模拟电子技术1-2

(1-1)一、基本结构PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。引线外壳线触丝线基片点接触型PN结面接触型PN二极管的电路符号：1.2.2.3半导体二极管(1-2)二、伏安特性(★★★★★**)反向击穿电压反向饱和电流导通电压开启电压(mA)(μA)导通压降:硅管0.7V,锗管0.3V。死区电压硅管0.6V,锗管0.2V。从二极管的伏安特性可以反映出：1.单向导电性。，则若反向电压；，则若正向电压STSTTeIiUuIiUuUu)1e(TSUuIi2.伏安特性受温度影响T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓→反向饱和电流IS↑，U(BR)↓T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移正向特性为指数曲线反向特性为横轴的平行线常温下，UT≈26mV(1-4)三、主要参数★★★*1.最大整流电流IF二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。2.反向击穿电压UR二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压UWRM一般是UR的一半。(1-5)3.反向电流IR指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。下面介绍三个交流参数。(1-6)4.微变电阻rd★★★★*iDuDIDUDQiDuDrd是二极管特性曲线上工作点Q附近电压的变化与电流的变化之比：DdDuriDDTTUUssDDdDDTTTdDd(I(e1))IdI1eddUUUIuuDDiiruuur(1-7)5.二极管的极间电容★★***势垒电容Cb：因耗尽层宽窄变化所等效的电容Cb的大小与结面积、耗尽层宽、介电常数、外加电压有关。PN结加反向电压时，Cb变化明显，利用此特性可制成变容二极管。(1-8)扩散电容Cd：因非平衡少子数量变化所等效的电容平衡少子：PN结处于平衡状态时的少子。非平衡少子：PN结正偏时，多子扩散至对方区域成为非平衡少子。Cd的大小与PN结的正向电流、UT、非平衡少子的寿命有关。Cb在正向和反向偏置时均不能忽略。而反向偏置时，由于载流子数目很少，扩散电容Cd可忽略。PN结高频小信号时的等效电路：势垒电容和扩散电容的综合效应rd1CCX(1-10)6.最高工作频率fM★*最高工作频率：是二极管工作的上限频率，超过此值时，由于二极管的结电容作用，二极管不具有单向导电性。(1-11)1.2.2.4二极管等效电路(★★★★*)由伏安特性折线化得到的等效电路因二极管伏安特性具有非线性，故为便于分析，常在一定条件下，用线性元件所构成的电路来近似。理想开关模型恒压源模型折线近似模型模型的应用范围•定性：理想开关模型•定量：近似：恒压源模型精确：折线模型（考虑二极管内阻）(1-13)二极管的应用举例：tttuiuRuouoRRLuiuR二极管理想模型(1-14)例：三版1.6(书p66)，四版1.4p69500Ω2VDuiiDDTdDiDd20.7I2.6mA500U26mVr10I26mAU10mVI1mAr10rD500Ω+二极管折线模型(1-15)1.3.1稳压二极管★★★★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。§1.3特殊二极管(1-16)齐纳击穿与雪崩击穿：★★★★齐纳击穿：掺杂浓度很高（例如ND=NA=1018/cm3）的PN结很薄，例如宽度只有0.04μm，只要对PN结加上不大的反向电压，就可以产生很强的电场，例如反压4V，场强可达106V/cm。强电场可将耗尽区内原子共价键中的电子拉出，自由电子和空穴成对产生，反向电流剧增（少子）。齐纳击穿电压较低。雪崩击穿：掺杂浓度较低的PN结较厚，在较大的反向电压时形成漂移电流的少子在耗尽区内获得加速，动能越来越大，在反向电压大到漂移少子的动能足以撞击出耗尽区内原子的共价键电子，产生自由电子和空穴，新生电子又撞击出其他自由电子，反向电流剧增。雪崩击穿电压较高（6V)。(1-17)•两种击穿的共同点反向偏置，破坏共价键结构•区别一个是直接将共价键中的自由电子拉出（齐纳击穿），一个是间接将共价键中的自由电子撞出，形成累积效应（雪崩击穿）(1-18)（4）稳定电流IZ、最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。（5）最大允许功耗maxZZZMIUP稳压二极管的参数:★★★*（1）稳定电压UZ（2）电压温度系数U（%/℃）稳压值受温度变化影响的的系数。（3）动态电阻ZZIUZr(1-19)负载电阻。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。稳压二极管的应用举例5mA20mA,V,10minmaxzzzWIIU稳压管的技术参数:k2LR解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为Izmax。求：电阻R和输入电压ui的正常值。max102025mA2ZWzLUiIR102521RUiRu.zWi——方程1实质是使Dz正常工作uoiZDZRiLiuiRLi=iL+iZ(1-20)令输入电压降到下限时，流过稳压管的电流为Izmin。mA10minLZWzRUIi101080RUiRu.zWi——方程2uoiZDZRiLiuiRL联立方程1、2，可解得：k50V7518.R,.ui含有非线性元件的电路参数计算方法•1电路中的线性元器件一定满足其自身的电压，电流约束条件；•2电路中的非线性元器件，其端口特性一定受其他线性元器件的参数约束；•3对于非线性元器件不好确定的参数，可以通过其外部的线性元器件求解；•4农村包围城市！(1-22)1.3.2光电二极管★★*反向电流随光照强度的增加而上升。IU照度增加(1-23)1.3.3发光二极管★★*Light-EmittingDiode，LED有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，它的电特性与一般二极管类似。1955发光原理（砷化镓）1962红光二极管1993蓝光二极管（氮化镓）白光，粉红色，紫色OLED梦幻般的显示技术作业：•P67自测题三，四•P69，1.3