最新2半导体二极管及其基本电路

导通后，D的压降等于零，即A点的电位就是D阳极的电位。
所以，AO的电压值为-6V。
举例
例3．限幅电路
图中理想二极管，ui = 10 sinωt (V)，Vref = 3V/-3V，画
uo波形
R
ui
uO
Vref
举例
例4．逻辑运算
图中理想二极管，推导Y与A、B的逻辑关系
5V
4.7k
A
Y
B
举例
例5．稳压（低压） 例6．降压（12V降为10V） 例7．电源保护 例8．无线电检波
今后约定为： 硅管0.7V 锗管0.2V
R
iD
+
vD
-
二极管的参数
(1)最大整流电流 IF (2)反向击穿电压 VBR和最大反向工作电压 VRM
(3)反向电流 IR
(4)正向压降 VF (5)极间电容 C 1N4001.pdf
2-4 二极管基本电路 及其分析方法
二极管常用模型
1)理想模型
2)恒压降模型
4)小信号模型
举例
例1. 二极管为理想二极管：死区电压为0 ，正向 压降为０。
ui
t
ui
RL
uO
uo
t
二极管半波整流
举例
例２．开关电路 电路如图所示，求AO的电压值
D A
解：先断开D，以O为基准电位，既O V 点为0V。则接D阳极的电位为-6V， 接阴极的电位为-12V。
3k
V O
(a)
阳极电位高于阴极电位，D接入时正向导通。
N型半导体
2-2 PN结的形成及特性
PN结的形成
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 的扩散和漂移，在它们的交界面处就 形成了PN结。
PN结处载流子的运动-1
漂移运动
P型半导 体
－－－－ － －
－－－－ － －
－－－－ － －
－－－－ － －
内电场E N型半导 体
稳压电路
正常稳压时VO =VZ * 稳压条件是什么？
IZmin ≤ IZ ≤ IZmax
R
+
IR
IO
+
IZ
VI
DZ
VO
RL
-
-
Hale Waihona Puke Baidu
* 不加 R 可以吗？ * 上述电路VI为正弦波，且幅值大于VZ ， VO的波形是怎样的？
+
－－ + + －－ + +
反向饱和电流 很小，A级
内电场加强，使扩散停止， 有少量飘移，反向电流很小
PN结的单向导电性
PN结加上正向电压或正向偏置的意 思都是：P区加正、N区加负电压。
PN结加正向电压 导通
PN结加上反向电压或反向偏置的意 思都是：P区加负、N区加正电压。
PN结加反向电压 截止
2-3 半导体二极管
最终达到平 衡，相当于
－－－－ － － + + + + + +
两个区之间 没有电荷运
动，空间电
荷区的厚度
扩散运动
固定不变。
PN结正向偏置
空间电荷区变薄
P
－+
+
－+
－+ 正向电流
－+
N -
内电场减弱，使扩散加强， 扩散 飘移，正向电流大
PN结反向偏置 空间电荷区变厚
P
－－ + +
N
_
－－ + +
基本结构
PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。
符号 P 阳极
P
N
N 阴极
二极管的实物
二极管的实物
二极管的实物
伏安特性
i
D
反向击穿电 压U(BR)
反向漏电流 IS
很小，A级
导通压降：硅 管0.6~0.7V， 锗管0.2~0.3V
vD
死区电压： 硅 管0.5V，锗管 0.1V
电击穿：雪崩击穿、齐纳击穿 热击穿：
I
稳定
电压
正向同
UZ
二极管
IZmin
U
IZ
工作 电流
IZmax
稳压二极管主要参数
(1)稳定电压VZ 在规定的稳压管反向
工作电流IZ下，所对应的 反向工作电压。 (2)动态电阻rZ
rZ =VZ /IZ
(3)最大耗散功率 PZM (4)最大稳定工作电流IZmax和最小稳定工作电流IZmin
(5)稳定电压温度系数——VZ
2半导体二极管及其基本电 路
有关半导体的基本概念
• 本征半导体、杂质半导体 • 施主杂质、受主杂质 • N型半导体、P型半导体 • 自由电子、空穴 • 多数载流子、少数载流子 • 扩散、漂移
N型半导体
因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个 半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价 电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。
在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂 形成；自由电子是少数载流子， 由热激发形成。
空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三 价杂质 因而也称为受主杂质。
杂质半导体的示意表示法
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
P型半导体
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
+ + 内+ 电+场越+ 强+，就使 漂移运动越强，而 漂移使空间电荷区 变薄。
扩散运动
PN结处载流子的运动-3
漂移运动
P型半导
内电场E N型半导体
体
－ － － － － － + + + + + + 因此扩散和
－－－－ － － + + + + + +
漂移这一对 相反的运动
－－－－ － － + + + + + +
2-5 特殊二极管
2-5-1 稳压二极管 2-5-2 变容二极管 2-5-3 光电子器件
1 光电二极管 2 发光二极管 3 激光二极管
稳压二极管（齐纳二极管）
稳压二极管符号 +
-
稳压二极管工作在 反向击穿状态，当 工作电流 IZ 在Izmax 和 Izmin 之间时，其 两端电压近似为常 数
稳压二极管特性曲线
3)折线模型
二极管常用模型
二极管工作在正向特性的某一小 范围内时，其正向特性可以等效 成一个微变电阻。
即
rd
vD iD
根据
得Q点处的微变电导
iDIS(evD/VT1)
gd
di D dv D
Q
IS evD /VT VT
Q
ID VT
则
rd
1 gd
VT ID
常温下（T=300K）
rd
VT ID
26(mV) ID(mA)
在N型半导体中自由电子是多数载流子，它主要由 杂质原子提供；空穴是少数载流子, 由热激发形成。
提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正 离子，因此五价杂质原子也称为施主杂质。
P型半导体
硅原子 空穴
Si Si
硼原子
B
Si
空穴被认为带一个单位的正电荷，并且可以移动
P型半导体
因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少 一个价电子而在共价键中留下一个空穴。
+ +++++
+ +++++
+ +++++
+ +++++
空间电荷区
扩散运动
PN结处载流子的运动-2
漂移运动
P型半导 体
－－－－ － －
内电场E N型半导体 + +++++
－－－－ － － + + + + + +
－－－－ － － + + + + + +
－－－－ － － 扩散的结果是 使空间电荷区 逐渐加宽。