c12半导体二极管(1)

第一章▲半导体二极管.1结构类型和符号.2伏安特性.3主要参数.4典型应用.5特殊二极管半导体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二极管结构面接触型点接触型引线触丝外壳N型锗片N型硅阳极引线PN结阴极引线金锑合金底座铝合金小球二极管:PN结+管壳+引线类型：点接触型、面接触型和平面型(1)点接触型—(a)点接触型一、结构类型.1结构类型和符号特点：PN结结面积很小，因而极间电容很小，不能承受高的反向电压和大的电流。用途：主要用于混频，高频检波及小电流整流等(3)平面型—(2)面接触型—(b)面接触型二、符号旧符号新符号阳极(Anode)阴极(Cathode)标记D1D2Diode特点：PN结结面积大，可承受较大的电流，极间电容也较大用途：适用于整流(c)平面型特点及用途：结面积较大时，适用于大面积整流；结面积较小时，适用于脉冲数字电路中做开关管.2伏安特性IS:反向饱和电流VT=kT/q:温度的电压当量室温（T=300K）下VT=26mV一、二极管方程（定量）理想二极管(PN结）方程：理想二极管的伏安特性曲线特性曲线（定性）——单向导电性两点区别：二、实际二极管的伏安特性1)正向特性(V0)存在死区电压硅：Vth=0.5V锗：Vth=0.1V2)反向特性(V0)存在击穿电压实际二极管的伏安特性曲线UI死区电压导通压降:硅管0.6～0.8V,锗管0.2～0.3V反向击穿电压VBR.3主要参数(1)IF——最大整流电流(2)VBR——反向击穿电压长期连续工作时，允许通过的最大正向平均电流(3)IR（IS）——反向饱和电流硅(nA)级；锗(A)级(4)rd——动态电阻iDuDIDUDQiDuDDDDiurrD是Q点附近的微小变化区域内的电阻（5）最高工作频率fMfM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，CJ对PN结起的旁路作用不容忽略，工作频率超过fM，二极管的单向导电性能变坏。势垒电容和扩散电容的综合效应rd二极管经常应用于以下场合：（1）整流。（2）限幅。（3）逻辑（二极管逻辑）。分析方法？.4典型应用与分析方法理想二极管及二极管特性的折线近似一、理想二极管特性uDiD符号及等效模型SS正偏导通，uD=0；反偏截止，iD=0U(BR)=二、二极管的恒压降模型uDiDUD(on)uD=UD(on)0.7V(Si)0.2V(Ge)三、二极管的折线近似模型uDiDUD(on)UI斜率1/rDIUrD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。UD(on)例:硅二极管，R=2k，分别用二极管理想模型和恒压降模型求出VDD=2V和VDD=10V时IO和UO的值。[解]VDD=2V理想IO=VDD/R=2/2=1(mA)UO=VDD=2V恒压降UO=VDD–UD(on)=20.7=1.3(V)IO=UO/R=1.3/2=0.65(mA)UD(on)例:硅二极管，R=2k，分别用二极管理想模型和恒压降模型求出VDD=2V和VDD=10V时IO和UO的值。VDD=10V理想IO=VDD/R=10/2=5(mA)恒压降UO=100.7=9.3(V)IO=9.3/2=4.65(mA)VDD大，采用理想模型VDD小，采用恒压降模型例:试求电路中电流I1、I2、IO和输出电压UO的值。解：假设二极管断开UP=15V(V)912313NUUPUN二极管导通等效为0.7V的恒压源PNUO=VDD1UD(on)=150.7=14.3(V)IO=UO/RL=14.3/3=4.8(mA)I2=(UOVDD2)/R=(14.312)/1=2.3(mA)I1=IO+I2=4.8+2.3=7.1(mA)例:二极管构成“门”电路，设V1、V2均为理想二极管，当输入电压UA、UB为低电压0V和高电压5V的不同组合时，求输出电压UO的值。0V5V输入电压理想二极管输出电压UAUBV1V20V0V正偏导通正偏导通0V0V5V正偏导通反偏截止0V5V0V反偏截止正偏导通0V5V5V正偏导通正偏导通5V二极管的应用举例1：二极管半波整流RLuiuouiuott二极管导通二极管截止Otui/V15RLD1D2D3D4uiBAuO二极管桥式整流ui=15sint(V)作用下输出uO的波形。OtuO/V15二极管S1S4导通二极管S2S3导通二极管的应用举例2：二极管限幅RRLuiuRuotttuiuRuo单向限幅器：双向限幅器：例：ui=2sint(V)ui较小，宜采用恒压降模型ui0.7VV1、V2均截止uO=uiui0.7VV2导通V１截止ui0.7VV1导通V2截止uO=0.7VuO=0.7VOtuO/V0.7Otui/V20.7思考题:V1、V2支路各串联恒压源，输出波形如何？图解法和微变等效电路法一、二极管电路的直流图解分析uD=VDDiDRiD=f(uD)1.2V100iD/mA128400.30.6uD/V1.20.9MN直流负载线斜率1/R静态工作点斜率1/RDiDQIQUQ也可取UQ=0.7VIQ=(VDDUQ)/R=5(mA)二极管直流电阻RD(14057.0QQDIURiD/mAuD/VO二、交流图解法电路中含直流和小信号交流电源时,二极管中含交、直流成分C隔直流通交流当ui=0时iD=IQUQ=0.7V(硅)，0.2V(锗)RUVIQDDQ设ui=sinwtVDDVDD/RQIQwtOuiUQ斜率1/rdiD/mAuD/VOVDDVDD/RQIQwtOuiUQiD/mAwtOdQDiIidQDuUuid斜率1/rdQuirDDddd1)1e(/SDDTUuIiTUUTUIUIrTQSdQe1rd=UT/IQ=26mV/IQ当ui幅度较小时，二极管伏安特性在Q点附近近似为直线设ui=sinwt三、微变等效电路分析法对于交流信号电路可等效为例:ui=5sint(mV)，VDD=4V，R=1k，求iD和uD。[解]1.静态分析令ui=0，取UQ0.7VIQ=(VDDUQ)/R=3.3mAuiudRidrd2.动态分析rd=26/IQ=26/3.38()Idm=Udm/rd=5/80.625(mA)id=0.625sint3.总电压、电流dQDuUudQDiIi=(0.7+0.005sint)V=(3.3+0.625sint)mA稳压二极管特性曲线UIIZIZmaxUZIZ稳压误差曲线越陡，电压越稳定UZ动态电阻：ZZIUZrrz越小，稳压性能越好.5特殊二极管一、稳压二极管（一）符号、伏安特性(a)(a)符号注意：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，误差调节（二）主要参数(1)VZ——稳定电压(2)IZ——稳定工作电流IZmin～IZmax(3)PZM——最大耗散功率取决于PN结的面积和散热等条件，超过则热击穿PZM=VZIZmax应用电路（三）稳压二极管的应用举例：5mA20mA,V,10minmaxzzzIIV稳压管的技术参数:uoiZDZRiLiuiRL负载电阻：k2LR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IzmaxmA25maxLZzRVIi10252.1RViRuZi——方程1要求：当输入电压由正常值发生20%波动时，负载电压基本不变。令输入电压降到下限时，流过稳压管的电流为IzminmA10minLZzRVIi10108.0RViRuZi——方程2uoiZDZRiLiuiRL联立方程1、2，可解得：k50V7518.R,.ui图B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三、发光二极管（LED）二、光电二极管图A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反向电流随光照强度的增加而上升。光电二极管是远红外接收管常用于光的测量，或做光电池。发光二极管具有单向导电性外加正向电压使得正向电流足够大时才发光