半导体二极管

Guangzhou College of SCUT
答案：Uo1=1.3V D导通；Uo2 =1.3V D导通。 引申：判断二极管工作状态的方法？
例题二
电路如图所示，已知ui＝5sinωt(v)，试画出ui与uO 的波形。设二极管正向导通电压UD=0.7V。
采用二极管等效模型二：
Guangzhou College of SCUT
1.2
Guangzhou College of SCUT
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。
Guangzhou College of SCUT
点接触型： 结面积小，结电容小 允许通过的电流小 最高工作频率高
UZ IL 6 600A 0.01A 10m A RL
则IR=(15~35)mA
UR Rmax 267 I R min Rmin UR 114 I R max
Guangzhou College of SCUT
作业：
P69 1.3、1.6
温度系数α =ΔUZ /ΔT
动态电阻rz＝ΔUZ /ΔIZ
例题四
已知稳压管的稳定电压UZ=6V，最小稳定电流 IZmin=5mA，最大稳定电流IZmax=25mA，负载电阻 RL=600欧，求解限流电阻R的取值范围。 IR=IDZ+IL
Guangzhou College of SCUT
IDZ=(5~25)mA
ui=0时直流电源作用
uD U T 根据电流方程， rd iD ID
小信号作用 Q越高，rd越小 静态电流
例题三
已知二极管的导通电压约为0.7V，外部电压ui=0，试 求当V＝5V时二极管中的直流电流为多少？
V＝5V时，
Guangzhou College of SCUT
V UD I DQ R 5 0.7 ( )A 8.6m A 500
Guangzhou College of SCUT
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。
Guangzhou College of SCUT
进入稳压区的最小电流 不至于损坏的最大电流
2. 主要参数
稳定电压UZ、稳定电流IZ
最大功耗PZM＝ IZM UZ
材料 开启电压
击穿 电压
导通电压
反向饱 和电流
开启 电压
温度的 电压当量
反向饱和电流
硅Si
锗Ge
0.5V
0.1V
0.6~0.8V
0.1~0.3V
1µ A以下
几十µ A
从二极管的伏安特性可以反映出：
1. 单向导电性
正向特性为 指数曲线
i IS (e
u UT
1)
u UT
若正向电压u U T，则i I Se
交流通路Βιβλιοθήκη Baidu
四、二极管的主要参数
• • • • 最大整流电流IF：最大正向平均值 最高反向工作电压UR：最大瞬时值 反向电流 IR：即IS 最高工作频率fM：上限截止频率
PN结的电容效应(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
Guangzhou College of SCUT
若反向电压u U T，则i I S
反向特性为横轴的平行线
2. 伏安特性受温度影响
T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移 T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓
→反向饱和电流IS↑，击穿电压U(BR) ↓
三、二极管的等效电路
1. 将伏安特性折线化
例题三
接前一题，若输入电压ui的有效值为5mV，电容C 对交流信号可视为短路，则上述各种情况下二极 管中的交流电流有效值为多少？
V＝5V，IDQ≈ 8.6mA
Guangzhou College of SCUT
uD U T 26 rd ( ) 3.02 iD I DQ 8.6
Id Ui 5 ( )mA 1.66mA rd 3.02
理想 二极管
Guangzhou College of SCUT
导通时i与u成 线性关系
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(误差要求)选择不同的等效电路！
例题一
已知二极管导通电压UD=0.7V，判断电路中二极管 的工作状态，求解输出电压。
面接触型： 结面积大，结电容大 允许通过的电流大 最高工作频率低
平面型： 结面积可小、可大 小的工作频率高 大的允许的电流大
二、二极管的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
i f (u )
Guangzhou College of SCUT
i IS (e
u UT
1)
(常温下 UT 26m V )
ui≥3.7V时，D1导通，uo=3.7V ui≤-0.7V时，D2导通，uo=-0.7V
-0.7＜ui＜3.7V时，D1,D2截止， uo= ui
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rd ，也就是微变等效电路。
Guangzhou College of SCUT