第3讲半导体二极管.pptxVIP

模拟电子技术基础第三讲 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 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、二极管（PN结）的特性1.单向导电性PN结加正向电压导通： 耗尽层变窄，扩散运动加剧，由于外电源的作用，形成扩散电流，PN结处于导通状态。PN结加反向电压截止： 耗尽层变宽，阻止扩散运动，有利于漂移运动，形成漂移电流。由于电流很小，故可近似认为其截止。2.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开启电压击穿电压反向饱和电流温度的电压当量材料开启电压导通电压反向饱和电流硅Si0.5V0.5~0.8V1μA以下锗Ge0.1V0.1~0.3V几十μA从二极管的伏安特性可以反映出：正向特性为指数曲线反向特性为横轴的平行线3. 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4.电容效应（1） 势垒电容 PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生变化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放电相同，其等效电容称为势垒电容Cb。（2） 扩散电容 PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释放的过程，其等效电容称为扩散电容Cd。结电容： 结电容不是常量！若PN结外加电压频率高到一定程度，则失去单向导电性！三、二极管的等效电路 1. 将伏安特性折线化导通时i与u成线性关系理想二极管理想开关导通时 UD＝0截止时IS＝0近似分析中最常用导通时UD＝Uon截止时IS＝0应根据不同情况选择不同的等效电路！三、二极管的等效电路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。ui=0时直流电源作用小信号作用Q越高，rd越小。静态电流四、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1. 伏安特性 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。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IZ最大功耗PZM＝ IZM UZ动态电阻rz＝ΔUZ /ΔIZ3. 稳压管稳压电路的工作原理为减小Sr,取值矛盾!4. 稳压管稳压电路的计算（1）UI的选择UI＝（2～3）UZ（2）稳压管的选择UZ＝UO IZM－IZ ILmax－ ILmin（3）限流电阻的选择 保证稳压管既稳压又不损坏。电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流最小。电网电压最高且负载电流最小时，稳压管的电流最大。若求得RminRmax，怎么办？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？讨论二1. V＝2V、5V、10V时二极管中的直流电流各为多少？2. 若输入电压的有效值为5mV，则上述各种情况下二极管中的交流电流各为多少？IDV＝5V时，uD=V-iRQ V 较小时应实测伏安特性，用图解法求ID。V=10V时，V＝5V，ID≈ 8.6mAV＝10V，ID≈ 20mA讨论二V＝2V，ID≈2.6mA在伏安特性上，Q点越高，二极管的动态电阻越小！本节课的教学目的:1、掌握二极管的电流方程、伏安特性，理解温度对它们的影响。2、二极管有哪些主要参数？它们的物理意义是什么？3、二极管有哪些折线化的伏安特性？它们适用于什么场合？4、为什么引入微变等效电路？为什么对动态信号二极管等效为电阻？5、学会分析二极管应用电路的方法6、了解稳压管学会判断二极管的工作状态。理解二极管静态电流对动态电阻的影响，学会静态分析与动态分析的方法。