2章半导体二极管

U＜0，若|U| >> UT则 I ≈ - IS
理想化的伏安特性：死区电压、导通压降、反向电流等于零。
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小结： 实测伏安特性，
②
①
③
5.温度对二极管的影响18页：
Is：一倍/10℃
U: 2~2.5mV/1℃
第二节 半导体二极管
1.单向导电。
2.正偏：起始部分存在一个死区 或门坎，称为门限电压。
uD
uD
第二节 半导体二极管
二极管应用例题
[例1]已知理想二极管电路uI = Umsin ωt ，画出uO 、io
和uD的波形。 D iO
uI Um
作用？ 整流
+ uI
+
uD
R
+ uO
-
-
O
ωt
uo
Um
io
UDC=0.45UI
▲反向电流 IR：二极管两端加规定反向电压时，流过管子的
反向电流。IR值愈小愈好。 IR受温度的影响很大。
▲最高工作频率 fM ：fM值主要决定于PN结结电容的大
小。结电容愈大，则二极管允许的最高工作频率愈低。
▲结电容：势垒电容 Cb扩散电容 Cd
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第二节 半导体二极管
3.二极管的等效电阻：
导通压降
I
20
正向特性
+ VD U
死区 10 电压
–
0
0.5A 1.0
Ur
1.5 U/V
硅0.5V左右
锗0.1V左右 二极若管正U向>>特U性T曲U线
硅0.5V - 0.7V
则 I I SeUT
锗0.1V - 0.3V
电流与电压关系
近似指数关系。
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2 、二极管的伏安特性
♥ 反向特性
10
回顾：
第二节 半导体二极管
0、绪论 1、半导体的导电机理 2、PN结及其单向导电性 3、二极管的结构、符号、电路图形、伏安特性
思考：
什么是N型半导体？什么是P型半导体？将两 种半导体制作在一起时会产生什么现象？
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第二节 半导体二极管
N P结上所加端电压与电流符合欧姆定 律吗？为什么具有单向导电性？
理想化的伏安特性： 死区电压、导通压降、反向电流等于零。
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第二节 半导体二极管
4、二极管的主要参数
▲最大整流电流 IF：指二极管长期运行时，允许通过管子
的最大正向平均电流。IF由二极管允许的温升所限定。
▲最高反向工作电压 UR：工作时二极管两端的反向电压
不得超过此值，否则二极管可能被击穿。为了留有余地，通 常将实际击穿电压UBR的一半定为UR 。
ID
UD=ED-IDRL;
ED RL UD
ID=f(UD)
Q
D
两条曲线的交点为静态工作点Q：
N ID
(1).MN为直流负载线
ED/ RL ID
Q
(2).MN的斜率
’
tg’ = NO/ OM = -1/ RL
0
UEDD MUD (3).Q点的直流电阻: R=UD/ID
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第二节 半导体二极管
二极管的交流等效电阻
20
与电流之间的关系
曲线。
Is
UBR
20
10
10
死区 电压
O
0.5
2
反向特性
4
第二节 半导体二极管
I
+
正向特性
UD -
1.0 1.5
U/V
-I/μА
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2 、二极管的伏安特性
♥ 正向特性
正向伏安特性测试电路
I/mA 30
第二节 半导体二极管
B
R mA
E
W
死区电压
O~A正向死区Ur A~B正向导通区
式中： IS为反向饱和电流 UT 是温度电压当量， 常温下UT近似为26mV。
U＜0，若|U| >> UT则 I ≈ - IS
若U >> UT
U
则I
I
S
U e
T
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第二节 半导体二极管
结论：二极管具有单向导电性
正向导通
反向截止
I
IS
+ UD -
- UD +
二极管的正常工作区： 正向正向导通区；反向截止区。
两种半导体制作在一起时会产生电流吗？ 在N P结加反向电压时真没有电流吗？
二极管具有什么特性？导通区伏安特性的变化规律？截止 区伏安特性的变化规律？还有什么工作区域？
二极管与PN结的联系？
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第二节 半导体二极管
结论：二极管具有单向导电性
正向导通
反向截止
I
IS
+ UD -
- UD +
U
二极管伏安方程： I IS(eUT 1)
反向伏安特性测试电路
第二节 半导体二极管
反向饱和电流
UBR IS -20
I/mA
-10
0
R
I
μA +
C
U/V
-2
反向特性
E
W
VD
U
D
–
反向击穿电压
-4 -I/μA
O~C反向截止区 C~D反向击穿区
硅- nA级
锗-μA级
U
I IS(eUT 1)
说明：反偏时，反向电流很
小，反向电阻很大，反向电 压超过UBR则被击穿。
第二节 半导体二极管 2
第二节 半导体二极管 3
第二节 半导体二极管 4
第二节 半导体二极管 5
第二节 半导体二极管
半导体二极管的型号
国家标准对半导体器件型号的命名举例
查阅手册
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2. 二极管的伏安特性
伏安特性：二极
I/mA
管的端电压与电
流之间的关系。
30
伏安特性曲线：描
述二极管的端电压
交流电阻很小，约为几
欧姆到几十欧姆。结论
见19页。
18
第二节 半导体二极管
5、二极管的模型
1)理想iD 二极管开关模型20页）iD
2)折线模型（20页） iD
VD
S
Ur=0
uD
rD
0
IS=0 uD
0 Ur
3)交流小信号模型（21页） iD
uD
Ur
大信号模型
rS u i
小信号模型
rd Cj
0
19
Q iD
硅：Ur=0.5-0.7v; 锗：Ur=0.1-0.2v I 随U↑，呈指数规率↑ 3.反偏：额定电压时，相同温度 下： Is硅(nA,10-9)<Is锗(A,10-6) 硅管比锗管稳定：(EG(si)>EG(Ge）)
I = - Is 基本不变
4.当反压增大超过UBR时，发生反 向击穿， UBR称为实际反向击 穿电压。
ILeabharlann Baidu
• 二极管工作时既有直流，又有交流。
Q
I
• 作Q的切线，则有: rD=U/I; • 或rD=du/di
0
U
U • 因为 iD=Is(e UD/ UT-1);
i
交流电导 g=dI/dU=ID/UT(19页）
u
rD
• 交流电阻：r=1/g= UT/ID • 室温下：UT=26mv
• 交流电阻：rD = 26mv/ ID (mA)
ID
为非线性电阻：用静态电阻和动态电阻描述
UD
VD
直流电阻：
I ID
定义：R=UD/ID;
工作点
tg= UD/ID
正向电压：
Q
(1).Q点正向电阻R正比于tg 。
(2).R与Q有关，Q不同,R也不同
0
UD U 反向电压：I很小，R很大。
二极管的正
向伏安特性
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第二节 半导体二极管
静态工作点Q：
I IseU/UT