1-二极管及应用.pptVIP

华成英 hchya@tsinghua.edu.cn §2 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 将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。 小功率二极管 大功率二极管 稳压 二极管 发光 二极管 一、二极管的组成 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、二极管的伏安特性及电流方程 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 开启电压 反向饱和电流 击穿电压 温度的 电压当量 二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。 从二极管的伏安特性可以反映出：  1. 单向导电性 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 增大1倍/10℃ 三、二极管的等效电路 理想 二极管 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！ 1. 将伏安特性折线化 ？ 100V？5V？1V？ * 【例 4.3.1】电路如图 (a) 所示，计算二极管中的电流 ID 。已知二极管的导通电压UD(on) = 0.6 V，交流电阻 rD 近似为零。 解：可以判断二极管处于导通状态，将相应的电路模型代入，得到图 (b) 。节点 A 的电压 UA = E - I1R1 = - I2R2 = - E + UD(on) = - 5.4 ，解得 I1 = 5.7 mA，I2 = 5.4 mA，于是 ID = I1 + I2 = 11.1 mA 。 2. 微变等效电路 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 四、二极管的主要参数 交流等效电阻 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 * 2.3.6　二极管应用电路举例 一、整流电路 ［例2.3.3］分析图 (a) 所示的二极管整流电路的工作原理，其中二极管D的导通电压UD(on) = 0.7 V，交流电阻rD ? 0。输入电压ui的波形如图 (b) 所示。 解：当ui 0.7 V时，D处于导通状态，等效成短路，所以输出电压uo = ui - 0.7；当ui 0.7 V时，D处于截止状态，等效成开路，所以uo = 0。于是可以根据ui的波形得到uo的波形，如图 (b) 所示，传输特性则如图 (c) 所示。电路实现的是半波整流，但是需要在ui的正半周波形中扣除UD(on) 得到输出。 * 二、限幅电路 ［例4.3.6］二极管限幅电路如图 (a) 所示，其中二极管D的导通电压UD(on) = 0.7 V，交流电阻rD ? 0。输入电压ui的波形在图 (b) 中给出，作出输出电压uo的波形。 解：首先判断二极管是导通或截止.当ui 2.7 V时，D导通，所以uo = 2.7 V；当ui 2.7 V时，D截止，其支路等效为开路，uo = ui。于是得到uo的波形，如图 (c) 所示，该电路把ui超出2.7 V的部分削去后输出，是上限幅电路。 * ［例2.3.7］二极管限幅电路如图 (a) 所示，其中二极管D1和D2的导通电压UD(on) = 0.3 V，交流电阻rD ? 0。输入电压ui的波形在图 (b) 中给出，作出输出电压uo的波形。 首先判断二极管是导通或截止. 解：当ui - 2.3 V时，D1导通，uo = - 2.3 V；当ui - 2.3 V时，D1截止，支路等效为开路，uo = ui。所以D1实现了下限幅；当ui 2.3 V时，D2导通，uo = 2.3 V；当ui 2.3 V时，D2截止，支路等效为开路，uo = ui。所以D2实现了上限幅。综合uo的波形如图 (c) 所示，该电路把ui超出 ? 2.3 V的部分削去后进行输出，完成双向限幅。 * 三、电平选择电路 ［例2.3.9］图 (a) 给出了一个二极管电平选择电路，其中二极管D1和D2为理想二极管，输入信号ui