半导体二极管及其应用电路71011-PPT精选文档29页

2.2.1 二极管的结构
阳极引线
阳极
铝合金小球
(a)
引线
N 型锗片 阴极 引线
PN 结
N 型硅
金锑合金
(b)
底座
金属触丝
外壳
阴极引线
阳极引线 SiO 2
P区
(c)
N 型硅片
a 阳极
k 阴极
阴极引线
(d)
图2.2.1 半导体二极管的结构及符号 (a) 点接触型 (b) 面接触型 (c) 平面型 (d) 电路符号
10
2.2 半导体二极管
2.2.2 二极管的伏安特性
正向特性、反向特性 、反向击穿特性
iD /m A
20
15
10
V BR
40 30
5
20 10 0 10 20
V th
0.2 0.4 0.6 0.8
v D /V
30
40
iD / A
图2.2.2 硅二极管的2CP10的伏安特性
图2.2.3 锗二极管2AP15的伏安特性
0.5
1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200,
1000
≤1
3
2CZ57
5
2400, 2600, 2800, 3000
1000
≤0.8
3
表2.2.1 几种国产半导体二极管参数 （2）2CZ52~57系列整流二极管，用于电子设备的整流电路中。
15
2.2 半导体二极管
2.2.4 二极管模型
18
2.3 二极管应用电路
2.3.1 整流电路 2.3.2 限幅电路 2.3.3 钳位电路
19
2.3 二极管应用电路
2.3.1 整流电路
+
D
+
vI
R
vO
-
-
（a）
vI
O

vO
O

（b）
2 3 2 3
4 t 4 t
图2.3.1 单向半波整流电路 （a）电路图 （b）vI和vO的波形
图2.4.3 光电二极管 （a）电路符号 （b）等效电路 （c）特性曲线
27
2.4 特殊二极管
2.4.3 发光二极管
a
R +
I
LED
k
+
RL O
+
图2.4.4 发光二极管的电路符号
图2.4.5 光隔离器电路
28
谢谢！
29
5
2.1.3 PN结及其单向导电性
2. PN结的单向导电性
IF 12 P区
VF 2' 1' N区
P区 2 1
VR
IR
1 2 N 区
内 电 场 E0 外 电 场 EF
V 0-V F V 0
图2.1.6 外加正向电压时的PN结
内 电 场 E0 外 电 场 ER
V0
V 0+ V R
图2.1.7 外加反向电压时的PN结
100V)
最高 工作 频率
极间 电容
号
mA
V
V
mA
A
MHz pF
2AP1 16
20
≥40
≥2.5
≤250
150 ≤1
2AP7 12
100
≥150
≥5.0
≤250
150 ≤1
表2.2.1 几种国产半导体二极管参数 （1）2AP1~7检波二极管（点接触型锗管，在电子设备中作检波和小电流整流用）
14
参 数 型
图2.2.6 恒压降模型 (a) 伏安特性曲线 (b) 代表符号
A +
B O
(a)
iD vD
vD
vD

iD
V th
rD
(b )
图2.2.7 折线模型 (a) 伏安特性曲线 (b) 代表符号
17
iD
iD
D
Q
vD
O
VD
vD
(a)
iD
+
vD
rd

(b)
图2.2.8 小信号模型 (a) 伏安特性曲线 (b) 代表符号
+ vC
+
C
+
vI
D
vO


v I/V Vm
T /2
0 T /4
T
t
v O /V
(b )
(a)
vC/V Vm
0 T /4
T /2
T
t
0 T/4
t
-2Vm
(d )
(c)
图2.3.5 二极管钳位电路 (a）电路图 （b）输入电压波形 （c）电容两端电压波形 （d）输出电压波形
24
2.4 特殊二极管
vO
VB
VB
VB




（a）
（b）
（c）
（a）电路图
图2.3.3 二极管限幅电路 （b）vi＞VB时的等效电路 （c）vi＜VB时的等效电路
22
v I/V
VB
0

2 3
t
v O /V
VB
0

2 3 t
图2.3.4 二极管限幅电路波形图
23
2.3 二极管应用电路
2.3.3 钳位电路
20
D1 Tr
+
+
v2 iD1
RL
v1
+
v2 iD 2


D2
（a）
v2
+ vL O
vL
O

2 3

2 3
（b）
4 t 4 t
图2.3.2 单向全整流电路 （a）电路图 （b）v2和vo的波形
21
2.3 二极管应用电路
2.3.2 限幅电路
R
R
R
+
+
+
++
+
D
vI
vO
vI
vO vI
（a）
（b）
(4) 额定功耗PZ (5) 稳定电压的温度系数K
图2.4.1 稳压管电路符号与伏安特性 （a）电路符号 （b）伏安特性
26
2.4 特殊二极管
2.4.2 光电二极管
a a
ip/A
ip
10 8 6 4 2 0
+
vp
E =200 lx
vp /V

400
k
50
k
(a)
(b)
(c)
6
2.1.3 PN结及其单向导电性
3. PN结的伏安特性
iD
qvD
vD
iDIS(ekT1)IS(eV T1)
正向特性
vD
iD ISeVT
V BR
O
vD
图2.1.8 PN结伏安特性
反向特性 iD IS
反向击穿特性 倍增效应
雪崩击穿 齐纳击穿
7
2.1 PN结的基本知识
2.1.4 PN结电容
20
15
10
60
40
20 5
0
10 0.2 0.4 0.6 v D /V
20
30 40
iD / A
图2.2.3 锗二极管2AP15的伏安特性
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参 数 型
最大 整流 电流
最高反向工 作电压(峰
值)
反向击穿 电压(反向
电流为
400A)
正向电流 (正向电压
为1V)
反向电流 (反向电压 分别为10,
(1) 势垒电容CB
CB
(2) 扩散电容CD
VD
P
N
O
vD
电子浓度分布
空穴浓度分布
图2.1.9 势垒电容与外加电压关系
图2.1.10 扩散电容效应
8
2.2 半导体二极管
2.2.1 二极管的结构 2.2.2 二极管的伏安特性 2.2.3 二极管的主要参数 2.2.4 二极管模型
9
2.2 半导体二极管
图2.1.4 P型半导体的共价键结构
空穴是多数载流子 自由电子为少数载流子。
4
2.1 PN结的基本知识
2.1.3 PN结及其单向导电性
1. PN结的形成
P P型 空 间 电 荷 区 N型N
(( ab))
内电场 (c)
V0
图2.1.5 PN结的形成 (a) 载流子的扩散 (b) 空间电荷区 (c) 结区电位分布曲线
自由电子
1. 本征半导体
2. 本征激发
空穴
复合
+4
+4
+4
共价键
+4
+4
+4
价电子
+4
+4
+4
图2.1.2 电子和空穴的移动
自由电子 空穴
载流子: 运载电荷的粒子
3
2.1 PN结的基本知识
2.1.2 杂质半导体
1. N型半导体
掺入少量的五价元素磷P
2. P型半导体
掺入少量的三价元素硼B
自由电子是多数载流子（简称多子） 空穴是少数载流子（简称少子）
iD
理想 实际
+ vD
+ vD
+ vD
iD
O
vD
(a)
(b)
iD （iD>0，vD=0）
(c)
iD=0 （vD<0，iD=0）
(d)
图2.2.5 理想模型 （a）伏安特性曲线 （b）代表符号 （c）正向偏置时的电路模型 （d）反
向偏置时的电路模型
16
iD
iD
C
O
vD
(a)
+
vD

iD (b )
2 半导体二极管及其应用电路
2.1 PN结的基本知识 2.2 半导体二极管 2.3 二极管应用电路 2.4 特殊二极管
2.1 PN结的基本知识
2.1.1 本征半导体及其导电性 2.1.2 杂质半导体 2.1.3 PN结及其单向导电性 2.1.4 PN结电容
2
2.1 PN结的基本知识
2.1.1 本征半导体及其导电性
最大整流 电流
最高反向 工作电压(峰值)
最高反向工作电 压下的反向电流
(125℃)
正向压降 (平均值)
(25℃)
最高工作频 率
号
A
V
A
V
KHz
2CZ52
25, 50, 100, 200, 0.1 300, 400, 500, 600,
700, 800, 900, 1000,
1000
≤1
3
2CZ54
2.4.1 稳压二极管 2.4.2 光电二极管 2.4.3 发光二极管 2.4.4 激光二极管
25
2.4 特殊二极管
2.4.1 稳压二极管
iD/mA
k
1. 稳压管及其稳压作用
VZ
2. 稳压管的主要参数
VZ
O
vD/V
IZ
(1) 稳定电压VZ (2) 稳定电流IZ
斜率 1
a
rZ
IZ
(3) 动态电阻rZ
11
温度对二极管特性的影响
iD 50C 25C
O
25C 50C
V
vD
图2.2.4 温度对二极管特性曲线的影响示意图
12
2.2 半导体二极管
2.2.3 二极管的主要参数
1. 最大整流电流IF 2. 最高反向工作电压VRM 3. 反向电流IR 4. 极间电容Cd 5. 最高工作频率fM
iD /m A