第3章二极管及其基本电路
晶体二极管及其基本电路
14
1-1 半导体物理基础知识
1-1-3 半导体中的电流
在导体中，载流子只有一种：自由电子。 一种类型的电流：在电场作用下，产生定向的漂 移运动形成漂移电流。 在半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。 电场作用下的漂移电流 两种类型的电流 浓度差导致的扩散电流
15
1-1 半导体物理基础知识
1-1-3 半导体中的电流 漂移电流
１-１-１ 本征半导体
本征载流子浓度： • 载流子浓度：载流子浓度越大，复合的机会就越 多。在一定温度下，当没有其它能量存在时，电 子、空穴对的产生与复合最终达到一种热平衡状 态，使本征半导体中载流子的浓度一定。
6
1-1 半导体物理基础知识
１-１-１ 本征半导体
本征载流子浓度： 式中： ni、pi ——分别表示电子和空穴的浓度（㎝-3）； T——为热力学温度（K）； EG0为T= 0K（-273oC）时的禁带宽度（硅为 1.21eV，锗为0.78eV）； k为玻尔兹曼常数（8.63×10-6V/K）； A0为与半导体材料有关的常数（硅为3.87×1016 3 3 -3 16 -3 2 ㎝ · K ， 锗为1.76×10 ㎝ · K 2 ）。
8
1-1 半导体物理基础知识
１-１-１ 本征半导体
结论： • 本征半导体的导电能力是很弱的； • 本征载流子浓度随温度升高近似按指数规律增大， 所以其导电性能对温度的变化很敏感。
9
1-1 半导体物理基础知识
1-1-2 杂质半导体（掺杂半导体 Impurity
Semiconductor ）
• 在本征半导体中掺入微量的元素（称为杂质）， 会使其导电性能发生显著变化——杂质半导体。 • 根据掺入杂质的不同，杂质半导体可分为 N型半导体和P型半导体。 在杂质半导体中： 浓度占优势的载流子称为：多数载流子，简称多 子；反之称为少数载流子，简称少子。
PN结的形成及特性
P
N
6
第 3章 二极管及其基本电路
(2) 在浓度差的作用下，空穴从 P区向N区扩散。
- - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ + + +++
漂移运动
空间电荷区， 也称耗尽层。
P 型半导体
内电场E N 型半导体
- - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ ++ +++ - - - - - -+ ++ +++ - - - - - -+ ++ +++
- - - - - -+ ++ +++ - - - - - -+ + + +++
第 3章 二极管及其基本电路
3.2 PN结的形成及特性
P是指的P型半导体，N指的是N型半导体，当一块纯净的半 导体一半掺杂为N型，一半掺杂为P型，那么在两个区域之间 就形成了一个PN结（结是指的N型半导体和P型半导体的交接 的介面上），首先看一下PN结是怎么形成的？
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。
康华光《电子技术基础-模拟部分》（第5版）笔记和课后习题（含考研真题）..
目 录第1章 绪 论1.1 复习笔记1.2 课后习题详解1.3 名校考研真题详解第2章 运算放大器2.1 复习笔记2.2 课后习题详解2.3 名校考研真题详解第3章 二极管及其基本电路3.1 复习笔记3.2 课后习题详解3.3 名校考研真题详解第4章 双极结型三极管及放大电路基础4.1 复习笔记4.2 课后习题详解4.3 名校考研真题详解第5章 场效应管放大电路5.1 复习笔记5.2 课后习题详解5.3 名校考研真题详解第6章 模拟集成电路6.1 复习笔记6.2 课后习题详解6.3 名校考研真题详解第7章 反馈放大电路7.1 复习笔记7.2 课后习题详解7.3 名校考研真题详解第8章 功率放大电路8.1 复习笔记8.2 课后习题详解8.3 名校考研真题详解第9章 信号处理与信号产生电路9.1 复习笔记9.2 课后习题详解9.3 名校考研真题详解第10章 直流稳压电源10.1 复习笔记10.2 课后习题详解10.3 名校考研真题详解第11章 电子电路的计算机辅助分析与设计第1章 绪 论1.1 复习笔记一、电子系统与信号电子系统指若干相互连接、相互作用的基本电路组成的具有特定功能的电路整体。
信号是信息的载体，按照时间和幅值的连续性及离散性可把信号分成4类：①时间连续、数值连续信号，即模拟信号；②时间离散、数值连续信号；③时间连续、数值离散信号；④时间离散、数值离散信号，即数字信号。
二、信号的频谱任意满足狄利克雷条件的周期函数都可展开成傅里叶级数(含有直流分量、基波、高次谐波)，从这种周期函数中可以取出所需要的频率信号，过滤掉不需要的频率信号，也可以过滤掉某些频率信号，保留其它频率信号。
幅度频谱：各频率分量的振幅随频率变化的分布。
相位频谱：各频率分量的相位随频率变化的分布。
三、放大电路模型信号放大电路是最基本的模拟信号处理电路，所谓放大作用，其放大的对象是变化量，本质是实现信号的能量控制。
放大电路有以下4种类型：1．电压放大电路电路的电压增益为考虑信号源内阻的电压增益为2．电流放大电路电路的电流增益为考虑信号源内阻的电压增益为3．互阻放大电路电路的互阻增益为4．互导放大电路电路的互导增益为四、放大电路的主要性能指标1输入电阻：输入电压与输入电流的比值，即对输入为电压信号的放大电路，R i越大越好；对输入为电流信号的放大电路，R i越小越好。
电路仿真实训心得体会
电路仿真实训心得体会电路仿真实训心得体会（通用7篇）从某件事情上得到收获以后，好好地写一份心得体会，这样我们就可以提高对思维的训练。
那么写心得体会要注意的内容有什么呢？以下是小编为大家整理的电路仿真实训心得体会，希望对大家有所帮助。
电路仿真实训心得体会篇1这个学期我们学习了模电这门课程，它是一门综合应用相关课程的知识和内容来解决书本上定理的课程以及锻炼学生们的动手操作能力。
模电实验涉及到各种仪器的使用，比如示波器，函数信号发生器，及信号获取，信号调理、变换、信号分析和特征识别等。
课程知识的实用性很强，因此实验就显得非常重要，我们做了功率放大电路，文氏电桥等实验。
刚开始做实验的时候，由于自己的理论知识基础不好，在实验过程遇到了许多的难题，也使我感到理论知识的重要性。
但是我并没有气垒，在实验中发现问题，自己看书，独立思考，最终解决问题，从而也就加深我对课本理论知识的理解，达到了“双赢”的效果。
于是我每次上课，除了带实验课本之外还带了模电书。
在实验过程中，我不但学会了如何调试仪器，按实验要求连接电路，如何写出规范实验报告以及做一个实验所需要的严谨精神。
实验过程中培养了我在实践中研究问题，分析问题和解决问题的能力以及培养了良好的工程素质和科学道德，例如团队精神、交流能力、独立思考、测试前沿信息的捕获能力等；提高了自己动手能力，培养理论联系实际的作风，增强创新意识。
在做模电的实验前，我以为不会难做，就像以前做物理实验一样，做完实验，然后两下子就将实验报告做完。
直到做完测试实验时，我才知道其实并不容易做，但学到的知识与难度成正比，使我受益匪浅。
在做实验前，一定要将课本上的知识吃透，因为这是做实验的基础，否则，在老师讲解时就会听不懂，这将使你在做实验时的难度加大，浪费做实验的宝贵时间。
比如做文氏电桥的实验，你要清楚电桥的各种接法，如果你不清楚，在做实验时才去摸索，这将使你极大地浪费时间，使你事倍功。
做实验时，一定要亲力亲为，务必要将每个步骤，每个细节弄清楚，弄明白，实验后，还要复习，思考，这样，你的印象才深刻，记得才牢固，否则，过后不久你就会忘得一干二净，这还不如不做。
第三章二极管
第三章二极管一、判断题因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。
〔〕xPN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。
〔〕V二极管的四类理想模型分别是理想二极管模型、恒压模型、折线模型、小信号模型〔丨。
V掺入3价杂质元素形成的半导体叫N型半导体。
〔〕x掺入5价杂质元素形成的半导体叫N型半导体。
〔〕VN型半导体多子为电子，而P型半导体的少子为空穴〔〕xN型半导体多子为电子，而P型半导体的少子也是电子。
〔〕VPN结外加反向电压指N极电位比P极电位高。
〔〕xPN结外加反向电压耗尽层变厚，扩散电流增加。
〔〕xPN结外加反向电压耗尽层变厚，耗尽层变厚，扩散电流增加。
〔〕VSi二极管的正向导通电压比拟Ge二极管的正向导通电压高。
〔〕二极管的反向击穿有两种，一种是齐纳击穿，另一种雪崩击穿，齐纳击穿时所需反压一般比拟雪崩击穿时高。
〔〕V二极管的齐纳击穿是可逆的。
〔〕V二极管的热击穿是可逆的，而击电穿是不可逆。
〔〕x发光二极管正常工作时加正向偏置电压，而稳压二极管正常工作时一般加反向偏置电压。
〔〕VPN结外加反向电压势垒区变窄。
〔x二极管在工作电流大于最大整流电流V〕I F时会损坏。
〔〕二极管在工作频率大于最咼工作频率f M时会损坏。
〔〕V二极管在反向电压超过最高反向工作电压U R M时会损坏。
〔〕V在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。
〔〕V稳压管正常稳压时应工作在正向导通区域。
〔〕x二、填空题当PN结外加反向电压时，耗尽层厚度将变_________ ,漂移电流的大小将 _________ 厚，增加纯净的半导体叫_______ 半导体。
掺入3价杂质元素形成的半导体叫____________ 型半导体，它主要靠________ 导电。
本征，P型，空穴掺杂半导体叫_______ 半导体。
掺入5价杂质元素形成的半导体叫___________ 型半导体，它主要靠________ 导电。
本征，N型，电子PN结正向偏置是指P区接电源的—极、N区接电源的—极。
二极管、三极管的开关特性、基本逻辑门电路
第 2章
2.1
逻辑门电路
二极管及三极管的开关特性
2.1.1 2.1.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5
2010-9-14
二极管的开关特性 三极管的开关特性
2.2
基本逻辑门电路
二极管与门 二极管或门 关于高低电平的概念及状态赋值 二极管非门（反相器） 二极管非门（反相器） 关于正逻辑和负逻辑的概念
1
复习
请回忆实现与、或、非逻辑的开关电路形式？ 它们有何共同特点？ 开关电路与逻辑电路是如何联系起来的？
2010-9-14
2
2.1
二极管及三极管的开关特性
数字电路中的晶体二极管、三极管和MOS管工作 在开关状态。 导通状态：相当于开关闭合 截止状态：相当于开关断开。 逻辑变量←→两状态开关： 在逻辑代数中逻辑变量有两种取值：0和1； 电子开关有两种状态：闭合、断开。 半导体二极管、三极管和MOS管，则是构成这 种电子开关的基本开关元件。
A 0V 0V 3V 3V B 0V 3V 0V 3V F 0.7V 0.7V 0.7V 3.7V 表2-2 二极管与门的真值表 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 F 0 0 0 1
A、B全1， F才为1。
2010-9-14
可见实现了与逻辑
18
5. 逻辑符号 6. 工作波形(又一种表示逻辑功能的方法） 7. 逻辑表达式 F＝A B ＝
B 0V 3V 0V 3V
A、B有1，F就1。
可见实现了或逻辑
21
5. 逻辑符号 6. 工作波形 7. 逻辑表达式 F＝A+ B ＝
图2-7 二极管或门 （a）电路 （b）逻辑符号 （c）工作波形
第3章_分立元件基本电路
苏州大学－纺院
微变等效电路：
• Ib
第3章 分立元件基本电路
b rbe
c
• Ic
＋ Ui
•
＋
RB1
RB2
e Ib
RE
•
RC
RL
Uo _
•
1. 放大倍数
_
2. 输入电阻
ri RB1 //RB 2 // (rbe (1 ) RE ) 8.18 kΩ
第二级的输入电阻ri2即为第一级的负载电阻
R2 //ri 2 1.05(kΩ) RL
苏州大学－纺院
第3章 分立元件基本电路
电压放大倍数
(1 1 )R L 81 1.05 103 Au 1 0.983 3 rbe1 (1 1 ) R ） 10 L （1.45 81 1.05
3. 输出电阻 ro=RC=3.3kΩ
苏州大学－纺院
第3章 分立元件基本电路
3.1.5 频率特性
o U Uo U o o Au o i A Ui U i i U i
|Au|
|Aum| |Aum| √2 fBW o 2700 1800 f 900
苏州大学－纺院
第3章 分立元件基本电路
3.1.2 静态分析
所谓静态是指当放大器没有输入信号(ui=0)时， 电路中各处的电压电流都是直流恒定值，亦称为直 流工作状态。 静态分析内容：在直流电源作用下，确定三极管 1. 基极电流IB ； 2. 集电极电流IC； 3. 集电极与发射极之间的电压值UCE。 静态分析方法： 1. 图解法； 2. 估算法。
电子技术基础模拟部分复习-08-09-2
考试时间：第10周周日下午14：00—16：00考试地点：新综1（机械07-1班、07-2班、07-3班）新综2（自动化07-1班、07-2班、重修生）电子技术基础模拟部分复习1、第3章二极管及其基本电路1）PN结的单向导电性2）二极管的理想模型及含二极管的基本电路分析2、第4章双极型三极管及放大电路基础1)BJT的电流关系2)BJT的3种组态：共射、共集、共基的判断3)基本共射极电路4)射极偏置电路5)共集电极放大电路要求：（1）. 电路图：1）能够识别电路类型:共射、共集？2）会画直流通路、交流通路、小信号等效电路。
（2）. 定性分析：1）了解电路的基本功能，输出与输入的相位关系。
2）根据输出波形判断失真类型。
（3）. 定量计算：1）能根据BJT的极间电压判断所处工作区。
2）估算法计算Q点。
-- I B、I C、V CE。
3）根据小信号等效电路计算动态参数。
-- A V、R i、R o3、第5章场效应管放大电路1)MOSFET的3种组态：共源、共漏、共栅的判断2)共源放大电路4、第6章模拟集成电路1)BJT镜像电流源：电路分析、计算、电流源在电路中的作用2)射极耦合差分放大电路：结构、概念、作用5、第7章反馈放大电路1)负反馈放大电路的四种组态及判断2)负反馈放大电路的四种组态对放大电路性能的影响3)深度负反馈电路的虚短、虚断要求：（1）. 定性分析：1）根据瞬时极性法判断反馈极性：正、负反馈？2）判断反馈类型。
-- 负载短路法判断是电压负反馈还是电流负反馈？-- 电路结构法判断是并联负反馈还是串联负反馈？3）根据反馈类型指出反馈对输出电压、输出电流、输出电阻、输入电阻的影响，对信号源内阻的要求。
（2）. 定量计算：计算深度负反馈下的电路的电路增益。
6、第2章运算放大器1)理想运放2)同相放大电路3)反相放大电路4)求差电路5)求和电路6)积分电路7)微分电路要求：（1）. 电路图：能够识别电路类型:何种运算电路？（2）. 定性分析：运算电路的功能。
模拟电子技术习题解1
外加电压的正、负极分别接PN结的P、N区——正向偏 置，简称正偏；
反之，则为反偏。
14
第3章 二极管及其基本电路 3.2.3 PN结二极管处于反向偏置时，耗尽区的的宽度是增加 习 还是减少，为什么？
题 解 答 │ │ 模 拟 电 子 技 术
外加电场使得P、N两区中的多数载流子进一步离开PN结， 耗尽区的的宽度增加。 3.2.4 PN结的单向导电性在什么外部条件下才能显示出来？
解 整流电流大， PN结导通功耗大；超过“最高反向工作电压”， 答 可能发生反向击穿，反向电流剧增， PN结功耗大。——管子 │ 发热，过热烧毁 │ 模 3.3.3 比较硅、锗两种二极管的性能。在工程实践中，为什 拟 电 么硅二极管应用得较普遍？ 子 硅管：导通压降大，耐压可以做得很高，电流容量大。自 技 然界中，硅元素多，容易得到。 术
外加电压时。
3.2.5 PN结的电容效应是怎样产生的？ PN结外加电压变化，将引起PN结耗尽层内的空间电荷量 和耗尽层外的载流子数量的变化——电容效应。是扩散电 容和势垒电容的综合反映。
15
第3章 二极管及其基本电路 3.3.1 为什么说在使用二极管时，应特别注意不要超过最大 习 题 整流电流和最高反向工作电压？
2.4.5 同相输入加法电路如图题2.4.5a、b所示。（1） 求图a中输出电压vo表达式。当所有电阻值都相同时， vo=？（2）求图b中输出电压vo表达式。当所有电阻值 都相同时，vo=？
解： （1）
12
第3章 二极管及其基本电路
习 题 解 答 │ │ 模 拟 电 子 技 术
1. 在杂质半导体中多子的数量与 a （a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
解： （1）由“虚短”概念，有vn=vp=vi=0.8V，则
数字集成电路设计 第3章 器件1
四、VT 的影响因素 1、当考虑衬底接负偏压时 Vs=|-2VF+VSB|= |2VF+VBS|
因为当衬底接负偏压时，会使得发生强 反型时的Vs增加，这要求要有更大的VT 才能满足这一效果。所以，衬底接的负 偏压越多，VT 增加
0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5 0.45 0.4 -2.5 -2 -1.5 VBS (V) -1 -0.5 0
Qi ( x) Cox [VGS V ( x) VT ]
根据电流是载流子的漂移速度和所存在电荷的积，可得：
I D n ( x)Qi ( x)W
又因为：
dV n un ( x) un dx
I D dx unCoxW (VGS V VT )dV
在沟道的全长L上积分得到晶体管的电压-电 流关系： ID = k’n W/L [(VGS – VT)VDS – VDS2/2] k’n = nCox = nox/tox 当VDS的值较小时，公式中的平方项可以忽 略，于是我们可以看到ID和VDS 之间的线性 关系，此时工作的区域称为电阻区或线性 区，表现出来的特点是它在源区和漏区之 间表现为一条连续的导电沟道。
Transistor in Linear Mode
Assuming VGS > VT
VGS
S
G D n+
- V(x) +
VDS
ID
n+
x
B The current is a linear function of both VGS and VDS
在沿沟道的X处，电压为V(x)，在X点处栅至沟 道的电压等于VGS –V(x),并假设这一电压沿整 个沟道都超过VT ，那么在X处所感应出的每单 位面积的沟道电荷可表示为：
模拟电子技术基础 第三章 二极管及其基本电路(共63张PPT)
双向 限幅电路
例： 电路如图，二极管为硅二极管，VD=0.7V，
vs = Vm sint V，且Vm >>VD ，绘出相应的输出电压
-
VC +
因浓度差
多子的扩散运动 由杂质离子形成空间电荷区
空间电荷区形成内电场
内电场促使少子漂移
内电场阻止多子扩散
最后,多子的扩散和少子的漂移到达动态平衡。
对于P型半导体和N型半导体结合面，离子 薄层形成的空间电荷区称为PN结。
在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称 耗尽层。
3.2.3 PN结的单向导电性
kT VT q 0.026V26mV
3.2.4 PN结的反向击穿
当PN结的反向电压 增加到一定数值时， 反向电流突然快速增 加，此现象称为PN结 的反向击穿。
热击穿——不可逆
雪崩击穿 齐纳击穿
电击穿——可逆
3.2.5 PN结的电容效应
(1) 扩散电容CD
外加电压变化
扩散到对方区域 在靠近PN结附近Fra bibliotek累积的载流子浓
3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法 二极管电路的简化模型分析方法
3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法
二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用非线 性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图解分析法那 么较简单，但前提条件是二极管的V -I 特性曲线。
例3.4.1 电路如下图，二极管的V-I特性曲线、电源VDD和电阻R， 求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD 。
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
二极管的反向击穿电压和正向击穿电压
二极管的反向击穿电压和正向击穿电压1.引言1.1 概述概述二极管是一种常见的电子元件，具有较为特殊的电特性。
在正向偏置情况下，二极管可以作为整流器，将交流信号转化为直流信号。
而在反向偏置情况下，二极管的反向击穿电压和正向击穿电压则成为了重要的参数，直接影响着二极管的工作状态和可靠性。
反向击穿电压是指当反向电压达到一定阈值时，二极管开始导通的电压值。
这种导通现象称之为反向击穿。
正向击穿电压则是指当正向电压超过二极管的额定值时，二极管无法正常工作，电流急剧升高并可能损坏的电压值。
了解二极管的反向击穿电压和正向击穿电压对于设计和应用电路非常重要。
首先，反向击穿电压的提前预测和合理控制可以有效避免二极管在过反向电压情况下受损或烧毁，保证电路的可靠性和稳定性。
其次，正向击穿电压的合理选择也是设计电路中必须考虑的因素。
选择过小的正向击穿电压容易导致二极管无法正常工作，而选择过大的正向击穿电压则会增加二极管功耗和成本。
本文将重点讨论二极管的反向击穿电压和正向击穿电压的定义、影响因素以及对二极管设计和应用的启示。
通过深入了解这些关键参数，我们可以更好地理解二极管的工作原理，优化电路设计，并提高电路的可靠性和性能。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：1.2 文章结构本文将分为三个主要部分进行讨论：引言、正文和结论。
引言部分将首先概述本文要讨论的主题，即二极管的反向击穿电压和正向击穿电压。
接着，介绍文章的结构，明确每个部分的内容和目的。
正文部分将详细探讨反向击穿电压和正向击穿电压的相关内容。
其中，反向击穿电压部分将包括对其定义的解释以及影响因素的讨论。
正向击穿电压部分也将类似地进行，包括对其定义的解释和影响因素的讨论。
通过这两个部分的讨论，读者将对二极管的反向击穿电压和正向击穿电压有更全面的了解。
结论部分将对本文的内容进行总结。
首先，强调反向击穿电压和正向击穿电压的重要性。
随后，提供对二极管设计和应用的启示，以帮助读者将这些电压参数应用于实际工程中。
ch3二极管及其基本电路-2
稳压二极管--正偏导通、反偏截止，反向击穿稳压。
作业：
p97 3.41；3.4.5（b),(d); 3.4.9; 3.5.1(a)
3.3.2 二极管的伏安特性
R iD + vD
①
反向 特性
iD/mA
20 15 10
60
40
20
5 0 10 20 0.2 0.4 0.6
正向 特性
D/V
-
VBR
②
Vth
③
30 反向 40 击穿 iD/ A 特性
(1) 正向特性 1) 当 0≤vD＜Vth 时，正向电流为零;
vO
vI
3.7 v
wt
wt
3.5
1.符号及稳压特性 a
稳压二极管
k
稳压二极管符号
稳压二极管也称为齐 纳二极管，是利用二 极管反向击穿特性实 现稳压的特殊硅二极 管。稳压二极管稳压 时工作在反向电击穿 状态。
正向、反向特性同普通硅二极管
反偏 截止， 流过 电流 为0A
I / mA
正偏导 通，导 通压降 为0.7V
iL= vo/RL= VZ/RL= 10/2 = 5（mA）
i = （vi - VZ）/R =（12-10）/0.2 =10 （mA） iZ = i – iL =10-5 = 5 （mA）
负载变化,但iZ仍在12mA和2mA之间, 所以稳压管仍能起稳压作用
RL=1.5 k , iL=10/1.5= 6.7（mA）, iZ =10-6.7=3.3（mA） RL=4 k , iL=10/4= 2.5（mA）, iZ =10-2.5=7.5（mA）
i
iL
解题思路： 计算当RL 变化时电 流iZ 的变化范围是 否在Izmin～Izmax 范 围内。
开关稳压电源的应用和设计
模 拟电子技术
五、开关型稳压电源的设计
WEBENCH® Power Designer
模 拟电子技术
五、开关型稳压电源的设计
模 拟电子技术
五、开关型稳压电源的设计
模 拟电子技术
五、开关型稳压电源的设计
模 拟电子技术
五、开关型稳压电源的设计
模 拟电子技术
五、开关型稳压电源的设计
模 拟电子技术
Questions and
Answers
模 拟电子技术
五、开关型稳压电源的设计
模 拟电子技术
电源新技术
模 拟电子技术
电源新技术
模 拟电子技术
本章作业： 10.1.1 10.2.1 10.2.7
模 拟电子技术
本章小结
线性
直
稳压 组成
流
电源
稳
压
电 源 开关
稳压 分类
电源
降压 整流
模 拟电子技术
变压器匝数比，容量等 波形分析，指标计算
滤波 稳压
滤波电容计算 反馈类型，稳压原理 三端集成稳压器使用
串ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ降压
开关管状态
如何储能
并联升压
波形分析
知识检测：
模 拟电子技术
1、具有放大环节的串联型稳压电路在正常工作时， 调整管处于 放大 工作状态。 若要求输出电压为18V，调整管压降为6V， 整流电路采用电容滤波，则电源变压器次级电压有 效值应选 24 V。(放大，开关，饱和，18，20，24)
知识检测：
模 拟电子技术
10.0 引言 10.1 小功率整流滤波电路 10.2 串联反馈式稳压电路 10.3 开关稳压电路
四、开关型稳压电源的应用
PN结的形成和特性
二极管正向连接
二极管反向连接
21
第 3章 二极管及其基本电路
仿真P
此时发光二极管发光，说明PN结导电。
若P区的电位高于N区，电流从P区流到N区，PN结呈低 阻性，所以电流大； PN结正向偏置—— 当外加直流电压使PN结P型半导体的一 端的电位高于N型半导体一端的电位时（也就是允许电流流 过PN结的条件），称PN结正向偏置，简称正偏。
P型半导体和N型半导体一结合，在交界面上形成了 稳定的电层，我们利用PN结的这个特性了解它是如何 具备单向导电性 .
还要利用这个特性设计制造二极管和三极管。
19
第 3章 二极管及其基本电路
小结 1.空间电荷区中没有载流子。只剩下正负离子.
2.空间电荷区由于存在内电场，内电场阻碍P区
中的空穴(多子)运动.由于多子很多我们称作扩 散运动。促进了少子的漂移运动.，
- - - - - -+ + + +
P
N
当扩散与漂移作用平衡时
a. 流过PN结的净电流为零
b. PN结的厚度一定（约几个微米）
c. 接触电位一定（约零点几伏）
++ ++ ++ ++ ++ ++
17
第 3章 二极管及其基本电路
PN结形成过程动画演示
18
第 3章 二极管及其基本电路
扩散使PN结变宽，使它的内电场变强，而漂移的作 用又使空间电荷区变薄，最终PN结稳定在一定的宽度.
第3章3.1节光生伏特器件
与材料常数有关，表征光电二极管的光电转换特性为线性。
电流灵敏度与入射辐射波长λ 的关系复杂，定义光电二极
管的电流灵敏度时，常定义其峰值响应波长的电流灵敏度为
光电二极管的电流灵敏度。 表面上看它与波长λ 成正比，但是，材料的吸收系数α 还 隐含着与入射辐射波长的关系。 光电二极管的电流灵敏度与波长的关系称为光谱响应。
是与材料有关的光谱光电转换效率，表明光电池的最大光电转 换效率与入射光波长及材料性质有关。
另一个因素是PN结电容Cj和管芯电阻Ri及负载电阻RL构成的
时间常数τ
RC，τ RC为
RC c j ( Ri RL )
普通 PN 结硅光电二极管管芯内阻 Ri 约为 250Ω ，结电容 Cj 为
几Pf，负载电阻RL低于500Ω时，时间常数在ns数量级。但是，
当负载电阻RL很大时，时间常数将成为时间响应的重要因素， 应用时必须注意。 影响时间响应的主要因素是扩散时间 τp ，如何将其消除， 是提高硅光电二极管时间响应重要措施。 增高反向偏置电压会提高内建电场的强度，扩展PN结的耗 尽区，但是反向偏压的提高会加大结电容，使RC时间常数τRC增 大。因此，必须从PN结的结构设计方面考虑，在不使偏压增大 的情况下使耗尽区扩展到整个PN结器件，才能消除扩散时间。
• 4. 噪声 其中，散粒噪声是主要噪声，低频噪声和热噪声为其次。 散粒噪声与电流有关
2 I ns 2qIf
光电二极管的噪声包含低频噪声Inf、散粒噪声Ins和热噪声InT。
光电二极管电流包括暗电流Id、信号电流Is和背景光电流Ib， 因此散粒噪声应为
2 I ns 2q( I d I S I b ) f
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平 衡。交界面形成空间电荷区——PN结。
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
2 PN结的导电特性
(1) PN结正向特性
PN结的正向伏安特性
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
（2）恒压模型 正向导通压降 VD=0.7V，反向 截止IR=0。
0.5V 0.7V
（3）折线模型 正向导通压降： VD=0.5V+ID*rD。
图 3.10 扩散电容示意图
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
(3) 电容效应
对高频信号，PN结的单向导电性 受到影响。
Cd
Cd＝CD＋CB （几个～十几个pf）
（动画3-3）
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
浓度差
多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区
空间电荷区形成内电场
内电场促使少子漂移
内电场阻止多子扩散
2 半导体二极管的伏安特性曲线
第一象限:正向特性；第三象限：反向特性。
二极管的伏安特性 曲线的近似表达。
I I S (e
V
VT
1)
IS ：反向饱和电流； V：二极管两端的电压； VT =kT/q 室温下VT=26 mV。
图 3.12 二极管的伏安特性曲线
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
结论：PN结具有单向导电性!
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
3 PN结的电容效应
(1) 势垒电容CB
它由空间电荷区的离子薄层形成。当PN结上 压降变化时，该薄层的厚度也随之改变，这相当于 PN结中存储的电荷量在变，犹如电容的充放电。
(1) 正向特性
正向区又分为两段：
1) 0＜V＜Vth时，正向电流为零，二极管截止; 2) V＞Vth时，正向电流，并按指数规律增长。
硅二极管的死区 电压Vth=0.5 V左右， 锗二极管的死区 电压Vth=0.1 V左右。
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
(1）本征半导体的共价键结构
硅和锗是四价元素。每个原子的四个价 电子互相形成共价键 , 为它们所束缚，形 成空间排列有序的晶体, 见图2.01。
(c)
(a) 硅晶体的空间排列 (b) 共价键结构平面示意图
图3.01 硅原子空间排列及共价键结构平面示意图
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
(1) 点接触型二极管
用于高频电路。
图 3.11 二极管的结构示意图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(a)点接触型
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
(2) 面接触型二极管
PN结面积大，用 于工频大电流整流电路。
常见半导体:硅Si、锗Ge、砷化镓GaAs等。
1 本征半导体及其导电性
本征半导体：纯净的半导体。 纯度99.9999999%，常称为“九个9”。 单晶体形态——例如：“单晶硅”。
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
(3)两种载流子
1）电子：价电子。
定向运动形成了电子 流，带负电； 2）空穴：价电子离 开后所留下的空位。 它的运动方向与电子 流相反，带正电。
图3.03 空穴在晶格中的移动
（动画3-2）
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
图3.06 PN结的形成过程
（动画3-3）
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
3.2 PN结的形成及特性
1、PN结的形成 将N型半导体 和P型半导体合 在一起。
图3.06 PN结的形成过程
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
3.3 半导体二极管 1 二极管的结构类型
PN结加上引线和封装，就成为一个二极管。二 极管按结构分有三大类。 PN结面积小，结电容小，
结论：百万分之一的掺杂，导电性能提高百万倍！
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
3.2 PN结的形成及特性
1、PN结的形成 将N型半导体 和P型半导体合 在一起。
二极管连续工 作时，允许通过的最大 二极管反向电流 电流的平均值。 急剧增加时对应的反向 电压值称为反向击穿 电压VBR。
4 半导体二极管的温度特性
（1）反向情形
温度与反向电流呈指数规律。 硅管每增加8℃，反向电流翻一翻； 锗管每增加12℃，反向电流翻一翻。
（2）正向情形
图 3.13 温度对二极管特性的影响
常用于集成电路工艺中。PN 结面积可大可小。 (3) 平面型二极管
(b)面接触型
（4）、二极管的符号
(c)平面型 图 3.11 二极管的结构示意图
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
正向导通
（动画3-4）
图3.07 PN结加正向电压 时的导电情况及特性
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
(2) PN结反向导电特性
反向截止
（动画3-5）
图 3.08 PN结加反向电压时的 导电情况及特性
（2）电子空穴对
图3.02 本征激发和复合的过程（动画3-1）
电子空穴对: 热、光激发产生的自由电子和空穴对。 复合: 游离的自由电子回补空穴。 动态平衡：温度一定本征激发和复合达到平衡。
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
(1）N型半导体
N型半导体：本征半导体中掺入五价元素磷形成。 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。
N型半导体：电子型半导体。 五价杂质原子，因提供自由电子成为带正电荷的 正离子，因此五价杂质原子也称为施主杂质。
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
(2) 反向特性
当V＜0时，处于反向特性区域。 反向区也分两个区域： 1) 当VBR＜V＜0时，出现反向饱和电流IS,很小， 基本不随反向电压的变化而变化。 2) 当V<VBR时，反 向电流急增——反 向击穿。VBR称为 反向击穿电压 。
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
2 杂质半导体
杂质半导体：本征半导体中掺入某些微量 元素——杂质，所形成的半导体。 杂质：一般是三价或五价元素（硼，磷）。 掺杂目的：改变半导体的导电性能。 两种杂质半导体： N型半导体 P型半导体
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
3.1.3 杂质对半导体导电性的影响
掺杂质对半导体导电性的影响：
1
T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n = p =1.4×1010/cm3 n=5×1016/cm3
2 掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度:
3 本征硅的原子浓度: 4.96×1022/cm3
以上三个浓度基本上依次相差106/cm3 。
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
（3）PN结的导电特性
P区的电位高于N区的电位，称为加正向电 压，简称正偏，PN结导电；
P区的电位低于N区的电位，称为加反向电 压，简称反偏，PN结不导电。
3 半导体二极管的参数
几个主要参数：
(1) 最大整流电流IF——
(2) 反向击穿电压VBR——— (3) 反向电流IR
硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级； 锗二极管在微安(A)级。 (4) 正向压降VF
硅二极管的正向压降约0.6～0.8V；锗二极管 约0.2～0.3V。
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html
每增加1℃，正向压降VF(VD)大约减小2mV， 具有负的温度系数。
Department of Electronics and Information Science /dxx/Index.html