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二极管的动态电阻rd的求解 4.3 半导体二极管 4.3.1 二极管的结构类型 4.3.2 二极管的伏安特性曲线 4.3.3 二极管的参数 4.3.4 二极管的模型 4.3.5 二极管的典型应用 4.3.1 二极管的结构类型 在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大类。它们的结构示意图如图4.3.1所示。 4.3.1.1 点接触型二极管 (a)点接触型 图 4.3.1 二极管的结构示意图 点接触型二极管PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。 4.3.1.2 面接触型二极管 (b)面接触型 图 4.3.1 二极管的结构示意图 PN结面积大，用于工频大电流整流电路。 (c)平面型 4.3.1.3 平面型二极管 往往用于集成电路制造工艺中。PN 结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。 图 4.3.1 二极管的结构示意图 4.3.2 二极管的伏安特性曲线 半导体二极管的伏安特性曲线如图4.3.2所示。处于第一象限的是正向伏安特性曲线，处于第三象限的是反向伏安特性曲线。 图4.3.2 二极管的伏安特性曲线 4.3.2.1 正向特性 图 4.3. 3 二极管伏安特性曲线的正向区 刚加入正向电压后，二极管有一个死区。 当正向电压达到开启电压Uth(on)之值后，正向电流开始比较明显地出现，此时正向特性曲线非线性较大。 当正向电流较大时，特性曲线也具有较好的线性度。 硅二极管和锗二极管的正向特性主要表现在开启电压不同，硅二极管的Uth(on)约为0.4~0.5V；锗二极管的Uth(on) 约为0.1~0.2V。 硅二极管和锗二极管的反向特性有所不同。硅二极管的反向击穿特性比较硬、比较陡，反向饱和电流很小； 锗二极管的反向击穿特性比较软，过渡比较圆滑，反向饱和电流较大。 从击穿机理上看， 当硅二极管|UBR|≥7V时,主要是雪崩击穿；当|UBR|≤4V时，则主要是齐纳击穿。当在4V～7V之间两种击穿都有，有可能获得零温度系数点。 图 4.3. 4 伏安特性曲线的反向区 4.3.2.2 反向特性 4.3.3 二极管的参数 半导体二极管的参数包括最大整流电流IF、反向击穿电压UBR、最大反向工作电压URM、反向电流IR、最高工作频率fmax和结电容Cj等。几个主要的参数介绍如下： (1) 最大整流电流 IF ——二极管长期连续工作时，在整流状态下的平均电流的最大值。 (2) 反向击穿电压UBR和最大反向工作电压URM ——当二极管所加反向电压使反向电流急剧增加时，所对应的反向电压称为反向击穿电压UBR ；为安全计，在工作时，二极管所加的最大反向工作电压URM只有反向击穿电压的一半左右。 (3) 反向电流IR ——在室温下，在规定的反向电压下，一般是最大反向工作电压下的反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微安(?A)级。 (4) 正向压降UF ——在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。小电流硅二极管的正向压降在中等电流水平下，约0.6～0.8V；锗二极管约0.2～0.3V。 (5) 动态电阻 rd ——反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数。显然， rd与工作电流的大小有关，即 rd =?UF /?IF Q Q 二极管的动态电阻属于交流参数，是二极管对它两端交流电压呈现出的电阻值。rd 可以用二极管伏安特性曲线斜率的倒数来表示，rd的大小和工作点Q有关。 图 4.3. 5 二极管的动态电阻 (6) 二极管的温度特性 当温度升高时，反向电流IR按指数规律增加，基本遵循温度每增加10℃， IR增加一倍的规律。 温度升高时，二极管的正向压降将减小，每增加1℃，正向压降UF(UD)大约减小2mV，具有负温度系数。 　　温度对反向击穿电压UBR的影响，当UBR的绝对值较大时， UBR 具有正温度系数，属于雪崩击穿。 图 4.3.6 温度对二极管伏安特性曲线的影响 负温度系数 正温度系数 反向饱和 电流加大 4.3.4 二极管的模型 1. 开关模型 2. 固定正向电压降模型 二极管正向压降为0,电阻为0；反向截止时，反向电阻为无穷大，反向电流为0。 考虑正向压降，但认为是一固定值，硅管的正向压降UD为0.7V，锗管的正向压降UD为0.3V。 图4.3.5 二极管的低频模