最新模电03二极管及其基本电路2
二极管及其基本电路ppt课件
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2
§3.1半导体基本知识
半导体器件特点： 体积小、重量轻、使用寿命长、输入功率小、 功率转换效率高。
3.1.1 半导体材料：（Semiconductor materials)
10-3
导体
如金属等
半导体
10+9
绝缘体
ρ(Ω-cm )
如橡皮、塑料等
典型半导体：硅Si、精选锗PPGT课e件、砷化镓GaAs等
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自由电子和空穴都称为载流子。
自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合 在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡， 半导体中载流子便维持一定的数目。
注意：
1. 本征半导体中载流子数目极少，其导电性能很差； 2. 温度愈高， 载流子的数目愈多，半导体的导电性能 也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。
11
3.1.4 杂质半导体 1. N型半导体
硅原子
多余电子
硅(锗) +磷 N型半导体
五价杂质原子只有四个 价电子能与周围四个半导体 原子中的价电子形成共价键
多余的一个价电子因 无共价键束缚而很容易形
Si Si
P
Si
成自由电子。 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，
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§3.1 半导体基本知识 3.1.4 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质， 可使半导体的导电性发生显著变化。
掺入的杂质主要是三价或五价元素。 掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。 N型半导体——掺入五价杂质元素（如磷） P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）
二极管及其基本电路
P– + N
死区电压
硅管0.5V, 锗管0.1V。
常数。
反向特性
外加电压大于反向击 穿电压二极管被击穿，
外加电压大于死区 电压二极管才能导通。
失去单向导电性。
3.3.3 二极管主要参数（P71 自学 熟悉）
1、 最大整流电流IF
二极管长期连续工作时，允许通过二极管的最大正 向平均电流。
2、反向击穿电压VBR
半导体。
价电子
Si
Si
共价健
Si
Si
晶体中原子的排列方式
硅单晶中的共价健结构
共价键中的两个电子，称为价电子。
自由电子 本征半导体的导电机理
Si
Si
Si
Si
价电子在获得一定能量 （温度升高或受光照）后， 即可挣脱原子核的束缚， 成为自由电子（带负电）， 同时共价键中留下一个空 位，称为空穴（带正电）。
u 负半周，Va<Vb，二极 管 2、4 导通，1、3 截止 。
§3.5 特殊二极管（P84）
齐纳二极管(稳压管)
肖特基二极管
变容二极管 光电子器件
光电二极管 发光二极管 激光二极管
3.5.1 齐纳（稳压）二极管
1. 符号
2. 伏安特性
I
+ –
稳压管正常工作
时加反向电压
VZ
稳压管反向击穿后， 电流变化很大，但其
§3.1 半导体基本知识 3.1.4 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质， 可使半导体的导电性发生显著变化。
掺入的杂质主要是三价或五价元素。 掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。 N型半导体——掺入五价杂质元素（如磷） P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）
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》课件第2章半导体二极管及其基本电路
位，称为空穴（带正电）。
+4
+4
+4
+4 空穴
&;4
4
自由电子
空穴：共价键中的空位。
空穴的移动：相邻共价
+4
键中的价电子依次充填
空穴来实现。 +4
电子空穴对：由热激发
而产生的自由电子和空
+4
穴对。
§1.1 半导体的基本知识
P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）的 半导体。【Positive】
1. P型半导体
三、杂质半导体
掺入三价元素（如硼）
Si
Si
BS–i
Si
空穴
掺杂后空穴数 目大量增加，空穴导电 成为这种半导体的主要 导电方式，称为空穴半 导体或 P型半导体。
接受一个 电子变为 负离子
硼原子
空穴：多子（多数载流子）
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三、二极管的主要参数： (1) 最大整流电流IF
§3.3 二极管
二极二管极长管期反连向续电工流作急时， 允许剧通增过加二时极对管应的的最反大 整流向电电流压的值平称均为值反。向
击穿电压VBR。
(2) 反向击穿电压VBR和最大反向工为作安全电计压，V在R实M际工作
(3) 反向电流IR (4) 极间电容Cj
当vI = 6 sinωt (V)时，分别对于理想模型和恒压降模型绘出相应
的输出电压vO的波形。
R
+a.理想模型 D
当AVI=0V时 +
D截止
当VI=4V时
D导通
当VI=6V时
D导通
vI
VREF
电子电工学——模拟电子技术 第三章 二极管及其基本电路
反向击穿
齐纳击穿 雪崩击穿
▪ 齐纳击穿：在较高的反向电压下，PN结耗尽层的强电场 破坏共价键，造成电子-空穴对，形成较大的反向电流。
▪ 雪崩击穿：PN结耗尽层内的少数载流子在强电场加速 作用下获得足够大的能量，与原子发生碰撞，产生电子-空穴对，再碰撞，再产生电子--空穴对，使反向电流急 剧上升。
＋ 14
＋4
＋ 32 ＋4
(a)
(b)
图1
(a) 硅; (b) 锗
共价键就是两个原子各拿出一个价电子作为共有的价电子 所构成的联系。每个硅原子受邻近 4 个原子的束缚, 组成 4 个 共价键。共价键像纽带一样将排列整齐的原子连结起来。
图2 (a) 硅晶体结构; (b) 共价键结构
3.1.3 本征半导体、空穴及其导电作用
3.2.5 PN结的电容效应
(1) 热敏性: 一些半导体对温度的反应很灵敏, 其电阻率随 着温度的上升而明显地下降, 利用这种特性很容易制成各种热 敏元件, 如热敏电阻、 温度传感器等。
(2) 光敏性: 有些半导体的电阻率随着光照的增强而明显地 下降, 利用这种特性可以做成各种光敏元件, 如光敏电阻和光电 管等。
(3) 掺杂(敏）性: 半导体的电阻率受掺入的“杂质”影响极 大, 在半导体中即使掺入的杂质十分微量, 也能使其电阻率大大 地下降, 利用这种独特的性质可以制成各种各样的晶体管器件。
2.扩散运动形成空间电荷区——耗尽层
不能移动的带电粒子集 中P区和N区交界面附 近，形成一个很薄的空 间电荷区，既PN结。 多数载流子已扩散到对 方并复合掉了，消耗尽 了，故又称耗尽区。
耗尽区
P
空间电荷区
N
3.空间电荷区产生内电场
空间电荷区正负离子之间电位差UD——内电场；
模拟电子技术基础第三章二极管及其基本电路
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3.1半导体的基本知识3.2 P N结的形成及特性P N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半导体材料 3.1.2 半导体的共价键结构 3.1.3 本征半导体3.1.4杂质半导体3.1.1半导体材料根据物体导电能力(电阻率的不同根据物体导电能力电阻率)的不同，来划分电阻率的不同，导体、绝缘体和半导体。
导体、绝缘体和半导体。
1.导体：容易导电的物体。
如：铁、铜等导体：容易导电的物体。
2. 绝缘体：几乎不导电的物体。
绝缘体：几乎不导电的物体。
如：橡胶等半导体是导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。
半导体是导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。
在一定条件下可导电。
一定条件下可导电。
以及砷化镓典型的半导体有硅和以及砷化镓GaAs等。
等典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓半导体特点：半导体特点： 1)在外界能源的作用下，导电性能显著变在外界能源的作用下，光敏元件、热敏元件属于此类。
化。
光敏元件、热敏元件属于此类。
2)在纯净半导体内掺入杂质，导电性能显在纯净半导体内掺入杂质，著增加。
二极管、三极管属于此类。
著增加。
二极管、三极管属于此类。
3.1.3本征半导体本征半导体——化学成分纯净的半导体。
制造半导体器件化学成分纯净的半导体。
1.本征半导体化学成分纯净的半导体的半导体材料的纯度要达到99.9999999% 常称为―九个9‖ 99.9999999%，的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为―九个9‖ 。
模拟电子技术基础02-03-02 二极管电路图解分析方法_14
LOAD-LINE ANALYSIS FOR DIODES CIRCUITS
二极管电路图解分析方法
图解分析是利用器件的伏安特性曲线和外电路的特性曲线, 通过作图的方法求解电路问题。
步骤： (1 )静态分析。假设交流信号为0 ,得到直流通路。结合外电路的特
性管电路图解分析方法
例电路如图所示，已知二极管的伏安特性曲线、电源匕D和电阻,信号源 V
=Vn sin®// 籾砸癖法求二极管两端电压呸和流过二极管的电流如。
二极管电路图解分析方法
优点：直观，帮助理解电路参数对性能的影响; 缺点：有作图误差，某些参数无法求取； 前提： 已知器件的实际伏安特性曲线。
(2 )动态分析。直流电源置0 ,得到交流通路。在静态工作点基= 础上, 进行小信号分析。
二极管电路图解分析方法
例电路如图所示，已知二极管的伏安特性曲线、电源匕D和电阻,信号源 V
=Vn sin®// 籾砸癖法求二极管两端电压呸和流过二极管的电流如。
1 ^DD
♦负载线方程：ID=-万4 + §
静态工作点Q（ID9 VD）
二极管基本电路及其分析方法PPT课件
-
V2
vO
+-
当vI>V1+VD， D1导通，D2截止，vo＝V1+VD
当vI<-(V2+VD)，D2 导通，D1截止，vo＝-(V2+VD)
当-(V2+VD) <vI<V1+VD，D1、D2均截止，vo＝vI
2021/3/8
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二极管构成的限幅电路—例3
R
+
D1
vI
+
V1
-
-
2021/3/8
+
D2
② 当VI增长使VA=100V
时, D1、 D2均导通，此时 有
VI VA VA25 100 200
得VI＝137.5V, VO＝100V
2021/3/8
R1 A
D1
+ 100k
D2
VI
+
VDD1
-
1- 00V
R2 +
200k
+ VO
VDD2
25V
-
-
0V
A
D1
+
R1 100k
VI
-
0V
+D2
VDD1
V A 2B V A V B 2 1 ( 5 1) 0 2V 5
②、由 VAB2 VAB1 VD
得， D2管优先导通
V A10V D9.3V
D1
B2
D2
-
10V +
A
+
R
+ VO
15V
--
③、重复步骤①
得，
2021/3/8
模电课件 CH03二极管基本电路共69页PPT
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之易Βιβλιοθήκη 安。谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
模拟电子技术基础复习课件(高等教育出版社)第二章 二极管及基本电路
第二章第二章二极管及基本电路模拟电子技术基础第二章二极管及基本电路一、半导体的基本知识二、PN结的形成及特性三、二极管及伏安特性三、二极管的等效模型五、二极管基本电路及分析方法六、特殊二极管一、本征半导体1、半导体、本征半导体导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。
导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。
绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导电。
半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。
本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。
无杂质稳定的结构2、本征半导体的结构共价键：两个原子外层电子的共有轨道由于热运动，具有足够能量的价电子挣脱共价键的束缚而成为自由电子自由电子的产生使共价键中留下一个空位置，称为空穴2、本征半导体的结构自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。
温度一定时，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高，热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴的浓度加大。
本征半导体中自由电子与空穴的浓度相同。
3、本征半导体中的两种载流子运载电荷的粒子称为载流子。
外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电，且运动方向相反。
由于载流子数目很少，导电性很差。
温度升高，热运动加剧，载流子浓度增大，导电性增强。
热力学温度0K时不导电。
载流子二、杂质半导体5 +杂质半导体主要靠多数载流子导电。
掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性越强，实现导电性可控。
多数载流子1、N型半导体在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。
掺入的杂质主要是三价或五价元素。
掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。
磷（P）N型半导体主要靠自由电子导电，掺入杂质越多，自由电子浓度越高，导电性越强，3 +多数载流子2、P型半导体硼（B）P型半导体中主要由空穴导电，掺入杂质越多，空穴浓度越高，导电性越强，杂质半导体中，温度变化时载流子的数目同时变化；少子与多子变化的数目相同，少子与多子浓度的变化不相同。
模电课件第二章二极管及其放大电路
CATALOGUE
目 录
• 二极管的基本知识 • 二极管电路分析 • 二极管放大电路 • 二极管电路的调试与故障排除 • 二极管的发展趋势与展望
01
CATALOGUE
二极管的基本知识
二极管的种类
硅二极管
硅二极管是最常用的二 极管类型，具有较低的 导通电压和较高的稳定
应用场景
共基放大电路在高频信号处理、振 荡器等领域应用较广。
04
CATALOGUE
二极管电路的调试与故障排除
调试方法
静态工作点的调试
通过调节偏置电阻，观察二极管的工作状态 ，确保其处于合适的静态工作点。
反馈电路的调试
检查反馈电路的元件参数，调整反馈电阻和 电容，使电路达到最佳的放大效果。
输入和输出信号的调整
正向偏置和反向偏置
当二极管的正极电压高于负极电压时 ，称为正向偏置；当二极管的负极电 压高于正极电压时，称为反向偏置。
二极管的应用
01
02
03
04
整流电路
利用二极管的单向导通性实现 交流电的整流，将交流电转换
为直流电通断控制。
稳压电路
利用齐纳二极管的反向击穿特 性实现电路的稳压。
信号放大
利用二极管的非线性特性实现 信号的放大和失真效果。
02
CATALOGUE
二极管电路分析
整流电路
整流电路
利用二极管的单向导电性，将交流电转换为直流电的电路 。
单相半波整流电路
只利用半个周期的交流电进行整流，输出电压平均值为输 入电压的一半。
单相全波整流电路
利用两个二极管交替导通和截止，将交流电转换为直流电 ，输出电压平均值为输入电压的0.9倍。
模电半导体二极管及其基本电路
当V≥VBR时， 反向电流急剧增长 ，VBR称为反向击 穿电压 。
在反向区，硅二极管和锗二极管旳特征有所 不同。
硅二极管旳反向击穿特征比较硬、比较陡， 反向饱和电流也很小；锗二极管旳反向击穿特征 比较软，过渡比较圆滑，反向饱和电流较大。
从击穿旳机理上看，硅二极管若|VBR|≥7V时, 主要是雪崩击穿；若|VBR|≤4V时, 则主要是齐纳击 穿。当在4V～7V之间两种击穿都有，有可能取得 零温度系数点。
2.3 半导体二极管
2.3.3
半导体二极管旳型号 半导体二极管旳温度特征 半导体二极管旳参数 半导体二极管旳伏安特征曲线 半导体二极管旳构造类型
2.3.1 半导体二极管旳构造类型
在PN结上加上引线和封装，就成为一种二极
管。二极管按构造分有点接触型、面接触型和平面
型三大类。它们旳构造示意图如图2.11所示。
PN结面积小，结电容小，
(1) 点接触型二极管—
用于检波和变频等高频电路。
(a)点接触型 图 2.11 二极管旳构造示意图
(2) 面接触型二极管—
PN结面积大，用 于工频大电流整流电路。
往往用于集成电路制造工 艺中。PN 结面积可大可小，用 于高频整流和开关电路中。
(b)面接触型 图 2.11 二极管旳构造示意图
P度N是结一区定旳旳少，子故在少内子电形场成旳
作旳用漂下移形 电成 流旳 是漂 恒移 定电旳流，大基
于本扩上散与电 所流 加， 反可 向忽 电视压扩旳散大
电小流无，关，PN这结个呈电现流高也阻称性为。 反向饱和电流。
图 2.8 PN结加反向电压时旳 导电情况
图 2.8 PN结加反向电压时 旳导电情况
体旳构造示意图如图2.4所示。
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此管通过电流时将发出光来，是电子与空穴直接复合而放出能量 的结果。使用的材料不同，光的波长不同，从而颜色也不同。 常作显示器件。也可将电信号转换为光信号，之后经光缆传输， 再通过光电二极管再现电信号，实现电信号的传输。
3. 稳压二极管 Dz
稳压管是特殊的面接触型半导体硅二极管,其反向击穿 是可逆的,且反向电压较稳定.
UZ表示反向击穿电压，亦即稳压管 能稳定的电压。
稳压管的稳压作用在于：在反向击 穿状态，很大的电流变化量只能引 起很小的电压变化量。曲线越陡， 稳压性能越好。
IZ和IZM表示工作在稳压状态的最小 和最大工作电流。反向电流小于IZ 时，稳压管在反向截止状态，稳压 特性消失；大于IZM时，稳压管可能 被烧毁。
伏安特性曲线
11
模电03二极管及其基本电路 2
3.，就成为一个二极管。 1. 分类 二极管按结构分有：点接触型、面接触型和平面型
(1) 点接触型二极管
PN结面积小，结电 容小，用于检波和变 频等高频电路。
二极管的结构示意图
(a)点接触型
5.二极管应用举例
(1)整流(半波、全波) → 利用D的单向导电性
D
+ Vi
+
V
R VO
-
t
(2)限幅(削波)
半波导通
(3)低压稳压
Vi
R
Vo
+
D
V- D=Vth
R
(4)开关作用
+
+V
D导通:开关闭和
D
Vi
Vo
3V
t D截止:开关断开
-
-
单向削波
三、特殊二极管 1. 光电二极管
其PN结通过管壳上的玻璃窗口接受光照。在反偏状态下运行， 反向电流随光照强度的增加而上升，与照度成正比。 可用来进行光的测量，是将光信号转换为电信号的常用器件。