模拟电子技术基础黄瑞祥半导体二极管PPT学习教案.pptx

《模拟电子技术基础黄瑞祥半导体二极管PPT学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟电子技术基础黄瑞祥半导体二极管PPT学习教案.pptx（69页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、会计学1模拟电子模拟电子(dinz)技术基础技术基础 黄瑞祥黄瑞祥 半导体半导体二极管二极管第一页，共69页。2 2 半导体二极管及其基本半导体二极管及其基本半导体二极管及其基本半导体二极管及其基本(jbn)(jbn)电路电路电路电路2.1 2.1 半导体基础知识半导体基础知识2.2 PN2.2 PN结的形成结的形成(xngchng)(xngchng)和特性和特性2.3 2.3 半导体二极管的结构及指标参数半导体二极管的结构及指标参数2.4 2.4 二极管电路的分析方法与应用二极管电路的分析方法与应用2.5 2.5 特殊二极管特殊二极管第1页/共69页第二页，共69页。半导体材料半导体材料半导

2、体材料半导体材料(cilio)(cilio)根据物体导电能力根据物体导电能力(电阻率电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。半导体。典型的半导体有硅（典型的半导体有硅（SiSi）和锗（）和锗（GeGe）以及）以及(yj)(yj)砷化镓砷化镓（GaAsGaAs）等，还有掺杂或制成其他化合物半导体材料，如）等，还有掺杂或制成其他化合物半导体材料，如硼（硼（B B）、磷（）、磷（P P）、铟（）、铟（InIn）和锑（）和锑（SbSb）等。其中硅是最）等。其中硅是最常用的一种半导体材料。常用的一种半导体材料。半导体有以下特点：半导体有以下特点：半导体的导电能力介于导体与

3、绝缘体之间。半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间。半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强。在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强。第2页/共69页第三页，共69页。半导体的共价键结构半导体的共价键结构半导体的共价键结构半导体的共价键结构(jigu)(jigu)硅和锗的原子结构简化硅和锗的原子结构简化(jinhu)模型及晶体结构模型及晶体结构 第3页/共69页第四页，共69页。本征半导体、空穴及其导电本征半导体、空穴及其导电本征半导体、空穴及其导电本征半导体、空

4、穴及其导电(d(d odin)odin)作用作用作用作用本征半导体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。载流子载流子可以可以(ky)(ky)自由移动的带电粒子。自由移动的带电粒子。电导率电导率与材料单位体积中所含载流子数有关，与材料单位体积中所含载流子数有关，载流子浓度越高，电导率越高。载流子浓度越高，电导率越高。本征激发：本征激发：当当T=0K和无外界激发时，半导体中没有和无外界激发时，半导体中没有(mi yu)载流子，不导载流子，不导电。当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电电。当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以

5、挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子。子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子。第4页/共69页第五页，共69页。本征半导体、空穴本征半导体、空穴本征半导体、空穴本征半导体、空穴(kn(kn xu)xu)及其导电作用及其导电作用及其导电作用及其导电作用自由电子产生自由电子产生(chnshng)的同时，在其原来的共价的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，这个空位称为空穴。键中就出现了一个空位，这个空位称为空穴。+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子自由电子(z yu din z)因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为因热激发而出现的自由电子和空

6、穴是同时成对出现的，称为电子空穴对电子空穴对。本征激发动画1-1空穴空穴第5页/共69页第六页，共69页。杂质杂质杂质杂质(zzh)(zzh)半导体半导体半导体半导体在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化显著变化(binhu)(binhu)。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。本征半导体称为杂质半导体。N N型半导体型半导体掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。P P型半导体型半导体掺入三价杂质元

7、素（如硼）的半导体。掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。第6页/共69页第七页，共69页。杂质杂质杂质杂质(zzh)(zzh)半导体半导体半导体半导体N N型半导体（施主杂质型半导体（施主杂质(zzh)(zzh)）多数载流子多数载流子自由电子自由电子 少数载流子少数载流子空穴空穴+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4多余电子多余电子(dinz)，成为自由电子成为自由电子(dinz)+5自由电子自由电子+5在本征半导体中掺入五价的元素在本征半导体中掺入五价的元素(磷、砷、锑磷、砷、锑 )第7页/共69页第八页，共69页。杂质杂质杂质杂质(zzh)(zzh)半导体半导体半导体半导体P P型

8、半导体（受主杂质）型半导体（受主杂质）多数多数(dush)(dush)载流子载流子空穴空穴 少数载流子少数载流子自由电子自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+3在本征半导体中掺入三价的元素在本征半导体中掺入三价的元素(yun s)（硼）（硼）+3空穴空穴空穴空穴第8页/共69页第九页，共69页。两种导电机理两种导电机理两种导电机理两种导电机理(j l(j l)扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移 空穴和自由电子在硅晶体中的移动有两种过程空穴和自由电子在硅晶体中的移动有两种过程扩散和漂移，扩散和漂移，相应地可形成两种电流相应地可形成两种电流扩散电流和漂移电流。扩散电流和漂

9、移电流。一、扩散一、扩散 扩散是与不规则的热运动联系在一起的，在一块处于热平衡状扩散是与不规则的热运动联系在一起的，在一块处于热平衡状态的半导体中，均匀分布的自由电子和空穴不会因随机运动而态的半导体中，均匀分布的自由电子和空穴不会因随机运动而造成电荷的定向流动。但是，如果由于某种原因（例如不均匀造成电荷的定向流动。但是，如果由于某种原因（例如不均匀光照）使硅片一个部分中的自由电子浓度高于其它光照）使硅片一个部分中的自由电子浓度高于其它(qt)(qt)的部分，的部分，那么电子将会从高浓度区域向低浓度区域扩散。这一扩散过程那么电子将会从高浓度区域向低浓度区域扩散。这一扩散过程引起电荷的定向流动，相

10、应产生的电流称为扩散电流引起电荷的定向流动，相应产生的电流称为扩散电流（Diffusion CurrentDiffusion Current）。）。第9页/共69页第十页，共69页。两种导电机理两种导电机理两种导电机理两种导电机理扩散扩散扩散扩散(kusn)(kusn)和漂移和漂移和漂移和漂移例如图2-1-6(a)所示的硅棒，其中(qzhng)图1-1-6(b)所示为空穴沿x轴方向的浓度分布。第10页/共69页第十一页，共69页。两种导电机理两种导电机理两种导电机理两种导电机理扩散扩散扩散扩散(kusn)(kusn)和漂移和漂移和漂移和漂移n n这样一个浓度分布将导致沿这样一个浓度分布将导致沿

11、x x轴方向的空穴扩散电流，由于在任何一点轴方向的空穴扩散电流，由于在任何一点的电流值与浓度曲线的斜率（或称为浓度梯度）成比例关系的电流值与浓度曲线的斜率（或称为浓度梯度）成比例关系(gun x)(gun x)，则：则：n n Jp Jp-qDp-qDpn nJpJp为扩散电流密度（即沿为扩散电流密度（即沿x x轴方向每单位面积中的电流），单位为轴方向每单位面积中的电流），单位为 ；q q为电子的电荷量为电子的电荷量1.610-19C;1.610-19C;n n Dp Dp为比例常数为比例常数,称为空穴扩散系数。由于斜率称为空穴扩散系数。由于斜率 是负的，则在是负的，则在x x方向方向将得到一

12、个正电流。将得到一个正电流。第11页/共69页第十二页，共69页。两种导电机理两种导电机理两种导电机理两种导电机理扩散扩散扩散扩散(kusn)(kusn)和漂移和漂移和漂移和漂移n n类似地，在由电子浓度梯度（斜率）产生类似地，在由电子浓度梯度（斜率）产生(ch(ch nshng)nshng)电子扩散的情况下，同样可以得到电子的电子扩散的情况下，同样可以得到电子的扩散电流密度。扩散电流密度。n n Jn JnqDn qDn n n 这里这里DnDn为电子的扩散系数。为电子的扩散系数。n n对于在硅材料中扩散的空穴和电子，常温下扩散系数对于在硅材料中扩散的空穴和电子，常温下扩散系数的典型值分别为

13、：的典型值分别为：第12页/共69页第十三页，共69页。两种导电两种导电两种导电两种导电(d(d odin)odin)机理机理机理机理扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移二、漂移二、漂移(pio y)(pio y)：在外加电场作用下，载流在外加电场作用下，载流子将在热骚动状态下产子将在热骚动状态下产生定向的运动，其中自生定向的运动，其中自由电子产生逆电场方向由电子产生逆电场方向的运动，空穴产生顺电的运动，空穴产生顺电场方向的运动。场方向的运动。载流子的这种定向运动称载流子的这种定向运动称为漂移为漂移(pio y)(pio y)运动。运动。由它产生的电流称为漂由它产生的电流称为漂移移(pio

14、 y)(pio y)电流。而且电流。而且两种载流子所产生的漂两种载流子所产生的漂移移(pio y)(pio y)电流均是顺电流均是顺电场方向的。电场方向的。第13页/共69页第十四页，共69页。两种导电两种导电两种导电两种导电(d(d odin)odin)机理机理机理机理扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移n n设设Jp-driftJp-drift和和Jn-driftJn-drift分别为空穴和自由电子的漂移电分别为空穴和自由电子的漂移电流密度（即通过单位截面积的电流），则它们流密度（即通过单位截面积的电流），则它们(t(t men)men)可分别表示为可分别表示为n n总的漂移电流密度为

15、：总的漂移电流密度为：n n 式中，式中，p p和和n n分别为空穴和自由电子的浓度，分别为空穴和自由电子的浓度，q q为为电子电荷量电子电荷量=1.610-19C=1.610-19C（库仑）（库仑）,E,E为外加电场强度，为外加电场强度，单位为单位为V/cmV/cm。P P 和和NN分别为空穴和电子的迁移率。分别为空穴和电子的迁移率。第14页/共69页第十五页，共69页。两种导电机理两种导电机理两种导电机理两种导电机理扩散扩散扩散扩散(kusn)(kusn)和漂移和漂移和漂移和漂移n n室温时硅材料中，n n用电阻率表示(biosh)为：n n用电导率表示(biosh)为：n n例1-1-4

16、：自己看。第15页/共69页第十六页，共69页。结的形成结的形成结的形成结的形成(xngchng)(xngchng)内电场(din chng)促使少子漂移内电场阻止内电场阻止(zzh)(zzh)多子多子扩散扩散 因浓度差因浓度差多子的扩散运动多子的扩散运动由由杂质离子杂质离子形成空间电荷区形成空间电荷区 空间电荷区形成内电场空间电荷区形成内电场 第16页/共69页第十七页，共69页。结的形成结的形成结的形成结的形成(xngchng)(xngchng)n n达到动态平衡时，由内建电场产生的电位差称为内建电位差，用达到动态平衡时，由内建电场产生的电位差称为内建电位差，用VBVB表示，也可称为势表示

17、，也可称为势垒电压垒电压Vo Vo。n n式中：式中：（室温（室温T=300KT=300K，即，即2727时）时）n nNaNa和和NdNd分别为分别为P P型和型和NN型半导体的掺杂浓度。型半导体的掺杂浓度。n n在室温时，硅的在室温时，硅的 ；锗的；锗的 。n n在温度升高在温度升高(shn(shn o)o)时，由于时，由于 ni ni的增大影响比的增大影响比VTVT大，因而大，因而VBVB将相应地减小。通常温将相应地减小。通常温度每升高度每升高(shn(shn o)1o)1，VBVB大约减小大约减小2.5mV2.5mV。第17页/共69页第十八页，共69页。结的单向结的单向结的单向结的单

18、向(dn xin(dn xin)导电性导电性导电性导电性PNPN结加正向电压结加正向电压(diny)(diny)时的导电时的导电情况情况 PNPN结的伏安结的伏安(f n)(f n)特性特性 1.PN1.PN结加正向电压时结加正向电压时 低电阻低电阻 很大的正向扩散电流很大的正向扩散电流外加的正向电压，方向与外加的正向电压，方向与PNPN结内电场方向相反，削弱结内电场方向相反，削弱了内电场。于是了内电场。于是,内电场对内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响，电流的影响，P

19、NPN结呈现低阻结呈现低阻性性。P P区的电位高于区的电位高于N N区的区的电位，称为加正向电压，电位，称为加正向电压，简称简称正偏正偏。第18页/共69页第十九页，共69页。结的单向结的单向结的单向结的单向(dn xin(dn xin)导电性导电性导电性导电性1.PN结加正向电压时在正常工作(gngzu)范围内，PN结上正偏电压略有增大（如0.1V），I 便会显著增大，因此，正向电流I 是随外加正偏电压V 升高而急速上升的。这样，正向偏置的PN结表现为一个很小的电阻。第19页/共69页第二十页，共69页。结的单向结的单向结的单向结的单向(dn xin(dn xin)导电性导电性导电性导电性P

20、NPN结加反向电压结加反向电压(diny)(diny)时的导电情况时的导电情况 PNPN结的伏安结的伏安(f n)(f n)特性特性 2.PN2.PN结加反向电压时结加反向电压时 高电阻高电阻 很小的反向漂移电流很小的反向漂移电流 外加反向电压外加反向电压,方向与方向与PNPN结结内电场方向相同，加强了内电内电场方向相同，加强了内电场。内电场对多子扩散运动的场。内电场对多子扩散运动的阻碍增强，扩散电流大大减小。阻碍增强，扩散电流大大减小。此时此时PNPN结区的少子在内电场结区的少子在内电场的作用下形成的漂移电流大的作用下形成的漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电于扩散电流，可忽略扩散电流，流，P

21、NPN结呈现高阻性结呈现高阻性。P P区的区的电位低于电位低于N N区的电位，称为加区的电位，称为加反向电压，简称反向电压，简称反偏反偏。在一定的温度条件下，由本征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，故激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，基少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与外加反向电压的大小无关，本上与外加反向电压的大小无关，这个电流也称为这个电流也称为反向饱和电流反向饱和电流。第20页/共69页第二十一页，共69页。结的单向结的单向结的单向结的单向(dn xin(dn xin)导电性导电性导电性导电性2.PN结加反向电压时 反向饱和电流用IS 表示。

22、室温时，硅PN结的 ，锗PN结的 。由于IS 很小，PN结在反向偏置时，呈现出一个很大的电阻，此时(c sh)可认为基本不导电的。可见，PN结的正向电阻很小，反向电阻很大（基本不导电），这就是PN结的单向导电性。第21页/共69页第二十二页，共69页。结的单向结的单向结的单向结的单向(dn xin(dn xin)导电性导电性导电性导电性其中其中(qzhng)IS(qzhng)IS 反向饱和电反向饱和电流流 VT VT 热电压热电压 且在常温下（且在常温下（T=300KT=300K）VT=kT/q VT=kT/q =0.026V =0.026V =26mV =26mV PNPN结的伏安特性结的伏

23、安特性(txng)(txng)曲线曲线 3.PN3.PN结结V V-I I 特性表达式特性表达式第22页/共69页第二十三页，共69页。结的反向结的反向结的反向结的反向(f(f n xinn xin)击穿击穿击穿击穿当当PNPN结的反向电压结的反向电压(diny)(diny)增加到一增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，定数值时，反向电流突然快速增加，此现象称为此现象称为PNPN结的反向击穿。结的反向击穿。热击穿热击穿不可逆不可逆 雪崩雪崩(xubng)击穿击穿齐纳击穿齐纳击穿 电击穿电击穿可逆可逆第23页/共69页第二十四页，共69页。结的反向结的反向结的反向结的反向(f(f n xinn

24、 xin)击穿击穿击穿击穿 PN结的击穿有雪崩击穿和齐纳击穿两种 1、雪崩和齐纳击穿雪崩击穿发生在低掺杂的PN结中，由碰撞电离(dinl)而形成，击穿电压一般较高，且随掺杂浓度降低而增大。齐纳击穿发生在高掺杂的PN结中，强电场直接把价电子从共价键中拉出来形成。且击穿电压随掺杂浓度增加而减小。第24页/共69页第二十五页，共69页。结的反向结的反向结的反向结的反向(f(f n xinn xin)击穿击穿击穿击穿n n当 时的击穿一般属于雪崩击穿，且具有正温度系数；当 时的击穿一般属于齐纳击穿，且具有负温度系数。n n当 左右(zuyu)时，两种击穿现象都有可能发生。相应击穿电压的温度系数将趋于零

25、。第25页/共69页第二十六页，共69页。结的反向结的反向结的反向结的反向(f(f n xinn xin)击穿击穿击穿击穿2 2、稳压二极管、稳压二极管PNPN结一旦击穿结一旦击穿(j chun)(j chun)后，尽管通过它的反向电流急剧增大，但后，尽管通过它的反向电流急剧增大，但PNPN结两端的电压几乎维持不变。同时，只要限制它的反向电流，结两端的电压几乎维持不变。同时，只要限制它的反向电流，使使PNPN结的发热不超过它的耗散功率而引起热击穿结的发热不超过它的耗散功率而引起热击穿(j chun)(j chun)，PNPN结就不会被烧坏。结就不会被烧坏。当加在当加在PNPN结两端的反向电压降

26、低后，结两端的反向电压降低后，PNPN结仍可以恢复原来的状态，结仍可以恢复原来的状态，利用这种特性制成的二极管称为稳压二极管或齐纳二极管，简利用这种特性制成的二极管称为稳压二极管或齐纳二极管，简称稳压管。称稳压管。第26页/共69页第二十七页，共69页。结的反向结的反向结的反向结的反向(f(f n xinn xin)击穿击穿击穿击穿2 2、稳压二极管、稳压二极管 稳压管的主要参数有三个：稳压管的主要参数有三个：稳压电压稳压电压VZVZ：是指在规定电流：是指在规定电流(dinli)IZ(dinli)IZ时稳压管两端的电时稳压管两端的电压；压；最小稳定电流最小稳定电流(dinli)IZmin(di

27、nli)IZmin：保证稳压管可靠击穿所允许的：保证稳压管可靠击穿所允许的最小反向电流最小反向电流(dinli)(dinli)，当，当 时，稳压管将不再稳压。时，稳压管将不再稳压。最大稳定电流最大稳定电流(dinli)IZmax(dinli)IZmax：保证稳压管安全工作所允许的：保证稳压管安全工作所允许的最大反向电流最大反向电流(dinli)(dinli)，当，当 时，加到时，加到PNPN结上的功率将结上的功率将使使PNPN结过热而烧毁。结过热而烧毁。第27页/共69页第二十八页，共69页。结的电容结的电容结的电容结的电容(dinrng)(dinrng)效应效应效应效应(1)(1)势垒电容势

28、垒电容(dinrng)CB(dinrng)CB 势垒电容势垒电容(dinrng)示意图示意图(2)(2)扩散电容扩散电容C CD D 扩散电容示意图扩散电容示意图 PNPN结的高频等效电路结的高频等效电路 结电容结电容C C 包括包括势垒电容和扩散电容势垒电容和扩散电容第28页/共69页第二十九页，共69页。结的电容结的电容结的电容结的电容(dinrng)(dinrng)效应效应效应效应1、势垒电容CB（又称耗尽区电容）因为其电荷量存储在耗尽区而得名式中：V为PN结所加的反偏电压，VB为内建电位差。n为常数，称为(chn wi)变容指数，一般为 。在现代电子设备中，常把反偏的PN结作为压控可变

29、电容来使用。第29页/共69页第三十页，共69页。结的电容结的电容结的电容结的电容(dinrng)(dinrng)效应效应效应效应2、扩散电容CD由载流子的扩散运动而形成的电容。式中，KD为一常数，其值与PN结两边的掺杂浓度等有关(yugun)。当外加反向电压时，I=-IS，CD趋于零。第30页/共69页第三十一页，共69页。结的电容结的电容结的电容结的电容(dinrng)(dinrng)效应效应效应效应3、PN结电容(dinrng)Cj，势垒电容(dinrng)和扩散电容(dinrng)之和 PN结正偏时：CD较大，且 ，为 PN结反偏时：，为第31页/共69页第三十二页，共69页。结的电容

30、结的电容结的电容结的电容(dinrng)(dinrng)效应效应效应效应4、变容二极管利用(lyng)PN结的电容特性可制作成变容二极管，简称为变容管。变容管的最大电容量约为5-300pf，最大电容与最小电容之比大约为5：1。第32页/共69页第三十三页，共69页。2.3 2.3 半导体二极管的结构及指标半导体二极管的结构及指标半导体二极管的结构及指标半导体二极管的结构及指标(zh(zh bio)bio)参数参数参数参数半导体二极管的结构半导体二极管的结构半导体二极管的结构半导体二极管的结构(1)(1)点接触型二极管点接触型二极管 PN结面积小，结电容小，用于检波和变频(bin pn)等高频电

31、路。在在PNPN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构(jigu)(jigu)分有点接触型、面接触型和平面型三大类。分有点接触型、面接触型和平面型三大类。(2)(2)面接触型二极管面接触型二极管PN结面积大，用于大电流整流电路第33页/共69页第三十四页，共69页。半导体二极管的结构半导体二极管的结构半导体二极管的结构半导体二极管的结构(jigu)(jigu)(3)(3)平面平面(pngmin)(pngmin)型二极管型二极管 (4)(4)二极管的代表二极管的代表(dibio)(dibio)符号符号 往往用于集成电路制往往用于集成电

32、路制造工艺中。造工艺中。PN PN 结面积可结面积可大可小，用于高频整流大可小，用于高频整流和开关电路中。和开关电路中。第34页/共69页第三十五页，共69页。二极管实例二极管实例二极管实例二极管实例(shl)(shl)第35页/共69页第三十六页，共69页。半导体二极管的结构半导体二极管的结构半导体二极管的结构半导体二极管的结构(jigu)(jigu)二极管的伏安特性曲线二极管的伏安特性曲线(qxin)(qxin)可用下式表示可用下式表示正向(zhn xin)特性反向特性反向击穿特性第36页/共69页第三十七页，共69页。二极管的主要参数二极管的主要参数二极管的主要参数二极管的主要参数(6)

33、最高工作频率 fM(1)最大整流(zhngli)电流IF (2)反向(fn xin)击穿电压VBR和最大反向(fn xin)工作电压VRM (3)反向(fn xin)电流IR(4)正向压降VF(5)极间电容C 第37页/共69页第三十八页，共69页。2 23 33 3 半导体器件型号命名半导体器件型号命名半导体器件型号命名半导体器件型号命名(mng mng)(mng mng)方法方法方法方法 半导体器件型号(xngho)命名，一般由五部分组成:二极管：如 2AP1 2CZ57 等三极管：如 3DG6 3DG12 等但现在很多的半导体器件因为进口或出口的原因而沿用了日本或其他国家的命名方法，如1

34、N4007、2SC1835等第38页/共69页第三十九页，共69页。2 23 33 3 半导体器件型号命名半导体器件型号命名半导体器件型号命名半导体器件型号命名(mng mng)(mng mng)方法方法方法方法 附：半导体器件型号命名方法附：半导体器件型号命名方法 （根据国家标准（根据国家标准GB249-74GB249-74）1 1、半导体器件的型号由五个部分组成、半导体器件的型号由五个部分组成2 2、型号组成部分、型号组成部分(z(z chn chn b fn)b fn)的符号及其意义见表的符号及其意义见表1-3-3(P.19)1-3-3(P.19)第39页/共69页第四十页，共69页。2

35、.4 2.4二极管电路二极管电路二极管电路二极管电路(dinl)(dinl)的分析方法与应用的分析方法与应用的分析方法与应用的分析方法与应用 二极管二极管二极管二极管V-I V-I 特性模型特性模型特性模型特性模型 1.1.1.1.理想理想理想理想(lxing)(lxing)(lxing)(lxing)二二二二极管模型极管模型极管模型极管模型反向偏置时：反向偏置时：电流电流(dinli)(dinli)为为0 0，电阻为，电阻为正向偏置时：正向偏置时：管压降为管压降为0 0，电阻也为，电阻也为0 02.2.2.2.恒压降模型恒压降模型恒压降模型恒压降模型当当i iD D1mA1mA时，时，V V

36、D D=0.7V=0.7V。第40页/共69页第四十一页，共69页。二极管二极管二极管二极管V-I V-I V-I V-I 特性特性特性特性(txng)(txng)(txng)(txng)模型模型模型模型3.3.折线折线(zhxin)(zhxin)模型（实际模模型（实际模型）型）4.4.4.4.小信号电路小信号电路小信号电路小信号电路(dinl)(dinl)(dinl)(dinl)模型模型模型模型第41页/共69页第四十二页，共69页。二极管电路二极管电路二极管电路二极管电路(dinl)(dinl)(dinl)(dinl)的分析方法的分析方法的分析方法的分析方法 二极管的静态二极管的静态(jn

37、gti)(jngti)工作情况分析工作情况分析 例例1 1：求：求VDD=10VVDD=10V时，二极管的时，二极管的 电流电流(dinli)ID(dinli)ID、电压、电压VD VD 值值(a)理想模型理想模型 VD=0V，ID=VDD/R=10V/10kW=1mA(b)恒压降模型恒压降模型(c)折线模型折线模型 VD=0.5V+IDrD=0.5V+0.931mA0.2k =0.69V二极管电路二极管电路二极管电路二极管电路二极管电路简化分析法二极管电路简化分析法二极管电路简化分析法二极管电路简化分析法第42页/共69页第四十三页，共69页。二极管应用二极管应用二极管应用二极管应用(yng

38、yng)(yngyng)电路电路电路电路1.整流电路 整流电路是电源设备的重要组成部分，其组成框图如下(rxi)图所示。图中，电源变压器将电网电压220V/50Hz变换成所需的交流电压vi；整流电路将交流电压变换成单极性电压v1；滤波电路取出v1中的直流分量，滤除v1中的交流成份，稳压电路用来克服电网电压波动和输出负载变化对V0的影响，以输出稳定的直流电压V0，并进一步抑制滤波电路未滤净的残留交流成分（或称为纹波电压）。第43页/共69页第四十四页，共69页。二极管应用二极管应用二极管应用二极管应用(yngyng)(yngyng)电路电路电路电路n n半波整流电路n n由图可见，当vi为正半周

39、时，整流二极管D导通，电流由上而下流过负载；当vi为负半周时，二极管D截止，负载中没有电流，负载上电压降为零。因此(ync)，输出为半周的正弦脉冲电压，如图(b)所示。第44页/共69页第四十五页，共69页。二极管应用二极管应用二极管应用二极管应用(yngyng)(yngyng)电路电路电路电路 半波整流电路输出电压的平均值为（直流成分）：而交流(jioli)成分则是由频率为50Hz及其整数倍的众多正弦波组成。通过滤波器，输出反映平均分量的直流电压，及叠加因未滤净的残留交流(jioli)成分，即纹波电压。第45页/共69页第四十六页，共69页。二极管应用二极管应用二极管应用二极管应用(yngy

40、ng)(yngyng)电路电路电路电路2.限幅电路限幅电路又称削波电路，是用来(yn li)限制输出电压范围的电路。它的典型特性如图所示。图中，vi和vo分别为限幅电路的输入和输出电压。VIL和VIH分别称为下门限和上门限电压。Vomax和Vomin分别为限幅器电路的上、下限幅电压。图图图图2-4-16 2-4-16 限幅器电路限幅器电路限幅器电路限幅器电路(dinl)(dinl)的双向限幅的双向限幅的双向限幅的双向限幅特性特性特性特性第46页/共69页第四十七页，共69页。二极管应用二极管应用二极管应用二极管应用(yngyng)(yngyng)电路电路电路电路2.限幅电路由图可见(kjin)

41、,当 时当当例如，输入电压为正弦波 时，输出变换为上、下削平的周期性波形。，A为常数(chngsh)；图图图图2-4-16 2-4-16 限幅器电路的双向限幅特性限幅器电路的双向限幅特性限幅器电路的双向限幅特性限幅器电路的双向限幅特性第47页/共69页第四十八页，共69页。二极管应用二极管应用二极管应用二极管应用(yngyng)(yngyng)电路电路电路电路2.限幅电路通常将具有(jyu)上、下门限的限幅电路称为双向限幅电路。仅有一个门限的称为单向限幅电路，其中，仅有上门限的称为上限幅电路，仅有下门限的称为下限幅电路，它们的限幅特性分别如图：图图图图2-4-17 2-4-17 单向单向单向单

42、向(dn(dn xin)xin)限幅特限幅特限幅特限幅特性性性性第48页/共69页第四十九页，共69页。二极管应用二极管应用二极管应用二极管应用(yngyng)(yngyng)电路电路电路电路n n利用二极管的正向导通特性或反向击穿特性可以构成利用二极管的正向导通特性或反向击穿特性可以构成(guchng)(guchng)限幅电路。下图所示是采用两个二极管构成限幅电路。下图所示是采用两个二极管构成(guchng)(guchng)的双向限幅电路。若二极管采用恒电压降模型表的双向限幅电路。若二极管采用恒电压降模型表示，则它的上、下门限值分别为：示，则它的上、下门限值分别为：图图图图2-4-18 2-

43、4-18 双向限幅特性双向限幅特性双向限幅特性双向限幅特性(txng)(txng)第49页/共69页第五十页，共69页。二极管应用二极管应用二极管应用二极管应用(yngyng)(yngyng)电路电路电路电路n n当 时，D1导通，D2截止(jizh)，；n n当 时，D1、D2均截止(jizh)，；n n当 时，D1截止(jizh)，D2导通，。n n画出电路的限幅特性如上图(b)所示。图图图图2-4-18 2-4-18 双向限幅特性双向限幅特性双向限幅特性双向限幅特性(txng)(txng)第50页/共69页第五十一页，共69页。二极管应用二极管应用二极管应用二极管应用(yngyng)(y

44、ngyng)电路电路电路电路3.3.3.3.开关电路开关电路开关电路开关电路利用二极管的单利用二极管的单向导电性可作为向导电性可作为(zuwi)电子开电子开关关例例3 3：求：求vI1vI1和和vI2vI2不不同同(b tn)(b tn)值组合值组合时的时的v0v0值（二极管为值（二极管为理想模型）。理想模型）。vI1 vI2 二极管工作状态二极管工作状态 v0 D D1 1 D D2 2 0V0V 0V0V 导通导通 导通导通 0V0V 0V0V 5V5V 导通导通 截止截止 0V0V 5V5V 0V0V 截止截止 导通导通 0V0V 5V5V 5V5V 截止截止 截止截止 5V5V 图图图

45、图2-4-20 2-4-20 二极管开关电路二极管开关电路二极管开关电路二极管开关电路第51页/共69页第五十二页，共69页。2.5 2.5 特殊特殊特殊特殊(tsh)(tsh)二极管二极管二极管二极管 稳压二极管稳压二极管稳压二极管稳压二极管1.1.符号及稳压符号及稳压(wn y)(wn y)特性特性 稳压二极管是应用在反向击穿稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊硅二极管。稳压二极区的特殊硅二极管。稳压二极管的伏安管的伏安(f n)特性曲线与硅特性曲线与硅二极管的伏安二极管的伏安(f n)特性曲线特性曲线完全一样。完全一样。第52页/共69页第五十三页，共69页。稳压稳压稳压稳压(wn y)(

46、wn y)(wn y)(wn y)二极管二极管二极管二极管2.2.稳压稳压(wn y)(wn y)二极管主要参数二极管主要参数 (1)(1)稳定稳定(wndng)(wndng)电压电压VZVZ(2)(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，下，所对应的反向工作电压所对应的反向工作电压rZ=VZ/IZ(3)(3)最大耗散功率最大耗散功率 PZM(4)(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第53页/共69页第五十四页，共69页。稳压稳压稳压稳压(wn y)(wn y)(wn y)(wn y)二

47、极管二极管二极管二极管3.3.稳压稳压(wn(wn y)y)电路电路 稳压稳压(wn y)管的稳压管的稳压(wn y)过程过程正常稳压时正常稳压时 VO=VZ 稳压条件是什么？稳压条件是什么？稳压条件是什么？稳压条件是什么？IZmin IZ IZmax 不加不加不加不加R R 可以吗？可以吗？可以吗？可以吗？上述电路上述电路上述电路上述电路V VI I为正弦为正弦为正弦为正弦 波，且幅值大于波，且幅值大于波，且幅值大于波，且幅值大于 V VZ Z，V VOO的波形是怎样的？的波形是怎样的？的波形是怎样的？的波形是怎样的？第54页/共69页第五十五页，共69页。肖特基二极管肖特基二极管肖特基二极

48、管肖特基二极管是由金属和半导体接触而形成的，又称为肖特基势垒二极管是由金属和半导体接触而形成的，又称为肖特基势垒二极管 金属或半导体中的电子要逸出体外，都必须要有足够的金属或半导体中的电子要逸出体外，都必须要有足够的能量去克服能量去克服(kf)(kf)体内原子核的吸引力。通常把逸出一体内原子核的吸引力。通常把逸出一个电子所需的能量称为逸出功。个电子所需的能量称为逸出功。图图图图2-5-1 2-5-1 肖特基二极管肖特基二极管肖特基二极管肖特基二极管第55页/共69页第五十六页，共69页。肖特基二极管肖特基二极管肖特基二极管肖特基二极管n n如果将逸出功大的金属与逸如果将逸出功大的金属与逸出功小

49、的半导体相接触，电出功小的半导体相接触，电子就会从半导体逸出并进入子就会从半导体逸出并进入金属，从而使交界面的金属金属，从而使交界面的金属侧带负电侧带负电(fdin)(fdin)，半导体，半导体侧留下带正电的施主离子，侧留下带正电的施主离子，如图所示。如图所示。n n产生内建电场产生内建电场E E，构成金属构成金属半导体结半导体结,相当于相当于PNPN结。结。图图图图2-5-2 2-5-2 金属金属金属金属(jnsh)(jnsh)半导体半导体半导体半导体结结结结 的电荷分布的电荷分布的电荷分布的电荷分布第56页/共69页第五十七页，共69页。肖特基二极管肖特基二极管肖特基二极管肖特基二极管 肖

50、特基二极管具有与PN结相似的伏安特性，即单向导电性。但两者也有差别，主要表现在：肖特基二极管的开启电压只有0.4V左右，而一般硅二极管的开启电压在0.60.7V。肖特基二极管是依靠一种载流子工作的器件，消除了PN结中存在的少子存储现象，因而可以(ky)运用于高频高速电路。由于省掉了P型半导体，因而具有较低的串联电阻rS。第57页/共69页第五十八页，共69页。光电子器件光电子器件光电子器件光电子器件(din z q jin)(din z q jin)(din z q jin)(din z q jin)一、光敏二极管 光敏二极管的PN结在反向偏置状态下工作。当二极管加反偏时，它的反向电流随光照强