清华模电数电课件第3讲半导体二极管.ppt

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1、第三讲 半导体二极管一、二极管的组成二、二极管的伏安特性及电流方程三、二极管的等效电路四、二极管的主要参数五、稳压二极管 一、二极管的组成一、二极管的组成将将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。结封装，引出两个电极，就构成了二极管。点接触型：点接触型：结面积小，结电容小结面积小，结电容小故结允许的电流小故结允许的电流小最高工作频率高最高工作频率高面接触型：面接触型：结面积大，结电容大结面积大，结电容大故结允许的电流大故结允许的电流大最高工作频率低最高工作频率低平面型：平面型：结面积可小、可大结面积可小、可大小的工作频率高小的工作频率高大的结允许的电流大大的结允许的电流大 二、二极管的伏安

2、特性及电流方程二、二极管的伏安特性及电流方程 二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性材料材料开启电压开启电压导通电压导通电压反向饱和电流反向饱和电流硅硅Si0.5V0.50.8V1A以下锗锗Ge0.1V0.10.3V几十A开启开启电压电压反向饱反向饱和电流和电流击穿击穿电压电压温度的温度的电压当量电压当量从二极管的伏安特性可以反映出：从二极管的伏安特性可以反映出：1.单向导电性单向导电性2.伏安特性受温度影响伏安特性受温度影响T（）在电流不变情况下管压降在电流不变情况下管压降u 反向饱和电流反向饱和电流IS，U(BR)T（）正向特性左移正向特性左移，反

3、向特性下移，反向特性下移正向特性为正向特性为指数曲线指数曲线反向特性为横轴的平行线反向特性为横轴的平行线三、二极管的等效电路三、二极管的等效电路 1.将伏安特性折线化将伏安特性折线化理想理想二极管二极管近似分析近似分析中最常用中最常用理想开关理想开关导通时导通时 UD0截止时截止时IS0导通时导通时UDUon截止时截止时IS0导通时导通时i与与u成成线性关系线性关系应根据不同情况选择不同的等效电路！应根据不同情况选择不同的等效电路！三、二极管的等效电路三、二极管的等效电路Q越高，越高，rd越小。越小。当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可

4、将二极管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。ui=0时直流电源作用时直流电源作用小信号作用小信号作用静态电流静态电流2.微变等效电路微变等效电路四、二极管的主要参数四、二极管的主要参数最大整流电流最大整流电流IF：最大平均值：最大平均值最大反向工作电压最大反向工作电压UR：最大瞬时值：最大瞬时值反向电流反向电流 IR：即：即IS最高工作频率最高工作频率fM：因：因PN结有电容效应结有电容效应结电容为结电容为扩散电容（扩散电容（Cd）与与势垒电容（势垒电容（Cb）之和。之和。扩散路程中扩散路程中电荷的积累电荷的积累与释放与释放空间

5、电荷区空间电荷区宽窄的变化宽窄的变化有电荷的积有电荷的积累与释放累与释放五、稳压二极管五、稳压二极管1.伏安特性伏安特性进入稳压区的最小电流进入稳压区的最小电流不至于损坏的最大电流不至于损坏的最大电流 由一个由一个PN结组结组成，反向击穿后成，反向击穿后在一定的电流范在一定的电流范围内端电压基本围内端电压基本不变，为稳定电不变，为稳定电压。压。2.主要参数主要参数稳定电压稳定电压UZ、稳定电流、稳定电流IZ最大功耗最大功耗PZM IZM UZ动态电阻动态电阻rzUZ/IZ六、其它类型二极管六、其它类型二极管一一.发光二极管发光二极管 发光二极管包括可见光发光二极管包括可见光,不可见光不可见光,

6、激光等不同的类激光等不同的类型型,这里只对可见光发光二这里只对可见光发光二极管做一简单介绍极管做一简单介绍 发光二极管的发光颜色发光二极管的发光颜色决定于所用材料决定于所用材料,目前有红目前有红,绿绿,黄黄,橙等色橙等色,可以制成各可以制成各种形状种形状,如长方型如长方型,圆形圆形见见图图(a)所示所示等等.图图(b)所示所示为发光二极管的符号为发光二极管的符号.图1.2.12 发光二极管二二.光电二极管光电二极管光电二极管是远红外线接光电二极管是远红外线接受管受管,是一种光能与电能是一种光能与电能进行转换的器件进行转换的器件.它的几它的几种常见外形如图种常见外形如图1.2.13(a)所示所示

7、,符号见图符号见图(b)图图1.2.14(a)所示为光电二所示为光电二极管的伏安特性极管的伏安特性.在无光在无光照时照时,与普通二极管一样与普通二极管一样,具有单向导电性具有单向导电性.有光照有光照时时,特性曲线下移特性曲线下移,它们分它们分布在第三布在第三,四象限内四象限内.图1.2.13 光电二极管的外形和符号图1.2.14 光电二极管的伏安特性特性曲线在第四象限时呈光电池特性图(b).(c).(d).所示分别是光电二极管工作在特性曲线的第一,三,四象限时原理电路.除上述特殊二极管外,还有利用PN结势垒电容制成的变容二极管.例1.2.3见右图图1.2.15 例图1.2.3 电路图讨论1 判断电路中二极管的工作状态，求解输出电压。判断电路中二极管的工作状态，求解输出电压。判断二极管工作状态的方法？判断二极管工作状态的方法？讨论讨论2 电路如图所示，已知电路如图所示，已知ui5sint(V)，二极管导通电压，二极管导通电压UD0.7V。试画出。试画出ui与与uO的波形，并标出幅值。的波形，并标出幅值。