清华大学：《模拟电子技术基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）第3讲 半导体二极管

第三讲半导体二极管

第三讲 半导体二极管

③大 第三讲半导体二极管 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

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

、二极管的组成明极 将PN结封装,引出两个电极,就构成了二极管。 a--) 阳极引线 阳极引线 金属丝N型锗片 铝合金小球 SO2保护层 PN结 N型硅 金锑合金 P型硅 阳板引线二(阴极引线 底座 N型硅 外壳 极引线 阴极引线 (c) 点接触型 面接触型: 平面型 结面积小,结电容小结面积大,结电容大结面积可小、可大 故结允许的电流小故结允许的电流大小的工作频率高 最高工作频率高 最高工作频率低 大的结允许的电流大

一、二极管的组成 将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。 点接触型： 结面积小，结电容小 故结允许的电流小 最高工作频率高 面接触型： 结面积大，结电容大 故结允许的电流大 最高工作频率低 平面型： 结面积可小、可大 小的工作频率高 大的结允许的电流大

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 i=f(u)o R D O 击穿反向饱开启 i=(-1)(常温下U=26mM电压和电流电压 温度的「材料开启电压导通电压反向饱和电流 电压当量硅s0s1 0.5~0.8 1uA以 锗Ge 0.1V 0.1~0.3V 几十uA 般取Si的导通电压为0.7V,Ge的为0.2V

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 材料 开启电压 导通电压 反向饱和电流 硅Si 0.5V 0.5~0.8V 1µA以下 锗Ge 0.1V 0.1~0.3V 几十µA i = f (u) 开启 电压 反向饱 和电流 击穿 i = I S (e T −1) ( UT = 26mV) 电压 U u 常温下 温度的 电压当量 一般取Si的导通电压为0.7V，Ge的为0.2V

从二极管的伏安特性可以反映出: 1.单向导电性 正向特性为 80°C20°C 指数曲线 i=(e1-1) 若正向电压>>U,则i≈le 若反向电压叫>U,则≈ 2.伏安特性受温度影响 反向特性为横轴的平行线 T(℃)↑→在电流不变情况下管压降↓若A1(510)A, →反向饱和电流↑,U(BR↓ A1>>A2 T(℃)↑→正向特性左移,反向特性下移

从二极管的伏安特性可以反映出： 1. 单向导电性 若反向电压 ，则 。 若正向电压 ，则 ； T S T S T e u U i I u U i I U u   −   (e 1) T = S − U u i I 2. 伏安特性受温度影响 T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓ →反向饱和电流IS↑，U(BR) ↓ T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移 正向特性为 指数曲线 反向特性为横轴的平行线 若A1>（5-10）A2， 则A1>>A2

二极管的等效电路 1.将伏安特性折线化 导通时iu成 线性关系 理想 极管 理想开关 导通时U2=0近似分析 导通时UD=Uon 截止时Is=0 中最常用 截止时=0 应根据不同情况选择不同的等效电路! (a)误差最大(c)误差最小一般选择(b)

三、二极管的等效电路 1. 将伏安特性折线化 近似分析 中最常用 理想开关 导通时UD ＝0 截止时IS＝0 导通时UD ＝Uon 截止时IS＝0 导通时i与u成 线性关系 应根据不同情况选择不同的等效电路！ （a）误差最大（c）误差最小 一般选择（b） 理想 二极管

三、二极的等效电路 2.微变等效电路 当二极管在静态基础上有一动态信号作用时,则可将二极 管等效为一个电阻,称为动态电阻,也就是微变等效电路。 △ DY △a =0时直流电源作用 小信号作用 根据电流方程,r △abU 戈小。 AbQ越高,r越 静态电流

三、二极管的等效电路 D T D D d I U i u r    根据电流方程， = Q越高，rd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 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 小信号作用 静态电流 2. 微变等效电路

四、二极管的主要参教 最大整流电流/F:最大平均值 最大反向工作电压UR:最大瞬时值 反向电流kR:即Is 最高工作频率爪:因PN结有电容效应 结电容为扩散电容(Cd)与势垒电容(Cb)之和。 扩散路程中 电荷的积累空间电荷区 与释放 宽窄的变化 有电荷的积 累与释放

四、二极管的主要参数 • 最大整流电流IF：最大平均值 • 最大反向工作电压UR：最大瞬时值 • 反向电流 IR：即IS • 最高工作频率fM：因PN结有电容效应 结电容为扩散电容（Cd）与势垒电容（Cb）之和。 扩散路程中 电荷的积累 与释放 空间电荷区 宽窄的变化 有电荷的积 累与释放

五、稳压二极管 伏安特性 D 由一个PN结组 m子 阳极 成,反向击穿后 在一定的电流范 K 围内端电压基本 D 不变,为稳定电 压。 进入稳压区的最小电流 2.主要参数 不至于损坏的最大电流 稳定电压Uz、稳定电流/z 最大功耗PM=M1Uz动态电阻z=△UZ/Mz 动态电阻越小,稳压效果=?

五、稳压二极管 1. 伏安特性 进入稳压区的最小电流 不至于损坏的最大电流 由一个PN结组 成，反向击穿后 在一定的电流范 围内端电压基本 不变，为稳定电 压。 2. 主要参数 稳定电压UZ、稳定电流IZ 最大功耗PZM ＝ IZM UZ 动态电阻rz ＝ΔUZ/ΔIZ 动态电阻越小，稳压效果＝？

讨论 判断电路中二极管的工作状态,求解输出电压 R D 5V D 2 V 2V 12V 3 V 3V 判断二极管工作状态的方法? b是否大于U。n>D截止,看其他回路 >D导通,看该回路

讨论一 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？ UD是否大于Uon—>D截止，看其他回路 —>D导通， 看该回路