c12半导体二极管
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第一章
▲
半导体二极管
半导体二极管
.1 .2 .3 .4 .5 结构类型和符号 伏安特性 主要参数 典型应用 特殊二极管
半导体二极管图片
半导体二极管图片
半导体二极管图片
半导体二极管图片
半导体ຫໍສະໝຸດ Baidu极管结构
引线 外壳
阳极引线 铝合金小球 PN结 PN结
触丝 N型锗片 型锗片 N型硅 型硅
金锑合金 底座 阴极引线
(2)
面接触型— 面接触型— 特点： 结结 特点：PN结结 面积大， 面积大，可承 受较大的电流， 受较大的电流， 极间电容也较 大 用途：适用 用途： 于整流
(3)
平面型— 平面型—
特点及用途： 特点及用途： 结面积较大时，适 结面积较大时， 用于大面积整流； 用于大面积整流； 结面积较小时， 结面积较小时，适 用于脉冲数字电路 中做开关管
死区电压
U
反向击穿 电压VBR
.3 主要参数
(1) IF——最大整流电流
长期连续工作时， 长期连续工作时，允许通 过的最大正向平均电流
(2) VBR——反向击穿电压 BR—— (3) IR（IS）—— 反向饱和电流
(nA)级 A)级 硅 (nA)级；锗 (µA)级
iD Q
——动态电阻 (4) rd ——动态电阻
二极管的应用举例1 二极管的应用举例1：二极管半波整流
ui t uo
ui
RL
uo
二极管导通
t
二极管截止
二极管的应用举例2 二极管的应用举例2：二极管限幅
ui
uR ui R uR RL uo uo
t
t
t
.5 特殊二极管
一、稳压二极管
（一）符号、伏安特性 符号、
(a) 符 号 (a)
I
曲线越陡， 曲线越陡，电压 越稳定
ID
∆ iD ∆ uD
∆uD rD = ∆iD
rD是Q点附近
的微小变化区 域内的电阻
UD
uD
（5）最高工作频率fM 最高工作频率
是由PN结电容决定的参数， PN结电容决定的参数 fM 是由PN结电容决定的参数，二极管的工作频率高到一定 的程度， PN结起的旁路作用不容忽略 结起的旁路作用不容忽略， 的程度，CJ对PN结起的旁路作用不容忽略，工作频率 超过f 二极管的单向导电性能变坏。 超过fM，二极管的单向导电性能变坏。
(b)面接触型
(c)平面型
阳极(Anode)
二、符号
标记
D1
阴极(Cathode) 新符号
D2
旧符号
Diode
.2 伏安特性
特性曲线（定性） 特性曲线（定性） ——单向导电性 ——单向导电性 一、二极管方程（定量） 二极管方程（定量） 理想二极管(PN结）方程：
IS :反向饱和电流 VT =kT/q :温度的电压当量
UZ
∆I Z ∆U Z
IZ IZmax
U
动态电阻： 动态电阻：
rZ =
∆U Z ∆I Z
稳压二极管特性曲线
越小， rz越小，稳压性能越好
稳压误差
（二）主要参数
(1) VZ —— 稳定电压 (2) IZ ——稳定工作电流
IZmin ～IZmax
(3)PZM ——最大耗散功率 ——最大耗散功率 取决于PN结的面积和散热等条件， 取决于PN结的面积和散热等条件，超过则热击穿 PN结的面积和散热等条件 PZM = VZ IZmax
VZ i = I zmax + = 25mA RL 1.2ui = iR + VZ = 25R + 10
—— 方程 1
i
令输入电压降到下限时， 令输入电压降到下限时， 流过稳压管的电流为Izmin
ui R DZ
iL
iZ
RL
uo
VZ i = I zmin + = 10mA RL
0.8ui = iR + VZ = 10R + 10
图A
反向电流随光照强度的增加而上升。 反向电流随光照强度的增加而上升。
三、发光二极管 （LED） 将电信号转换为光信号的器件 常用于显示，或做光纤传输中的光发射端 常用于显示， 发光二极管具有单向导电性
图B
外加正向电压使得正向电流足够大时才发光
rd
势垒电容和扩散电容的 综合效应
.4 典型应用与分析方法
二极管经常应用于以下场合： 二极管经常应用于以下场合：
（1）整流。 整流。 （2）限幅。 限幅。 （3）逻辑（二极管逻辑）。 逻辑（二极管逻辑）。
分析方法？ 分析方法？
二极管是一种非线性器件，需应用线性化模型分析法 对其应用电路进行分析。
联立方程1 联立方程1、2，可解得： 可解得：
—— 方程 2
u i = 18 .75 V , R = 0 .5 k Ω
二、光电二极管
光电二极管是远红外接收管 常用于光的测量，或做光电池。 常用于光的测量，或做光电池。
无光照时与普通二极管一样， 无光照时与普通二极管一样，具有单向导电性 在反压下受到光照而产生的电流称为光电流
点接触型
面接触型
.1 结构类型和符号
一、结构类型
PN结 二极管 : PN结 + 管壳 +引线 类型：点接触型、面接触型和 类型：点接触型、面接触型和平面型 (1) 点接触型— 点接触型— 特点：PN结结面积很小， 特点：PN结结面积很小，因而极间电容很 结结面积很小 小，不能承受高的反向电压和大的电流。 不能承受高的反向电压和大的电流。 用途： 用途：主要用 于混频， 于混频，高频 检波及小电流 (a)点接触型 整流等
应
注意： 注意：稳压二极管在工作时应 反接 串入一只电阻 电阻的作用：限流保护， 电阻的作用：限流保护，误差调节
用 电 路
（三）稳压二极管的应用举例： 稳压二极管的应用举例：
稳压管的技术参数: 稳压管的技术参数: Vz = 10V, I zmax = 20mA,
i ui
R DZ
iL iZ
RL
I zmin = 5mA
负载电阻： 负载电阻：
uo
RL = 2 k Ω
要求：当输入电压由正常值发生±20%波动时， 要求：当输入电压由正常值发生±20%波动时，负载电压基 波动时 本不变。 本不变。 的正常值。 求：电阻R 和输入电压 ui 的正常值。 解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为Izmax 令输入电压达到上限时，
室温（ K） 室温（T=300 K）下
VT=26 mV
理想二极管的伏安特性曲线
二、实际二极管的伏安特性
实际二极管的伏安特性曲线
I
导通压降: 导通压降: 0.6～ 硅管 0.6～0.8V, 0.2～ 锗管 0.2～0.3V
两点区别： 两点区别：
1)正向特性(V>0)存在 1)正向特性(V>0)存在 正向特性(V>0) 死区电压 死区电压 硅：Vth=0.5 V 锗：Vth=0.1 V 2)反向特性(V<0)存 2)反向特性(V<0)存 反向特性(V<0) 击穿电压 在击穿电压
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半导体二极管
半导体二极管
.1 .2 .3 .4 .5 结构类型和符号 伏安特性 主要参数 典型应用 特殊二极管
半导体二极管图片
半导体二极管图片
半导体二极管图片
半导体二极管图片
半导体ຫໍສະໝຸດ Baidu极管结构
引线 外壳
阳极引线 铝合金小球 PN结 PN结
触丝 N型锗片 型锗片 N型硅 型硅
金锑合金 底座 阴极引线
(2)
面接触型— 面接触型— 特点： 结结 特点：PN结结 面积大， 面积大，可承 受较大的电流， 受较大的电流， 极间电容也较 大 用途：适用 用途： 于整流
(3)
平面型— 平面型—
特点及用途： 特点及用途： 结面积较大时，适 结面积较大时， 用于大面积整流； 用于大面积整流； 结面积较小时， 结面积较小时，适 用于脉冲数字电路 中做开关管
死区电压
U
反向击穿 电压VBR
.3 主要参数
(1) IF——最大整流电流
长期连续工作时， 长期连续工作时，允许通 过的最大正向平均电流
(2) VBR——反向击穿电压 BR—— (3) IR（IS）—— 反向饱和电流
(nA)级 A)级 硅 (nA)级；锗 (µA)级
iD Q
——动态电阻 (4) rd ——动态电阻
二极管的应用举例1 二极管的应用举例1：二极管半波整流
ui t uo
ui
RL
uo
二极管导通
t
二极管截止
二极管的应用举例2 二极管的应用举例2：二极管限幅
ui
uR ui R uR RL uo uo
t
t
t
.5 特殊二极管
一、稳压二极管
（一）符号、伏安特性 符号、
(a) 符 号 (a)
I
曲线越陡， 曲线越陡，电压 越稳定
ID
∆ iD ∆ uD
∆uD rD = ∆iD
rD是Q点附近
的微小变化区 域内的电阻
UD
uD
（5）最高工作频率fM 最高工作频率
是由PN结电容决定的参数， PN结电容决定的参数 fM 是由PN结电容决定的参数，二极管的工作频率高到一定 的程度， PN结起的旁路作用不容忽略 结起的旁路作用不容忽略， 的程度，CJ对PN结起的旁路作用不容忽略，工作频率 超过f 二极管的单向导电性能变坏。 超过fM，二极管的单向导电性能变坏。
(b)面接触型
(c)平面型
阳极(Anode)
二、符号
标记
D1
阴极(Cathode) 新符号
D2
旧符号
Diode
.2 伏安特性
特性曲线（定性） 特性曲线（定性） ——单向导电性 ——单向导电性 一、二极管方程（定量） 二极管方程（定量） 理想二极管(PN结）方程：
IS :反向饱和电流 VT =kT/q :温度的电压当量
UZ
∆I Z ∆U Z
IZ IZmax
U
动态电阻： 动态电阻：
rZ =
∆U Z ∆I Z
稳压二极管特性曲线
越小， rz越小，稳压性能越好
稳压误差
（二）主要参数
(1) VZ —— 稳定电压 (2) IZ ——稳定工作电流
IZmin ～IZmax
(3)PZM ——最大耗散功率 ——最大耗散功率 取决于PN结的面积和散热等条件， 取决于PN结的面积和散热等条件，超过则热击穿 PN结的面积和散热等条件 PZM = VZ IZmax
VZ i = I zmax + = 25mA RL 1.2ui = iR + VZ = 25R + 10
—— 方程 1
i
令输入电压降到下限时， 令输入电压降到下限时， 流过稳压管的电流为Izmin
ui R DZ
iL
iZ
RL
uo
VZ i = I zmin + = 10mA RL
0.8ui = iR + VZ = 10R + 10
图A
反向电流随光照强度的增加而上升。 反向电流随光照强度的增加而上升。
三、发光二极管 （LED） 将电信号转换为光信号的器件 常用于显示，或做光纤传输中的光发射端 常用于显示， 发光二极管具有单向导电性
图B
外加正向电压使得正向电流足够大时才发光
rd
势垒电容和扩散电容的 综合效应
.4 典型应用与分析方法
二极管经常应用于以下场合： 二极管经常应用于以下场合：
（1）整流。 整流。 （2）限幅。 限幅。 （3）逻辑（二极管逻辑）。 逻辑（二极管逻辑）。
分析方法？ 分析方法？
二极管是一种非线性器件，需应用线性化模型分析法 对其应用电路进行分析。
联立方程1 联立方程1、2，可解得： 可解得：
—— 方程 2
u i = 18 .75 V , R = 0 .5 k Ω
二、光电二极管
光电二极管是远红外接收管 常用于光的测量，或做光电池。 常用于光的测量，或做光电池。
无光照时与普通二极管一样， 无光照时与普通二极管一样，具有单向导电性 在反压下受到光照而产生的电流称为光电流
点接触型
面接触型
.1 结构类型和符号
一、结构类型
PN结 二极管 : PN结 + 管壳 +引线 类型：点接触型、面接触型和 类型：点接触型、面接触型和平面型 (1) 点接触型— 点接触型— 特点：PN结结面积很小， 特点：PN结结面积很小，因而极间电容很 结结面积很小 小，不能承受高的反向电压和大的电流。 不能承受高的反向电压和大的电流。 用途： 用途：主要用 于混频， 于混频，高频 检波及小电流 (a)点接触型 整流等
应
注意： 注意：稳压二极管在工作时应 反接 串入一只电阻 电阻的作用：限流保护， 电阻的作用：限流保护，误差调节
用 电 路
（三）稳压二极管的应用举例： 稳压二极管的应用举例：
稳压管的技术参数: 稳压管的技术参数: Vz = 10V, I zmax = 20mA,
i ui
R DZ
iL iZ
RL
I zmin = 5mA
负载电阻： 负载电阻：
uo
RL = 2 k Ω
要求：当输入电压由正常值发生±20%波动时， 要求：当输入电压由正常值发生±20%波动时，负载电压基 波动时 本不变。 本不变。 的正常值。 求：电阻R 和输入电压 ui 的正常值。 解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为Izmax 令输入电压达到上限时，
室温（ K） 室温（T=300 K）下
VT=26 mV
理想二极管的伏安特性曲线
二、实际二极管的伏安特性
实际二极管的伏安特性曲线
I
导通压降: 导通压降: 0.6～ 硅管 0.6～0.8V, 0.2～ 锗管 0.2～0.3V
两点区别： 两点区别：
1)正向特性(V>0)存在 1)正向特性(V>0)存在 正向特性(V>0) 死区电压 死区电压 硅：Vth=0.5 V 锗：Vth=0.1 V 2)反向特性(V<0)存 2)反向特性(V<0)存 反向特性(V<0) 击穿电压 在击穿电压