11级生物工程第1讲课件.pptVIP

2. 反向特性 – 0.02 – 0.04 0 –25 –50 I / mA U / V 反向特性 当电压超过零点几伏后，反向电流不随电压增加而增大，— 饱和； 二极管加反向电压，反向电流很小； 如果反向电压继续升高，大到一定数值时，反向电流会突然增大； 反向饱和电流 这种现象称击穿，对应电压叫反向击穿电压 击穿并不意味管子损坏，若控制击穿电流，电压降低后，还可恢复正常。 击穿电压 U(BR) 3. 伏安特性表达式（二极管方程） IS : 反向饱和电流 UT: 温度的电压当量 在常温（300 K）下， UT ? 26 mV 二极管加反向电压，即U 0，且 UT，则 I ? - IS。 二极管加正向电压，即 U 0，且 U UT ， 则 ，可得 ，说明电流 I 与电压 U 基本上成指数关系。 结论： 二极管具有单向导电性。加正向电压时导通，呈现很小的正向电阻，如同开关闭合；加反向电压时截止，呈现很大的反向电阻，如同开关断开。 从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管的电压与电流变化不呈线性关系，其内阻不是常数，所以二极管属于非线性器件。 1.2.3 二极管的主要参数 最大整流电流 IF 二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。 2. 最高反向工作电压 UR 工作时允许加在二极管两端的反向电压值。通常将击穿电压 UBR 的一半定义为 UR 。 3. 反向电流 IR 通常希望 IR 值愈小愈好。 4. 最高工作频率 fM fM 值主要 决定于 PN 结结电容的大小。结电容愈大，二极管允许的最高工作频率愈低。 *1.2.4 二极管的电容效应 当二极管上的电压发生变化时，PN 结中储存的电荷量将随之发生变化，使二极管具有电容效应。 1. 势垒电容 是由 PN 结的空间电荷区变化形成的。 电容效应包括两部分 { 势垒电容 扩散电容 N 空间 电荷区 P R I + - U E - N 空间 电荷区 P E R I + U (a) PN 结加正向电压 （b) PN 结加反向电压 空间电荷区的正负离子数目发生变化，如同电容的放电和充电过程。 势垒电容的大小可用下式表示： 由于 PN 结 宽度 l 随外加电压 U 而变化，因此势垒电容 Cb不是一个常数。其 Cb = f (U) 曲线如图示。 0 U Cb ?：半导体材料的介电比系数； S：结面积； l：耗尽层宽度 ? Q 2. 扩散电容 Cd 是由多数载流子在扩散过程中积累而引起的。 在某个正向电压下，P 区中的电子浓度np(或 N 区的空穴浓度 pn)分布曲线如图中曲线 1 所示。 x = 0 处为 P与N区的交界处 当电压加大，np (或 pn)会升高，如曲线 2 所示(反之浓度会降低)。 0 x nP Q 1 2 ? Q 当加反向电压，扩散运动被削弱，扩散电容的作用可忽略。 ? Q 正向电压的变化载流子积累电荷量发生变化，相当于电容器充电和放电的过程，——扩散电容效应。 PN 结总的结电容 Cj 包括势垒电容 Cb 和扩散电容 Cd 两部分。一般来说，当二极管正向偏置时，扩散电容起主要作用，即可以认为 Cj ? Cd；当反向偏置时，势垒电容起主要作用，可以认为 Cj ? Cb。 Cb 和 Cd 值都很小，通常为几个皮法几十皮法，有些结面积大的二极管可达几百皮法。 综上所述 1.2.5 稳压管 一种特殊的面接触型半导体硅二极管。 稳压管工作于反向击穿区。 I/mA U/V O + ? 正向 ? + 反向 ?U 稳压管符号 稳压管伏安特性 + ?I 稳压管的参数主要有以下几项： 1. 稳定电压 UZ 3. 动态电阻 rZ 2. 稳定电流 IZ 稳压管工作在反向击穿区时的稳定工作电压。 正常工作的参考电流。I IZ 时 ，管子的稳压性能差； I IZ ，只要不超过额定功耗即可。 rZ 愈小愈好。对于同一个稳压管，一般工作电流愈大， rZ 值愈小。 IZ = 5 mA rZ ? 16 ? IZ = 20 mA rZ ? 3 ? IZ/mA 4. 电压温度系数 ?U 稳压管的参数主要有以下几项： 稳压管电流不变时，环境温度每变化 1 ℃