V，R=5k，恒压降模型的，恒压降模型的VD=0.7V，vs=0.1sin t V。（1）求输出电压）求输出电压vO的交流量

36、和总量；（的交流量和总量；（2）绘出）绘出vO的波形。的波形。直流通路、交流通路、静态、动态等概直流通路、交流通路、静态、动态等概念，在放大电路的分析中非常重要。念，在放大电路的分析中非常重要。第五十八页，本课件共有69页6.5 特殊二极管特殊二极管 6.5.1 齐纳二极管（稳压二极管）齐纳二极管（稳压二极管）6.5.2 变容二极管变容二极管 6.5.3 光电二极管光电二极管 6.5.4 光电二极管光电二极管第五十九页，本课件共有69页 6.5.1 齐纳二极管齐纳二极管(稳压二极管稳压二极管)1.1.符号及稳压特性符号及稳压特性 利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压二极管稳压时利用二极管反向击

37、穿特性实现稳压。稳压二极管稳压时工作在反向电击穿状态。工作在反向电击穿状态。6.5.1 齐纳二极管齐纳二极管第六十页，本课件共有69页(1)稳定电压稳定电压VZ(2)动态电阻动态电阻rZ 在规定的稳压管反向工作电流在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。下，所对应的反向工作电压。rZ=VZ/IZ(3)最大耗散功率最大耗散功率 PZM(4)最大稳定工作电流最大稳定工作电流 IZmax 和最小稳定工作电流和最小稳定工作电流 IZmin(5)稳定电压温度系数稳定电压温度系数 VZ2.稳压二极管主要参数稳压二极管主要参数6.5.1 齐纳二极管齐纳二极管第六十一页，本课件共有69页3.稳

38、压电路稳压电路正常稳压时正常稳压时 VO=VZ6.5.1 齐纳二极管齐纳二极管第六十二页，本课件共有69页6.5.1 齐纳二极管齐纳二极管第六十三页，本课件共有69页6.5.2 变容二极管变容二极管（a）符号）符号 （b）结电容与电压的关系（纵坐标为对数刻度）结电容与电压的关系（纵坐标为对数刻度）第六十四页，本课件共有69页6.5.2 变容二极管变容二极管第六十五页，本课件共有69页6.5.3 光电二极管光电二极管1.光电二极管光电二极管（a）符号）符号 （b）电路模型）电路模型 （c）特性曲线）特性曲线 第六十六页，本课件共有69页6.5.3 光电二极管光电二极管第六十七页，本课件共有69页6.5.4 发光二极管发光二极管2.发光二极管发光二极管符号符号光电传输系统光电传输系统 第六十八页，本课件共有69页本章结束本章结束第六十九页，本课件共有69页