第三章 二极管及其电路
模拟电子技术第三章3.6 典型习题
第三章半导体二极管及其基本电路一、写出图T1所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压U D＝0.7V。
图T1解：U O1≈1.3V，U O2＝0，U O3≈－1.3V，U O4≈2V，U O5≈1.3V，U O6≈－2V。
二、已知稳压管的稳压值U Z＝6V，稳定电流的最小值I Z m i n＝5mA。
求图T2所示电路中U O1和U O2各为多少伏。
图T2解：U O1＝6V，U O2＝5V。
三、能否将1.5V的干电池以正向接法接到二极管两端？为什么？解：不能。
因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系，当端电压为1.5V 时，管子会因电流过大而烧坏。
四、电路如图T3所示，已知u i＝10sinωt(v)，试画出u i与u O的波形。
设二极管正向导通电压可忽略不计。
图T3 解图T3 解：u i 和u o 的波形如解图T3所示。
五、 电路如图T4所示，已知u i ＝5sin ωt (V)，二极管导通电压U D ＝0.7V 。
试画出u i 与u O 的波形，并标出幅值。
图T4 解图T4 解：波形如解图T4所示。
六、 电路如图T5（a ）所示，其输入电压u I 1和u I 2的波形如图（b ）所示，二极管导通电压U D ＝0.7V 。
试画出输出电压u O 的波形，并标出幅值。
图T5解：uO 的波形如解图T5所示。
解图T5七、 电路如图T6所示，二极管导通电压U D ＝0.7V ，常温下U T ≈26mV ，电容C 对交流信号可视为短路；u i 为正弦波，有效值为10mV 。
试问二极管中流过的交流电流有效值为多少？解：二极管的直流电流 I D ＝（V －U D ）/R ＝2.6mA 其动态电阻 r D ≈U T /I D ＝10Ω 故动态电流有效值 I d ＝U i /r D ≈1mA图T6八、现有两只稳压管，它们的稳定电压分别为6V和8V，正向导通电压为0.7V。
试问：（1）若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？各为多少？（2）若将它们并联相接，则又可得到几种稳压值？各为多少？解：（1）两只稳压管串联时可得1.4V、6.7V、8.7V和14V等四种稳压值。
二极管及其基本电路
二极管及其基本电路
二极管是一种具有单向导电性的电子器件，它只允许电流在一个方向上流动，而在相反的方向上则被阻止。
二极管的基本电路包括二极管本身以及与其连接的电路。
在基本电路中，二极管通常与电阻、电容等元件一起构成电路。
例如，在整流电路中，二极管被用来将交流电转换为直流电；在限幅电路中，二极管被用来限制电路中的电压或电流；在开关电路中，二极管被用来控制电路的通断。
二极管的基本工作原理是利用其单向导电性。
当正向电压加在二极管上时，二极管导通，电流可以通过；而当反向电压加在二极管上时，二极管截止，电流无法通过。
这种特性使得二极管在电路中具有重要的作用。
需要注意的是，不同类型的二极管具有不同的特性和应用。
例如，硅二极管和锗二极管的导通电压不同，硅二极管的导通电压为0.6V左右，而锗二极管的导通电压为0.2V左右。
因此，在使用二极管时，需要根据具体的电路需求选择合适的二极管类型。
《模拟电子技术基础(第五版 康华光主编)》 复习提纲
模拟电子技术基础复习提纲第一章绪论）信号、模拟信号、放大电路、三大指标。
（放大倍数、输入电阻、输出电阻）第三章二极管及其基本电路）本征半导体：纯净结构完整的半导体晶体。
在本征半导体内，电子和空穴总是成对出现的。
N型半导体和P型半导体。
在N型半导体内，电子是多数载流子；在P型半导体内，空穴是多数载流子。
载流子在电场作用下的运动称为漂移；载流子由高浓度区向低浓度区的运动称为扩散。
P型半导体和N型半导体的接触区形成PN结，在该区域中，多数载流子扩散到对方区域，被对方的多数载流子复合，形成空间电荷区，也称耗尽区或高阻区。
空间电荷区内电场产生的漂移最终与扩散达到平衡。
PN结最重要的电特性是单向导电性，PN结加正向电压时，电阻值很小，PN结导通；PN结加反向电压时，电阻值很大，PN结截止。
PN 结反向击穿包括雪崩击穿和齐纳击穿；PN结的电容效应包括扩散电容和势垒电容，前者是正向偏置电容，后者是反向偏置电容。
）二极管的V-I 特性（理论表达式和特性曲线））二极管的三种模型表示方法。
（理想模型、恒压降模型、折线模型）。
（V BE=）第四章双极结型三极管及放大电路基础）BJT的结构、电路符号、输入输出特性曲线。
（由三端的直流电压值判断各端的名称。
由三端的流入电流判断三端名称电流放大倍数））什么是直流负载线什么是直流工作点）共射极电路中直流工作点的分析与计算。
有关公式。
(工作点过高，输出信号顶部失真，饱和失真，工作点过低，输出信号底部被截，截止失真)。
）小信号模型中h ie和h fe含义。
）用h参数分析共射极放大电路。
（画小信号等效电路，求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻）。
）常用的BJT放大电路有哪些组态（共射极、共基极、共集电极）。
各种组态的特点及用途。
P147。
（共射极：兼有电压和电流放大，输入输出电阻适中，多做信号中间放大；共集电极（也称射极输出器），电压增益略小于1，输入电阻大，输出电阻小，有较大的电流放大倍数，多做输入级，中间缓冲级和输出级；共基极：只有电压放大，没有电流放大，有电流跟随作用，高频特性较好。
二极管及其基本电路
6
杂质半导体
在本征半导体中掺入微量的杂质，就会使半导体的导 电性能发生显著的改变。 因掺入杂质的性质不同，杂质半导体可分为空穴(P) 型半导体和电子(N)型半导体两大类。
7
P型半导体
在硅或锗的晶体内渗入少量三价元素杂质，如硼(或 铟)等，因硼原子只有三个价电子，它与周围硅原于 组成共价键时，缺少一个电子，在晶体中便产生一个 空位。 当相邻共价键上的电子受到热振动或在其他激发获得 能量时，有可能填补这个空位，使硼原子成为不能移 动的负离子；而原来硅原子的共价键，则因缺少一个 电子，形成了空穴。 因为硼原子在硅晶体中能接受电子，故称硼为受主杂 质或P型杂质，受主杂质除硼外, 尚有铟和铝。加入砷 化镓的受主原子包括元素周期表中的II族元素(作为镓 原子的受主)或IV族元素(作为砷原子的受主)。
12
PN结的形成
P型半导体和N型半导体结合后，在它们的交界处就 出现了电子和空穴的浓度差别，N型区内电子多而空 穴少，P型区内则相反，空穴多而电子少。 电子和空穴都要从浓度高的地方向着浓度低的地方扩 散。电子要从N型区向P型区扩散，空穴要从P型区向 N型区扩散。 电子和空穴都是带电的，它们扩散的结果就使P区和 N区中原来保持的电中性被破坏了。
N型半导体的共价键结构
在掺入杂质后，载流子的数目都有相当程度的增加。 若每个受主杂质都能产生一个空穴，或者每个施主杂 质都能产生一个自由电子，则尽管杂质含量很微，但 它们对半导体的导电能力却有很大的影响。
模拟电子技术重要知识点整理
模拟电⼦技术重要知识点整理模拟电⼦技术重要知识点整理第⼀章绪论1．掌握放⼤电路的主要性能指标都包括哪些。
2．根据增益，放⼤电路有哪些分类。
并且会根据输出输⼊关系判断是哪类放⼤电路，会求增益。
第⼆章运算放⼤器1．集成运放适⽤于放⼤何种信号?2．会判断理想集成运放两个输⼊端的虚短、虚断关系。
如：在运算电路中，集成运放的反相输⼊端是否均为虚地。
3．运放组成的运算电路⼀般均引⼊负反馈。
4．当集成运放⼯作在⾮线性区时，输出电压不是⾼电平，就是低电平。
5．在运算电路中，集成运放的反相输⼊端不是均为虚地。
6．理解同相放⼤电路、反相放⼤电路、求和放⼤电路等，会根据⼀个输出输⼊关系表达式判断何种电路能够实现这⼀功能。
7．会根据虚短、虚断分析含有理想运放的放⼤电路。
第三章⼆极管及其基本电路1．按导电性能的优劣可将物质分为导体、半导体、绝缘体三类，导电性能良好的⼀类物质称为导体，⼏乎不导电的物质称为绝缘体，导电性能介于中间的称为半导体。
2．在纯净的单晶硅或单晶锗中，掺⼊微量的五价或三价元素所得的掺杂半导体是什么，其多数载流⼦和少数载流⼦是是什么，⼜称为什么半导体。
3．半导体⼆极管由⼀个PN结做成，管⼼两侧各接上电极引线，并以管壳封装加固⽽成。
4．半导体⼆极管可分为哪两种类型，其适⽤范围是什么。
5．⼆极管最主要的特性是什么。
6．PN结加电压时，空间电荷区的变化情况。
7．杂质半导体中少数载流⼦浓度只与温度有关。
8．掺杂半导体中多数载流⼦主要来源于掺杂。
9．结构完整完全纯净的半导体晶体称为本征半导体。
10．当掺⼊三价元素的密度⼤于五价元素的密度时，可将N型转型为P型；当掺⼊五价元素的密度⼤于三价元素的密度时，可将P型转型为N型。
11．温度升⾼后，⼆极管的反向电流将增⼤。
12．在常温下，硅⼆极管的开启电压约为0．3V，锗⼆极管的开启电压约为0．1V。
13．硅⼆极管的正向压降和锗管的正向压降分别是多少。
14．PN结的电容效应是哪两种电容的综合反映。
2二极管及其基本电路
• 随着反向电压的增大，阻挡层内部的电场增强，阻挡层中 载流子的漂移速度相应加快，致使动能加大。当反向电压 增大到一定数值时，载流子获得的动能足以把束缚在共价 键中的价电子碰撞出来，产生自由电子—空穴对。新产生 的载流子在强电场作用下，再去碰撞其它中性原子，又产 生新的自由电子－空穴对。如此连锁反应使得阻挡层中载 流子的数量急剧增多，因而流过PN结的反向电流也就急 剧增大。因增长速度极快，象雪崩一样，所以将这种碰撞 电离称为雪崩击穿(Avalanche Multiplication )
门坎电压Vth（在正向电压的起始部分，由于正向电压较小， 外电场还不足以克服PN结的内电场，因而这时的正向电 压几乎为零，二极管呈现出一个大电阻，好像有一个门坎） 硅管的Vth 约为0.5V，锗管的Vth 约为0.1V 当正向电压大于Vth时，内电场大为削弱，电流因而迅速增 长，二极管正向导通。硅管的正向导通压降约为0.7V，锗 管约为0.2V
（1）杂质半导体就整体来说还是呈电中性的。
（2）杂质半导体中的少数载流子虽然浓度不高，但对温度、 光照十分敏感。
（3）杂质半导体中的少数载流子浓度比相同温度下的本征 半导体中载流子浓度小得多。
§3.2 PN结的形成及特性
漂移电流与扩散电流
1、漂移电流 载流子在电场作用下有规则的运动-------漂移运动 形成的电流-------漂移电流
+4
+4
空穴运动的实质是共有电 子依次填补空位的运动。
+4
+4
二、本征半导体
2、本征半导体的导电机理 （3）结论
①电子和空穴总是成对出现的------本征激发。 电子和空穴也可以复合而消失。
②本征半导体在外电场的作用下，形成两种电流------空穴电 流和电子电流，外电路的总电流等于两种电流的代数和。 ③电子--空穴对的数目对温度、光照十分敏感。 ④本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
6电第03章二极管及其基本电路(康华光) (2)共49页文档
－ －－ － － － + + + + + +
I
外电场
R
内电场
E
当内外电场相互抵消时,PN相当于短接:正向电流I≈E/（R1-11）
2、PN 结反向偏置(加反向电压) ——P区加负、N 区加正电压。
PN结变厚
内电场被加强，扩散受抑 制。漂移加强，形成较小
－ － － － － － + + + 的现+反高向电+ 漂阻+移，电PN流结≈0截。止呈。
极管反向击穿电压VBR的一半或三分之二。二极管击穿 后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。
3. 反向峰值电流IRM 指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电
流大，说明管子的单向导电性差，IRM受温度的影响， 温度越高IRM越大。硅管的反向电流较小( nA级)，锗管 的反向电流较大(A级)，为硅管的几十到几百倍。
（1-14）
其中iD、
vD
的关系为：
iD
vD
IS(e VT
1)
vD ——PN结两端的电压降 iD——流过PN结的电流 IS ——为反向饱和电流
VT =kT/q ——称为温度的电压当量
其中k为玻耳兹曼常数：1.38×10－23 J/K q 为电子电荷量1.6×10－9 C T 为热力学温度,单位为K 对于常温(相当T=300 K)时：则有VT=0.026V
二极管相同。
IZmax
稳压管反向击穿时,
只要IZ＜IZmax
,
就不会永久击穿。 （1-41）
3、实际稳压管工作原理
I
(1)当稳压管正向偏置时
E
E ＜ 0.5V时：
I ＝0，处在死区。稳压管尚未导通。
电子技术基础(模拟部分)第五版_第3章_康华光
(a)符号
(b) 伏安特性
稳压原理
R
+
IR
IO
IZ
+
VI
DZ
VO
RL
-
-
RL↓→IO↑→IR↑→↓VO=VI-VR VO↑←IR↓←IZ↓
稳压管的应用
①、稳压管外接正向电压时,导通。 ②、稳压管外接反向电压，且该电压
的幅值小于VBR时，截止。 ③、稳压管外接反向电压，且该电压
于空穴数，因此，N型半导
体又称为电子半导体。
3、多子和少子
数目较多的载流子叫多数载流子，简 称多子。同样，数目较少的载流子叫少数 载流子，简称少子。
在P型半导体中，空穴是多子，而自 由电子是少子。
在N型半导体中，自由电子是多子， 而空穴是少子。
第二节、PN结的形成及特性 一、PN结的形成 二、PN结的特性 三、PN结的伏安特性及表达式
本征激发时，自由电子和空穴总是成对产生， 称为电子空穴对。因此本征激发又叫做电子空穴 对的产生。
3、载流子 能够自由运动的带电粒子。
只有两种载流子：自由电子和空穴。 自由电子带负电 空穴带正电
4、本征浓度
自由电子和空穴相遇时，成对消失的现象称为 载流子的复合。
电子空穴对的产生和复合总是不停地进行着， 最终处于一种平衡，使半导体中载流子的浓度一 定。一定温度下，单位体积内（1cm3）的载流子 个数称为本征浓度。
正偏时，二极管两端短路 反偏时，二极管开路 2、恒压模型 正偏时,二极管从阳极到阴极
VD=VON(导通电压) 反偏时，二极管开路
➢ 图解分析法
1. 理想模型
2. 恒压降模型
第五节、特殊二极管
第三章+二极管及其基本电路例题
二极管基本电路及其分析方法三、模型分析法应用举例：例1：如图示R=1K Ω（1）用理想、恒压降、折线模型求V 0及I D 。
（V TH =0.5V ，r D =20Ω）。
（2）若V DD =(10±1)V ，室温下，用小信号模型求V 0的变化范围。
解：（1）理想模型，二极管理想二极管基本电路及其分析方法二极管基本电路及其分析方法（2）小信号模型：VV DD 1±=∆看作变化量，小信号。
动态电阻由恒压降中的电流求。
（Q 点处）mAI D6.8=mVV r R r V mA mV I V r DD ddD T d 62236.8260±=∆×+=∆Ω===mVV V 6(4.10±=直流量）（二极管可构成低压稳压电路，效果很好）。
二极管基本电路及其分析方法例2：限幅电路：如图二极管理想，对应输入画出输出电压的波形。
二极管理想：VV D D V V V D D V V V V V D D V V i i i i 1010,12101212021021021−=−<=<<−=>通；止，时，止；时，止；通，时，当稳压管的波形：例1：对应Vi作出V稳压管例题2：并联式稳压电路：分析稳压原理，确定R的值。
R限流电阻，Vi直流输入电压有波动（直流电源经整流滤波的输出）变化时，会引起输出电压的不稳。
稳压的原理：当Vi或RL稳压管限流电阻R 的确定：若：Vi 波动在Vimin ——Vimax ；D Z 工作电流：I Z min ——I Z max 负载电流I L ：I L min ——I L max 。
u 当上电流达到最大。
，则时，若Z L L i i D I I V V min max ==有：minmax max maxmin Im L Z Zi Z L Zax I I V V R I I RV V +−><−−u 当上电流达到最小。
模电习题与答案
模拟电子技术习题答案电工电子教学部2012.2、填空题:I. 自然界的各种物理量必须首先经过 传感器 将非电量转换为电量，即 电信号 。
2•信号在频域中表示的图形或曲线称为信号的频谱 。
3. 通过傅立叶变换可以实现信号从 时域 到频域的变换。
4. 各种信号各频率分量的 振幅 随角频率变化的分布，称为该信号的幅度频谱。
5. 各种信号各频率分量的 相位随角频率变化的分布，称为该信号的相位频谱。
6. 周期信号的频谱都由 直流分量、基波分量以及无穷多项高次谐波分量组成。
7. 在时间上和幅值上均是连续的信号 称为模拟信号。
8.在时间上和幅值上均是离散的信号称为数字信号。
9. 放大电路分为 电压放大电路 、电流放大电路、互阻放大电路 以及 互导放大电路四类。
10. 输入电阻、输出电阻、增益、频率响应和非线性失真 等主要性能指标是衡量放大电路的标准。
II. 放大电路的增益实际上反映了 电路在输入信号控制下，将供电电源能量转换为信号能量的能力。
12. 放大电路的电压增益和电流增益在工程上常用“分贝”表示，其表达式分别是电压增益 =20lgA v dB 、电流增益 =20lgA i dB 。
13. 放大电路的频率响应指的是，在输入正弦信号情况下，输出随 输入信号频率连续变化的稳态响应。
14.幅频响应是指 电压增益的模与角频率 之间的关系。
15. 相频响应是指 放大电路输出与输入正弦电压信号的相位差与角频率_______ 之间的关系 。
10pA 时，输出为500mV ，它的增益是多少？属于哪一类放大电 路？ 三、某电唱机拾音头内阻为 1M Q ，输出电压为1V （有效值），如果直接将它与10Q 扬声器 连接，扬声器上的电压为多少？如果在拾音头与扬声器之间接入一个放大电路， 它的输入电阻R i =1M Q ,输出电阻R o =10 Q,电压增益为1，试求这时扬声器上的电压。
该放大电路使用 哪一类电路模型最方便？解：直接将它与10Q 扬声器连接，扬声器上的电压V =10 QOVsz 10 Q X1V=10iV o.61 M Q +10 Q10 Q第一章绪论、某放大电路输入信号为 解:A rV 。
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图 3-5
解：（1）二极管恒导通，在恒压降模型情形下，有 vo 2VD 1.4 V 。
则电路中的电流为
（2）小信号模型等效电路如图 3-6 所示，小信号模型中， 阻为
。 ，二极管的微变电
。 由图 3-6 可知， 故
即有 VB＞VA，所以 D 截止。 图（c），根据分压公式，有
即有 VB＜VA，所以 D 正偏导通。
3.4.7 二极管电路如图 3-10（a）所示，设输入电压 vI（t）波形如图 3-10（b）所示， 在 0＜t＜5 ms 的时间间隔内，试绘出 vo（t）的波形，设二极管是理想的。
图 3-10
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第 3 章 二极管及其基本电路
3.2 PN 结的形成及特性
3.2.1 在室温（300 K）情况下，若二极管的反向饱和电流为 1 nA，问它的正向电流为
因此，输出电压 vo 的变化范围为 1.394 V～1.406 V。
图 3-6
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3.4.4 在图 3-5 的基础上，输出端外接一负载 RL＝1 kΩ时，问输出电压的变化范围是多
少?
解：外接负载后，二极管中的直流电流为： ID
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解 ： 当 输 入 电 压 v（I t） 6 V 时 ， 二 极 管 截 止 ， 输 出 电 压 vO 6 V ； 当 输 入 电 压
二极管及其基本电路
杂质半导体
杂质半导体：为了提高半导体的导电能力，人为掺入某
些微量的有用元素作为杂质，称为杂质半导体。在提炼单 晶的过程中一起完成。掺杂是为了显著改变半导体中的自 由电子浓度或空穴浓度，以明显提高半导体的导电性能。
所以，AO的电压值为-6V。
开关电路
1.在开关电路中，利用二极管的单向导电性以接通或 断开电路。
2.在分析这种电路时，即判断电路中二极管处于导 通状态还是截止状态，应掌握一条基本原则：
可以先将二极管断开，确定零电位点，然后观察（或 经过计算）阳、阴两极间是正向电压还是反向电压， 若是前者则二极管导通，否则二极管截止。
三价元素掺杂——P 型半导体 五价元素掺杂——N 型半导体
本节中的有关概念
• 半导体材料－本征半导体结构－半导体掺杂 • 半导体的导电机制－自由电子、空穴 • 掺杂半导体－N型半导体、P型半导体 • 多数载流子（多子）、少数载流子（少子）
小结
• P型半导体中含有受主杂质，在室温下，受主 杂质电离为带正电的空穴和带负电的受主离子。
v
击穿
iIS(eV T1) (常温 V T下 2m 6 V电) 压
温度的 电压当量
材料 硅Si 锗Ge
开启电压 0.5V 0.1V
导通电压 0.5~0.8V 0.1~0.3V
反向饱 开启 和电流 电压
反向饱和电流 1µA以下 几十µA
3.3.3 二极管的主要参数
• 最大整流电流（平均值）IF：是指管子长期运行时允许通过
3.2.3 PN结的单向导电性
• 外加电压才显示出来 • 外加正向电压： P 区接电源正极，或使 P 区的
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第3章二极管及其基本电路一、填空题1．PN结反偏时，内电场与外电场的方向，有利于载流子的漂移运动。
【答案】相同，少数。
【解析】PN结反偏时，外电场和内电场方向相同，PN结电场强度增加，阻止多数载流子的扩散运动，同时加剧了N区和P区中少数载流子的漂移运动。
2．半导体中载流子的扩散运动是由引起的，漂移运动是由引起的。
【答案】载流子浓度梯度，电场【解析】扩散是自发的，漂移是是由外力造成的3．利用PN结的电容随外加电压变化的特性可制成变容二极管，它工作时需要加偏压。
【答案】势垒、反向【解析】PN结中电容由势垒电容和扩散电容组成，正偏时以扩散电容为主，随正向电流增加而增加；反偏时以势垒电容为主，随反向电压的增加而减小。
考虑到功耗特性，PN 结电容多采用其反偏电容。
二、判断题1．P型半导体的少数载流子是空穴。
（）【答案】×【解析】P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子。
三、选择题1．二极管正向电压从0.65V增加10％，则其正向电流的增加将（）。
A．10％B．大于l0％C．小于10％【答案】B【解析】二极管在导通后电压电流关系近似为非线性指数关系，电流变化快。
2．二极管的主要特点是具有（）。
A．电流放大作用B．单向导电性C．稳压作用【答案】B【解析】二极管正向接入时电阻趋于零，相当于短路；反向接入时电阻趋于无穷大，相3．当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为（）。
A．前者反偏，后者也反偏B．前者正偏，后者反偏C．前者正偏，后者也正偏【答案】B【解析】使晶体管工作在放大状态的外部条件是发射结正向偏置且集电结反向偏置。
4．电路如图3-1，设DZ1的稳定电压为6V，D Z2的稳定电压为12V，设稳压管的正向压降为0.7V，则输出电压Uo等于（）。
图3-1A．18VB．6.7VC．12.7VD．6V【答案】B【解析】由电压源可以判断电流方向为顺时针方向，D Z1是反向接入，D Z2是正向接入。
第三章 分立元件基本电路及其分析
第3章 分立元件基本应用电路
3.低电压稳压电路
稳压电源是电子电路中常见的组成 器件，通常由稳压电路实现。稳压电 路的作用就是使得输出电压在输入电 压和负载一定的变化范围内基本保持 不变。下图为低电压稳压电路，它是 利用二极管的正向特性得到的。
第3章 分立元件基本应用电路
由于某种原因（如电网电压的波动），引起直 流电源电压UI的波动，即UI变成了UI+Δ UI。可见， Δ UI相当于一个随机变化的小电源，与UI串联共同作 用于电路。因此，这里低电压稳压电路的分析可用 小信号模型。
第3章 分立元件基本应用电路
因此输入、输出电压波形如图所示，输出为 脉动的直流电压。
第3章 分立元件基本应用电路
下图为全波整流电路，输入电压为220V/50Hz交 流电，经变压器得到两个合适的交流电压u2。
第3章 分立元件基本应用电路
当u2＞0时，即A为“+”、C为“－”时，D1 导通，D2截止，电流从A点经D1、RL至B点，uo 等于上面的u2； 当ui＜0时，即A为“－”、C为“+”时，D1截 止，D2导通，电流从C点经D2、RL至B点，uo等于下 面的u2。
第3章 分立元件基本应用电路
图3.1 例3.1.1
图3.2 图解法
解 由图3.1（a）可知，UD=V－ID（R1+RL），与二极 管特性曲线相交于Q点，如图3.2所示，Q点所对应的 横坐标和纵坐标即为二极管电压UDQ 和电流IDQ。所以， 负载上的电流为IDQ，电压Uo=IDQRL。
第3章 分立元件基本应用电路
第3章 分立元件基本应用电路
3.1.2 普通二极管基本应用电路 1.整流电路 将交流电压转换成直流电压，称为整流。 利用二极管的单向导电性实现整流目的的 电路称为整流电路。通常，在分析整流电 路时采用理想模型。
一讲：二极管及其基本电路
导言 我们为什么要学习模拟电子技术在自然界以及人类活动中，存在着各种各样的信息。
承载着这些信息的载体，就叫做信号。
现实生活中，我们会遇到种类繁多的信号，比如声信号、光信号、温度信号等等，这些时间连续、幅值连续的信号叫做模拟信号，也就是数学当中的连续函数。
在对这些信号进行处理时，为了方便研究，需要将它们转换成电信号。
将各种非电信号转换为电信号的器件或装置叫做传感器，在电路中常将它描述为信号源。
然而，传感器输出的电信号通常是很微弱的，如细胞电生理实验中所检测到的电流仅有皮安（pA ，A 1210-）量级。
对于这些过于微弱的信号，一般情况下既无法直接显示，也很难作进一步处理。
因此，需要将这些信号输入到放大电路中进行放大处理。
如何利用各种元件设计出合理的放大电路，对信号源进行有效的、减少失真的处理，是这门课程的主要内容。
可以说，“放大”一词，就是这门课的核心。
课时一：二极管及其基本电路一、PN 结1. 形成通过一定的工艺，在同一块半导体的一边掺杂成P 型，另一边掺杂成N 型，当多子扩散与少子漂移达到动态平衡时，交界面上就会形成稳定的空间电荷区，又称势垒区或耗尽层，即为PN 结的形成。
2. 单向导电性PN 结正向偏置时，耗尽层变窄，呈现低电阻，称为正向导通；PN 结反向偏置时，耗尽层变宽，呈现高电阻，称为反向截止。
3. 电容效应PN 结的电容效应包括扩散电容D C 和势垒电容B C 。
4. 反向击穿特性PN 结的反向击穿分为雪崩击穿和齐纳击穿两种现象。
二、半导体二极管半导体二极管就是一个封装的PN 结。
1. 二极管的伏安特性1) 伏安特性表达式二极管是一个非线性器件，其伏安特性的数学表达式为)1(-=T D V v S D e I i在室温下（K T 300=时），mV V T 26=。
[例1.1]在室温下，若二极管的反向饱和电流为nA 1，求它的正向电流为mA 5.0时应加多大的电压。
2) 伏安特性曲线二极管的伏安特性曲线如下图所示。
二极管与其整流电路
二极管结构示意图
学习任务二 二极管及其整流电路
3.二极管极性的识别方法
（1）
（2）
目视法判 断半导体二 极管的极性
用万用表 （指针表） 判断半导体 二极管的极 性
（3）
测试注意 事项
学习任务二 二极管及其整流电路
4.二极管好坏的判别方法
二极管的正向电阻要求在1 kΩ左右，反向电阻应在 100 kΩ以上。总之，正向电阻越小越好，反向电阻越大 越好。若正向电阻为无穷大，说明二极管内部断路；若 反向电阻为零，表明二极管已击穿。内部断开或击穿的 二极管均不能使用。
3-2二极管及其整流电路
学习任务二 二极管及其整流电路
任务导入
半导体器件是近代电子学的重要组成部分，由于具 有体积小、重量轻、使用寿命长、输入功率小和功率转 换效率高等优点而得到广泛应用。二极管是最常用的半 导体器件之一，它具有单向导电性。在汽车电路中，发 电机输出的交流电是不能直接用于用电器的，此时需要 将交流电转换成直流电。交流电转换成直流电的过程称 为整流，整流是利用半导体二极管的单向导电特性。
学习任务二 二极管及其整流电路
引导问题1 什么是半导体材料？
半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 很多半导体的导电能力在不同条件下有很大的差别。例 如，有些半导体对温度的反应特别灵敏，当环境温度升 高时，其导电能力要增强很多，人们利用这种特性制成 了各种热敏电阻器；有些半导体受到光照时，导电能力 变得很强，当无光照时，又变得像绝缘体那样不导电， 人们利用这种特性制成了各种光敏电阻器。如果在绝对 纯净的半导体中掺入微量的某种杂质后，它的导电能力 就能增加几十万乃至几百万倍。利用这种特性就制成了 各种不同用途的半导体器件，如半导体二极管、三极管、 场效应管及晶闸管等。
chapter3二极管2
ui 18V 8V
t
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3. 限幅电路 它是用来让信号在预置的电平范围内，有选择地传输一部 分，常用来对各种信号进行处理。 例：R=1kΩ，VREF=3V。 （1）vi=0V、4V、6V时相 应的输出电压vo；
（2）vi=6sinωt V时，绘出 相应的输出电压vo的波形。
解：由于输入电压不高，选用折线模型来分析电路，其等效电 路如下图，其中Vth=0.5V，rD=200Ω。
rD 0 .7 V 0 .5 V 1 mA 200
+
vD Vth
折线模型
-
rD
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4. 小信号模型
vs
0
R VDD + vS
-
当Vs=0时，电路中只有直流 分量，二极管两端电压和流 过二极管的电流就是图中的 Q点的值。电路处于直流工 作状态，也称静态，Q点也 称为静态工作点。
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例： 已知： u i 18 sin t V 二极管是理想的，试画出 uo 波形。 解：把二极管断开，则
R + ui D 8V + uo
–
–
参考点
二极管阳极电位为ui，阴极电位为 8 V ui > 8V，二极管导通 uo = 8V ui < 8V，二极管截止 uo = ui
恒压降模型
+
0 . 931 mA
vD Vth rD
折线模型
V D V th I D r D 0 . 69 V
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同理：（2）V=1V a. 理想模型
VD 0 V
ID I V R 0 . 1 mA
大学二极管知识点总结
大学二极管知识点总结第一章二极管的基本概念1.1 二极管的基本结构二极管是一种由P型半导体和N型半导体组成的两极器件。
P型半导体中杂质的掺杂浓度远高于N型半导体，因此在P型半导体中，杂质的电子远多于空穴，而在N型半导体中，杂质的电子远少于空穴。
二者之间的结界面称为PN结。
PN结的形成使得杂质的电子与空穴进行了大范围的扩散，并在扩散区域内形成了电子与空穴的结合。
1.2 二极管的正向特性在二极管的正向特性中，当P端的电压高于N端时，电流能够流通。
在此时，PN结的扩散区域被进一步扩大，杂质的电子与空穴的结合更加密集。
1.3 二极管的反向特性在二极管的反向特性中，当N端的电压高于P端时，电流无法流通。
此时，PN结的扩散区域被压缩，杂质的电子与空穴的结合变得更为稀疏。
第二章二极管的工作原理2.1 肖特基二极管肖特基二极管是一种利用半导体材料的肖特基效应制成的二极管。
在PN结区域，肖特基一直保持正向偏置，由于在肖特基结中不含有耗尽层，其固有起始度比一般的PN结要大。
2.2 浪涌二极管浪涌二极管是一种具有较高能力的二极管，其具有较高的工作电压和工作电流。
对于浪涌二极管来说，如果在峰值值下放电时，二极管的压降则会快速减少。
2.3 光伏二极管光伏二极管是一种利用太赫兹波段光子效应制成的二极管。
光伏二极管通常由硅、锗和镓砷化镓等半导体材料制成，其特性是在太阳下工作压降很低，通常是0.4V至0.5V。
第三章二极管的分类及其特性3.1 硅二极管硅二极管是一种制成于硅材料中的二极管。
硅材料被广泛应用于电子器件中，因为硅材料具有良好的热稳定性和电子迁移率。
3.2 锗二极管锗二极管是一种制成于锗材料中的二极管。
锗材料在半导体中应用广泛，因为它具有较高的运动率和较小的电子单能。
3.3 三极管二极管三极管二极管是一种具有额外控制元件的二极管。
通过连接其放大器区域，可以使得它能够提供高功率，并增加其内部电压很大。
第四章二极管的应用4.1 用于整流在交流电路中，二极管通常被用作整流器。
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杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。 杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。 型半导体多子和少子的移动都能形成电流 但由于数量的关系， 但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。 近似认为多子与杂质浓度相等。 近似认为多子与杂质浓度相等。
3.2 PN 结 PN结的形成 3.2.1 PN结的形成
空间电荷区， 空间电荷区， 也称耗尽层。 也称耗尽层。
浓度差 扩散运动
漂移运动 P型半导体 型半导体 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + 内电场E 内电场 N型半导体 型半导体 + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+4
+4
共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中， 共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为 束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自 束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自 由电子，因此本征半导体中的自由电子很少， 由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以 本征半导体的导电能力很弱。 本征半导体的导电能力很弱。
所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡， 所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡， 扩散运动 相当于两个区之间没有电荷运动， 相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚 度固定不变。 度固定不变。
电位V 电位
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
漂移运动 N型半导体 型半导体 内电场E 有何种影响？ 内电场 有何种影响？ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 扩散的结果是使空间电 荷区逐渐加宽， 荷区逐渐加宽，空间电 荷区越宽。 荷区越宽。
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － 复合
本征半导体中电流由两部分组成： 本征半导体中电流由两部分组成： 1. 自由电子移动产生的电流。 自由电子移动产生的电流。 2. 空穴移动产生的电流。 空穴移动产生的电流。 本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。 本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
温度越高，载流子的浓度越高。 温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半 导体的导电能力越强， 导体的导电能力越强，温度是影响半导体性 能的一个重要的外部因素， 能的一个重要的外部因素，这是半导体的一 大特点。 大特点。
二、本征半导体的导电机理 1.载流子、 1.载流子、自由电子和空穴 载流子
在绝对0度 在绝对 度（T=0K）和没有外界激发时,价 ）和没有外界激发时, 电子完全被共价键束缚着， 电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有 可以运动的带电粒子（ 载流子）， ），它的导电 可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电 能力为 0，相当于绝缘体。 ，相当于绝缘体。 在常温下，由于热激发， 在常温下，由于热激发，使一些价电子获 得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电 得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电 同时共价键上留下一个空位，称为空穴 空穴。 子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。
3.2.2 PN结的单向导电性 结的单向导电性
PN 结加上正向电压、正向偏置的意思都是： P 区 加上正向电压、正向偏置的意思都是： 的意思都是 加正、 区加负电压。 加正、N 区加负电压。 PN 结加上反向电压、反向偏置的意思都是： P区 加上反向电压、反向偏置的意思都是 的意思都是： 区 加负、 区加正电压。 加负、N 区加正电压。
模拟电路
第三章
半导体二极管及其基本电路
第三章 半导体二极管及其基本电路
§ 3.1 半导体基础知识 § 3.2 PN结的形成及特性 PN结的形成及特性 § 3.3 半导体二极管 § 3.4 二极管基本电路及其分析方法 § 3.5 特殊二极管
§3.1 半导体的基本知识
3.1.1 本征半导体 1）导体、半导体和绝缘体 ）导体、
+4
+4
P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。 型半导体中空穴是多子，
三、杂质半导体的示意表示法
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － P 型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N 型半导体
一、N 型半导体
在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑） 在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑） 晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代 磷原子的最外层有五个价电子， 磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻 的半导体原子形成共价键， 的半导体原子形成共价键，必定多出一个电子 这个电子几乎不受束缚， 这个电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子 这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子 每个磷原子给出一个电子，称为施主原子 每个磷原子给出一个电子，称为施主原子
3.1.2 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量的杂质， 在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会 使半导体的导电性能发生显著变化。 使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺 杂半导体的某种载流子浓度大大增加。 杂半导体的某种载流子浓度大大增加。 N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体， 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体， 也称为（电子半导体）。 也称为（电子半导体）。 P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体， 称为（空穴半导体）。 称为（空穴半导体）。
硅和锗的晶 体结构： 体结构：
硅和锗的共价键结构
+4 +4表示除 +4表示除 去价电子 后的原子
+4
共价键共 用电子对
+4
+4
形成共价键后， 形成共价键后，每个原子的最外层电子是 八个，构成稳定结构。 八个，构成稳定结构。
+4 +4
共价键有很强的结合力， 共价键有很强的结合力，使原子规 则排列，形成晶体。 则排列，形成晶体。
空穴
+4
+4
自由电子
+4
+4 束缚电子
2.本征半导体的导电机理 本征半导体的导电机理
本征半导体中存在数量相等的两种载流子， 本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即 自由电子和空穴。 自由电子和空穴。 —电子空穴对
+4
+4
+4
+4
在其它力的作用下， 在其它力的作用下， 空穴吸引附近的电子 来填补， 来填补，这样的结果 相当于空穴的迁移， 相当于空穴的迁移， 而空穴的迁移相当于 正电荷的移动，因此 正电荷的移动， 可以认为空穴是载流 子。
半导体的导电机理不同于其它物质， 半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有 的导电机理不同于其它物质 不同于其它物质的特点。例如： 不同于其它物质的特点。例如： • 当受外界热和光的作用时，它的导电能 当受外界热和光的作用时， 力明显变化。 力明显变化。 • 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使 往纯净的半导体中掺入某些杂质， 它的导电能力明显改变。 它的导电能力明显改变。
一、PN 结正向偏置
变薄 － + + + +
PN结导通，电阻小 内电场被削弱， 内电场被削弱，多子 的扩散加强能够形成 较大的扩散电流。 较大的扩散电流。
+ P
－ － －
_ N
外电场
内电场
R
E
ห้องสมุดไป่ตู้
二、PN 结反向偏置 变厚
－ + + + + 内电场 外电场
PN结截止，电阻大
_ P
－ － －
内电场被被加强，多子 内电场被被加强， 的扩散受抑制。 的扩散受抑制。少子漂 移加强， 移加强，但少子数量有 限，只能形成较小的反 向电流。 向电流。 +
在同一片半导体基片上，分别制造 在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导 体和N 型半导体，经过载流子的移动， 体和 型半导体，经过载流子的移动，在它们的 交界面处就形成了PN 交界面处就形成了PN 结。
内电场越强， 内电场越强，就使漂移 运动越强， 运动越强，而漂移使空 间电荷区变薄。 间电荷区变薄。 P型半导体 型半导体