第01章_晶体二极管.ppt

PN结——伏安特性曲线 ID(mA) V(V) VD(on) -IS Si Ge VD(on)= 0.7V IS=(10-9~10-16)A 硅PN结 VD(on)= 0.3V 锗PN结 IS=(10-6~10-8)A V VD(on)时 随着V ? 正向R很小 I ?? PN结导通； V 0时 IR很小(IR? -IS) 反向R很大 PN结截止。 温度每升高10℃，IS约增加一倍。 温度每升高1℃， VD(on)约减小2.5mV。 |V反|?=V(BR)时， ? IR急剧??? ， ? PN结反向击穿。 1.2.3 PN结的击穿特性 雪崩击穿 齐纳击穿 PN结掺杂浓度较低 (lo较宽) 发生条件 外加反向电压较大(6V) 形成原因: 碰撞电离。 V(BR) ID(mA) V(V) 形成原因: 场致激发。 发生条件 PN结掺杂浓度较高 (lo较窄) 外加反向电压较小(6V) 因为T? ? 载流子运动的平均自由路程? ?V(BR)?。 击穿电压的温度特性 雪崩击穿电压具有正温度系数。 齐纳击穿电压具有负温度系数。 因为T? ? 价电子获得的能量? ?V(BR)?。 稳压二极管 VZ ID(mA) V(V) IZmin IZmax + - VZ 利用PN结的反向击穿特性，可制成稳压二极管。 要求：Izmin Iz Izmax 1.2.4 PN结的电容特性 势垒区内空间电荷量随外加电压变化产生的电容效应。 势垒电容CT 扩散电容CD 阻挡层外（P区和N区）贮存 的非平衡电荷量,随外加电压 变化产生的电容效应。 CT(0) CT V 0 xn 少子浓度 x 0 -xp P+ N PN结电容 PN结反偏时，CT CD ，则 Cj ≈ CT PN结总电容： Cj = CT + CD PN结正偏时，CD CT ，则 Cj ≈ CD 故：PN结正偏时，以CD为主。 故：PN结反偏时，以CT为主。 通常：CD ≈几十PF ~ 几千PF。 通常：CT ≈几PF ~ 几十PF。 1.3 晶体二极管电路分析方法 晶体二极管的内部结构就是一个PN结。就其伏安特性而言，它有不同的表示方法，或者表示为不同形式的模型： 适于任一工作状态的通用曲线模型 便于计算机辅助分析的数学模型 直流简化电路模型 交流小信号电路模型 电路分析时采用的 数学模型—伏安特性方程式 理想模型： 修正模型： rS — 体电阻 + 引线接触电阻 + 引线电阻 其中：n —非理想化因子 I 正常时: n ?1 I 过小或过大时: n?2 注意：考虑到阻挡层内产生的自由电子空穴对及表面漏电流的影响，实际IS??理想IS。 1.3.1 晶体二极管的模型 曲线模型—伏安特性曲线 V(BR) I (mA) V(V) VD(on) -IS 当V VD(on)时 二极管导通 当V VD(on)时 二极管截止 当反向电压V ? V (BR)时 二极管击穿 晶体二极管的伏安特性曲线，通常由实测得到。 直流简化电路模型 折线近似：在主要利用二极管单向导电性的电路中， 实际二极管的伏安特性。 I V VD(on) I V 0 a b I V VD(on) a b VD(on) RD D + - 理想二极管：与外电路相比，VD(on)和RD均可忽略时 二极管的伏安特性。 开关状态：与外电路相比，RD可忽略时的伏安特性。 简化电路模型：折线近似时，二极管的简化电路模型。 （室温） i v Q 小信号电路模型 ：为二极管增量结电阻。 ：PN结串联电阻，数值很小。 Cj：PN结结电容，由CD和CT两部分构成。 注意：高频电路中，需考虑Cj影响。因高频工作时， Cj容抗很小，PN结单向导电性会因Cj的交流旁 路作用而变差。 rs rd Cj 图解法 分析二极管电路主要采用：图解法、直流简化分析法、小信号等效电路法。（重点掌握简化分析法） 写出管外电路直流负载线方程。 1.3.2 晶体二极管电路分析方法 利用二极管曲线模型和管外电路所确定的负载线，通过作图的方法进行求解。 要求：已知二极管伏安特性曲线和外围电路元件值。 分析步骤： 作直流负载线。 分析直流工作点。 优点：直观。既可分析直流，也可分析交流。 一、学习本课程的意义 三、本课程特点及学习方法 前 言 二、目的和任务 四、要求 四、要求 课程总评成绩：由平时成绩、阶段成绩和期末卷面成绩加权构成。 作业：每周第一次课交上周作业，发上上周作业本。 考勤：课堂随机点名与课堂签到相结合。重修生要求每次签到。 平时成绩认定：（占15%-30%）