《半导体二极》PPT课件

半 导 体 二 极 管1.1半导体二极管(Semiconductor Diode)1.1.1 PN 结及其单向导电性1.1.2半导体二极管的构成与类型1.1.3半导体二极管的伏安特性1.1.4半导体二极管的使用常识 1.1.1 PN结及其单向导电性一 、 基 本 概 念本 征 半 导 体 纯 净 的 半 导 体 。 如 硅 、 锗 单 晶 体 。本 征 激 发 在 室 温 或 光 照 下 价 电 子 获 得 足 够 能 量 摆脱 共 价 键 的 束 缚 成 为 自 由 电 子 ， 并 在 共价 键 中 留 下 一 个 空 位 (空 穴 )的 过 程 。载 流 子 自 由 运 动 的 带 电 粒 子 。自 由 电 子 (带 负 电 )空 穴 (带 正 电 )电 子 空 穴 成 对 出 现 ， 数 量 少 、 与 温 度 有 关 。 两 种 载 流 子 N型 半 导 体 在 本 征 半 导 体 硅 或 锗 中 掺 入 微 量 五 价 元素 ， 如 磷 、 砷 （ 杂 质 ） 所 构 成 。正 离 子多 数 载 流 子 少 数 载 流 子电 子 为 多 数 载 流 子空 穴 为 少 数 载 流 子载 流 子 数 电 子 数P型 半 导 体 在 本 征 半 导 体 硅 或 锗 中 掺 入 微 量 三 价 元素 ， 如 棚 、 铟 （ 杂 质 ） 所 构 成 。 负 离 子多 数 载 流 子 少 数 载 流 子空 穴 多 子电 子 少 子载 流 子 数 空 穴 数电 中 性 二 、 PN结 的 形 成1. 载 流 子 的 浓 度 差 引 起 多 子 的 扩 散2. 交 界 面 形 成 空 间 电 荷 区 (PN结 )， 建 立 内 电 场 空 间 电 荷 区 特 点 :无 载 流 子 ， 阻 止 扩 散 进 行 ， 利 于 少 子 的 漂 移 。3. 扩 散 和 漂 移 达 到 动 态 平 衡 ， 形 成 PN结 。扩 散 电 流 等 于 漂 移 电 流 ， 总 电 流 I = 0。内建电场载 流 子 在 电场 作 用 下 的定 向 运 动PN 结 的 形 成 三 、 PN结 的 单 向 导 电 性1. 外 加 正 向 电 压 (正 向 偏 置 )（ P+、 N ）P 区 N 区内电场+ U R外电场IF 限 流 电 阻扩 散 运 动 加 强 形 成 正 向 电 流 IF 。IF = I多 子 I少 子 I多 子2. 外 加 反 向 电 压 (反 向 偏 置 ) （ P、 N+）P 区 N 区 +U R内电场外电场外 电 场 使 少 子 背 离 PN 结 移 动 ， 空 间 电 荷 区 变 宽 。IR 漂 移 运 动 加 强 形 成 反 向 电 流 I RIR = I少 子 0PN 结 的 单 向 导 电 性 ： 正 偏 呈 低 阻 导 通 正 向 电 流 IF较 大 ; 反 偏 呈 高 阻 截 止 ， 反 向 电 流 为 IR很 小 。外 电 场 使 多 子 向 PN 结 移 动 ,中和 部 分 离 子 使 空 间 电 荷 区 变 窄 。 PN 结 的 单 向 导 电 性 +U R四 、 PN结 的 结 电 容势 垒 电 容 CB：PN中 的 电 荷 量 随外 加 电 压 变 化 而 改变 所 显 示 的 效 应（ 反 偏 时 显 著 ） 。 扩 散 电 容 CD：多 子 在 扩 散 过 程 中 积累 程 度 随 外 加 电 压 变化 而 改 变 所 显 示 的 效应 （ 正 偏 时 显 著 ） 。+ U R 影 响 工 作 频 率 的 原 因 PN 结 的 电 容 效 应 结 论 ：1. 低 频 时 ， 因 结 电 容 很 小 ， 对 PN 结 影 响 很 小 。 高 频 时 ， 因 容 抗 增 大 ， 使 结 电 容 分 流 ， 导 致 单 向 导 电 性 变 差 。2. 结 面 积 小 时 结 电 容 小 ， 工 作 频 率 高 。 1.1.2 半导体二极管的构成和类型构 成 ： PN 结 + 引 线 + 管 壳 = 二 极 管 (Diode)P N阳 极 阴 极符 号 ： 阳 (正 )极 a k 阴 (负 )极 分 类 ：按 材 料 分 硅 二 极 管锗 二 极 管 按 用 途 分 普 通 二 极 管整 流 二 极 管稳 压 二 极 管开 关 二 极 管按 结 构 工 艺 分 点 接 触 型面 接 触 型平 面 型 点 接 触 型阳 极引 线 触 丝N 型 锗 片管 壳 阴 极引 线特 点 ：PN结 面 积 小结 电 容 小适 于 高 频 、 小 电 流应 用 ：小 功 率 整 流高 频 检 波开 关 电 路 阴 极 引 线 面 接 触 型N型 硅 PN 结阳 极 引 线铝 合 金小 球 支 架 金 锑合 金特 点 ：PN结 面 积 大结 电 容 小适 于 低 频 、 大 电 流(几 百 毫 安 以 上 )应 用 ： 整 流 阳 极引 线 阴 极引 线集 成 电 路 中 的平 面 型PNP 型 支 持 衬 底 常 用 二 极 管 外 形 图 2CZ54 2CZ13 2CZ302AP 1N4001+ + + + 微 型 二 极 管（ 无 引 线 或 短 引 线 的 贴 片 元 件 ， 直 接 安 装 在 印 刷 电 路 板 表 面 ）圆 柱 形 微 型 二 极 管SOT 23 矩 形 微 型 二 极 管 1.1.3 半导体二极管的伏安特性一 、 PN 结 的 伏 安 特 性 方 程)1e( /S TUUII反 向 饱和 电 流 温 度 的电 压 当 量 qkTUT 电 子 电 量1.602 1023C玻 尔 兹 曼 常 数1.381023J/K当 T = 300(27C)： UT = 26 mVU = 0 时 ， I = 0；U 0 时 ， TUUII /SeU 0 时 ， I IS； 二 、 二 极 管 的 伏 安 特 性O uD /ViD /mA正向特性Uon导 通 电 压(门 坎 、 阈 值 ) ID = 0Uon = 0.5 V 0.1 V (硅 管 )(锗 管 )u Uon ID 急 剧 上 升0 u Uon Uon = (0.6 0.8) V 硅 管 0.7 V(0.1 0.3) V 锗 管 0.2 V反向特性ISU (BR)反向击穿U (BR) u 0 ID = IS 0.1 A(硅 ) 几 十 A (锗 )u U(BR) 反 向 电 流 急 剧 增 大 (反 向 击 穿 ) 反 向 击 穿 类 型 ：电 击 穿热 击 穿反 向 击 穿 原 因 ： 齐 纳 击 穿 ：(Zener) 反 向 电 场 太 强 ， 将 电 子 强 行 拉 出 共 价 键 。 (击 穿 电 压 6 V， 正 温 度 系 数 )击 穿 电 压 在 6 V 左 右 时 ， 温 度 系 数 趋 近 零 。 硅 管 的 伏 安 特 性 锗 管 的 伏 安 特 性604020 0.02 0.04 0 0.4 0.82550 ID / mA UD / V ID / mA UD / V0.2 0.4 25 50 510150.010.02 0 三 、 温 度 对 二 极 管 特 性 的 影 响604020 0.02 0 0.42550 ID / mA UD / V20C90CT 升 高 时 ， Uon以 (2 2.5) mV/ C 下 降温 度 每 升 高 10 C ， I S约 增 大 1倍一 般 ， 硅 管 允 许 结 温 150 200C 锗 管 允 许 结 温 75 100C 1.1.4 半导体二极管的使用常识一 、 二 极 管 的 型 号国 标 GB249 74 规 定 ：第一部分阿 拉 伯数 字 表示 器 件电 极 数第二部分字 母(汉 拼 )表 示 器件 材 料和 极 性第三部分字 母(汉 拼 )表 示 器件 类 型第四部分阿 拉 伯数 字 表示 器 件序 号第五部分字 母(汉 拼 )表 示规 格 号如 硅 整 流 二 极 管 2 C Z 52 A二极管 N型硅 整流管 序号 规格号 1 2 3 4 5电 极数 器 件 材 料 和 极 性 字 母 表 示 器 件 类 型 用数字表示器件序号 字母表示规格号符号 意 义 符号 意 义 符号 意 义 符 号 意 义23 二极管三极管 ABCDABCDE N型 ,锗 材 料P型 ,锗 材 料N型 ,硅 材 料P型 ,硅 材 料PNP,锗 材 料NPN,锗 材料PNP,硅 材 料NPN,硅 材料 化 合 物 材 料 P VW C Z L S N U K X G 普 通 管微 波 管稳 压 管参 量 管整 流 管整 流 堆遂 道 管阻 尼 管光 电 器 件开 关 管低 频 小 功 率 管 (f3MHZ,PC1W) 高 频 小 功 率 管(f3MHZ,PC1W) D A T Y B J CS BT FH PIN JG 低 频 大 功 率 管(f3MHZ,PC1W) 高 频 大 功 率 管 (f3MHZ,PC1W) 可 控 整 流 器 体 效 应 器 件 雪 崩 管 阶 跃 恢 复 管 场 效 应 管 半 导 体 特 殊 器 件 复 合 管 PIN型 管激 光 器 件 表 1.2.1 半 导 体 器 件 型 号 组 成 部 分 的 符 号 及 其 意 义 二 、 二 极 管 的 主 要 参 数1. IFM 最 大 整 流 电 流 (最 大 正 向 平 均 电 流 )2. URM 最 高 反 向 工 作 电 压 ， 为 U(BR) / 2 3. I R 反 向 电 流 (随 温 度 变 化 ,越 小 单 向 导 电 性 越 好 )ID UDU (BR) I FURM O4. fM 最 高 工 作 频 率 (主 要 取 决 于 PN结 结 电 容 大 小 ) 表 1.2.2 几 种 二 极 管 的 典 型 参 数 参 数型 号 IFM/mA URM/V IR/A fM IFMCj/pF 备 注2AP12AP12 1640 2010 250 250 150 MHz40 MHz 1 1 点 接 触形 锗 管2CZ52A 2CZ52D 100100 25200 100 100 3 kHz3 kHz 面 接 触形 硅 管2CZ56E 2CZ55C 10003000 100300 500 1000 3 kHz3 kHz 应 加 散热 板1N40021N5403 10003000 100300 三 、 二 极 管 管 脚 极 性 及 质 量 的 判 断在 R 100或 R 1 k 档 测 量红 表 笔 是 (表 内 电 源 )负 极 ，黑 表 笔 是 (表 内 电 源 )正 极 。 正 反 向 电 阻 各 测 量 一 次 ， 测 量 时 手 不 要 接 触 引 脚 。(1) 用 指 针 式 万 用 表 检 测 *一 般 硅 管 正 向 电 阻 为 几 千 欧 ，锗 管 正 向 电 阻 为 几 百 欧 ； 反 向 电阻 电 阻 为 几 百 千 欧 。*正 反 向 电 阻 相 差 小 为 劣 质 管 。正 反 向 电 阻 都 是 无 穷 大 或 零则 二 极 管 内 部 断 路 或 短 路 。1k 0 (2) 用 数 字 式 万 用 表 检 测红 表 笔 是 (表 内 电 源 )正 极 ，黑 表 笔 是 (表 内 电 源 )负 极 。2k 20k 200k 2M20M200 在 挡 进 行 测 量 ， 当 PN 结 完 好且 正 偏 时 ， 显 示 值 为 PN 结 两 端 的正 向 压 降 (V)。 反 偏 时 ， 显 示 。 半 导 体 三 极 管(Semiconductor Transistor)1.2.1BJT 的结构1.2.2BJT 的电流分配与放大原理1.2.3BJT 的特性曲线1.2双极型三极管1.2.4BJT 的使用常识 1.2.1 BJT的结构一 、 结 构 、 符 号 和 分 类NNP发 射 极 E基 极 B集 电 极 C 发 射 结集 电 结基 区发 射 区集 电 区emitterbase collectorNPN 型 PPNEB CPNP 型 分 类 ：按 材 料 分 ： 硅 管 、 锗 管按 结 构 分 ： NPN、 PNP按 使 用 频 率 分 ： 低 频 管 、 高 频 管按 功 率 分 ：小 功 率 管 1 WECB ECB BJT 外 形 和 引 脚EBC ECBEBC B ECEBC 内 部条 件 发 射 区 掺 杂 浓 度 高基 区 薄 且 掺 杂 浓 度 低集 电 结 面 积 大 外 部条 件 发 射 结 正 偏 :UC UB UE集 电 结 反 偏 :UC UB 1I E = IC + IB = (1+ ) IB IC = IB UCEUCE = UR = IC RC 电 压 放 大 倍 数 :IOUUAu ICCURI RcVCCIB IERb +UBE +UCEVBB ceb IC例 1.2.1 输 入 电 压 UI = 30 mV, 引 起 IB = 30 A,设 = 40， RC = 1 k， 求 IC、 Au。解 ： IC = IB = 40 30 A = 1.2 mAUO = UCE = IC RC= 1.2 mA 1 k = 1.2 V IOUUAu 40 mV30 V2.1 1.2.3 BJT 的特性曲线一 、 共 发 射 极 输 入 特 性 输 入回 路 输 出回 路常 数 CE)( BEB uufi 0CE u 与 二 极 管 特 性 相 似 iB iEiC BEuBiO 0CE u V 1CE u0CE u V 1CE u 特 性 基 本 重 合 (电 流 分 配 关 系 确 定 )特 性 右 移 (因 集 电 结 开 始 吸 引 电 子 )导 通 电 压 uBE 硅 管 ： (0.6 0.8) V锗 管 ： (0.2 0.3) V 取 0.7 V取 0.2 V +VCCRcC1 C2 RL+Rb+ui + uo+ uBE + uCEiBR b +uBEVCC + VCC Rb 二 、 共 发 射 极 输 出 特 性常 数 B)( CEC iufiiC / mA u CE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321ICEO 水 平 部 分 为 何 略 上 翘 ？ 由 于 uCE增 大 时 ，集 电 结 空 间 电 荷 区 变宽 ， 基 区 变 窄 ， 使 载流 子 在 基 区 复 合 的 机会 减 小 ， 即 电 流 放 大系 数 增 大 ， 称 基 区 宽度 调 制 效 应 。 三 、 PNP型 BJT共 发 射 极 特 性 曲 线输 入 特 性O 0CE u V 1CE u0.1 0.2 0.3 0.4806040 20 iB /A u BE /V 输 出 特 性iC / mA uCE /V80 A60 A40 A20 AIB = 0O 2 4 6 8 4321 RcVCCRb +UBE +UCEVBB ceb例 1.2.2（ 教 材 例 2.1.1 ） 已 知 放 大 电 路 中 三 个 极 的 电 位 分别 为 ： U1 = 4V, U2 = 1.2 V， U3 = 1.4 V， 判 断 BJT类型 、 制 造 材 料 及 电 极 。解 RcVCCRb +UBE +UCEVBB cebNPN管 UC UB UE PNP管 UC UB UE硅 管 ： UBE = 0.7 V ； 锗 管 ： UBE = 0.2 V 本 例 中 ： U1 U3 200 2. 极 间 反 向 饱 和 电 流(1) 集 电 极 基 极 反 向 饱 和 电 流 ICBOICBO VCCAb ce(2) 集 电 极 - 发 射 极 反 向 饱 和 电 流 ICEOI CEO VCCAb ce ICEO =（ 1+ ） ICBO BJT的 主 要 极 限 参 数1. I CM 集 电 极 最 大 允 许 电 流 ， 超 过 时 值 明 显 降 低 。U(BR)CBO 发 射 极 开 路 时 C、 B 极 间 反 向 击 穿 电 压 。2. PCM 集 电 极 最 大 允 许 功 率 损 耗 PC = iC uCE。3. U(BR)CEO 基 极 开 路 时 C、 E 极 间 反 向 击 穿 电 压 。U(BR)EBO 集 电 极 极 开 路 时 E、 B 极 间 反 向 击 穿 电 压 。U(BR)CBO U(BR)CEO U(BR)EBO已 知 : ICM = 20 mA, PCM = 100 mW，U(BR)CEO = 20 V，当 UCE = 10 V ， IC mA当 UCE = 1 V， IC mA当 IC = 2 mA， UCE V 102020iCICM U(BR)CEO uCEPCMOICEO 安全 工 作 区 三 、 BJT 的 选 管 原 则1. 使 用 时 不 能 超 过 极 限 参 数 （ ICM , PCM ,U(BR)CEO ） 。2. 工 作 在 高 频 条 件 下 应 选 用 高 频 或 超 高 频 管 ; 工 作 在 开 关 条 件 下 应 选 用 速 度 足 够 高 的 开 关 管 。3. 要 求 反 向 电 流 小 、 允 许 结 温 高 且 温 变 大 时 ， 选 硅 管 ; 要 求 导 通 电 压 低 时 选 锗 管 。4. 同 型 号 管 ， 优 先 选 用 反 向 电 流 小 的 。 值 不 宜 过 大 ，一 般 以 几 十 一 百 左 右 为 宜 。 （ 进 口 小 功 率 管 较 大 ，如 9013、 9014等 在 200以 上 ） 1.3半导体二极管的基本应用1.3.1 单相桥式整流滤波电路1.3.2 硅高压整流堆简介1.3.3 限幅电路 1.3.1 单相桥式整流滤波电路一 、 单 相 桥 式 整 流D 3 RLD4 D2D1u1 u2 +uoioRLD4D3 D2D1+uo u2u1 输 入 正 半 周1. 工 作 原 理输 入 负 半 周 +uo tO tO tO tO 2 3 2 3Im 22 33uOu2uDiD= iO22U 22U U2 2. 负 载 上 直 流 电 压 UO 和 直 流 电 流 IO 的 计 算)(sin 2 1 0 2O ttdUU 2O 22 UU 29.0 U LOO RUI L29.0 RU3. 二 极 管 参 数 的 计 算二 极 管 平 均 电 流 OD 21II L245.0 RU 二 极 管 最 大 反 向 压 2DRM 2UU 单 相 半 波 单 相 全 波 单 相 桥 式电 路原 理 图输 出 直 流电 压 UO 0.45U2 0.9U2 0.9U2二 极 管 平均 电 流 I D IO 0.5IO 0.5IO最 高 反 压 UDRM优 点 结 构 简 单 输 出 波 形 脉 动 小 输 出 波 形 脉 动 小二 极 管 承 受 反 压 小缺 点 输 出 波 形 脉 动 大输 出 电 压 低 ， 二 极 管 承 受 反 压 高变 压 器 要 求 有 抽 头 需 要 四 只 二 极 管 表 1.3.1 各 种 单 相 整 流 电 路 的 比 较 22U 22U222 U iO+ u2u1 + +uOiO+ u2u1 + +uO iO+ u2u1 + +uOiD1 例 1.3.1 一 单 相 桥 式 整 流 电 路 ， 要 求 UO= 40V， IO= 2A，220V交 流 电 源 ， 试 选 择 整 流 二 极 管 。解 ： 变 压 器 副 边 电 压 有 效 值 为OO2 1.1 .90 UUU 44.4VV 401.1 二 极 管 承 受 最 高 反 压 为 2DRM 2UU V 62.8V 4.442 二 极 管 的 平 均 电 流 为OD 21II A1 A221 可 选 择 2CZ56C URM = 100 VIFM = 3 A 二 、 硅 整 流 组 合 管外 形 表 1.4.2 几 种 硅 整 流 组 合 管 的 典 型 参 数 参 数型 号 IFM/A UDRM/V IR/A UF/VQL2 0.05 251000 10 1.2QL2 0.2QL3 0.5QL4 5 20 io + uo= uc RLD1D4D3 D2 +u1. 电 容 滤 波V 导 通 时 给 C 充 电 ， V 截 止 时 C 向 RL 放 电 ；（ 1） 工 作 原 理滤 波 后 uo 的 波 形 变 得 平 缓 ， 平 均 值 提 高 。电 容充 电 电 容放 电C三 、 滤 波 电 路 RC 越 大 UO 越 大（ 2） 波 形 及 参 数 计 算2O 2U U 当 RL = 时 ： O tuO 222U当 RL 为 有 限 值 时 ： 2O2 29.0 UUU RL = 输 入 交流 电 压的 周 期当 满 足 ： 2)53(Ld TCR UO = (1.1 1.2) U2LOO RUI LO)2.11.1( RU L2LOD 2)2.11.1(2 RURUI I2 = (1.5 2) IO变 压 器 副 边 绕组 电 流 有 效 值 （ 3） 输 出 特 性OUO22U IO2 9.0 U 输 出 电 压 随 输 出电 流 的 增 大 而 明 显 降低 ， 带 负 载 能 力 差 。 一 般 用 于 负 载 电流 较 小 且 变 化 不 大 的场 合 。电 容 滤 波 ：优 点 ： 电 路 简 单 ， 输 出 直 流 电 压 较 高 ， 纹 波 较 小 。缺 点 ： 带 负 载 能 力 差 。 例 1.3.2要 求 直 流 输 出 电 压 UO = 24 V， IO= 120 mA， 220V的 交流 电 源 频 率 f = 50 Hz， 采 用 单 相 桥 式 整 流 电 容 滤 波 ， 选 择 元 件 。 解 1. 电 源 变 压 器 参 数 计 算 V 202.1242.1O2 UU变 压 器 变 比 ： 11V 20 V 22021 UUK变 压 器 副 边 电 流 ： I2= 2IO= 2120 mA= 240 mA2. 整 流 二 极 管 选 择二 极 管 平 均 电 流 ： mA 06mA 2012121 OD II承 受 最 高 反 压 ： V 2.282 2DRM UU 2CZ53B:IF = 0.3 AURM = 50 V硅 堆 QL3:0.2 A, 50 V3. 选 滤 波 电 容 s 04.050/122 L TCR取L2RTC OO/2 IU T F 200 40 s 0.04 电 解 电 容 :200 F耐 压 50 V 2. 电 感 滤 波 io + uo RLD1D4D3 D2+u2+u1 L整 流 后 的 输 出 电 压 ： 直 流 分 量 被 电 感 L 短 路交 流 分 量 主 要 降 在 L 上优 点 ： 频 率 越 高 ， L 越 大 ， RL越 小 ， 滤 波 效 果 越 好 。缺 点 ： 电 感 铁 心 笨 重 、 体 积 大 。适 用 于 负 载 电 流 较 大 且 负 载 变 化 大 的 场 合 。 2. 复 式 滤 波复 式滤 波 型 型 RCLCLC 表 1.4.3 各 种 滤 波 器 的 比 较类 型 电 容 滤 波 电 感 滤 波 RC - 型 LC - 型 LC - 型UO 1.2 UO 1.2 UO 1.2 UO 1.2 UO 0.9 UO二 极 管冲 击 电 流 大 小 大 大 小带 载 能 力 差 强 差 差 强适 用 场 合 小 电 流 大 电 流 小 电 流 小 电 流 大 /小 电 流其 它 特 点 电 路简 单 电 感 笨 重成 本 高 脉 动 成 分减 小 ， 但 R 上 有 直流 压 降 脉 动 成 分减 小 ， 但电 感 笨 重成 本 高 脉 动 成 分减 小 ， 适应 性 较 强 ，但 有 电 感 1. 结 构 多 个 高 压 硅 整 流 二 极 管 串 联 后 封 装 而 成2. 外 形 DH262CGL 2CL513. 用 途 要 求 承 受 高 反 压 的 场 合 ,如 静 电 喷 漆 、 除 尘 等表 1.4.4 几 种 高 压 硅 堆 的 主 要 参 数 参 数型 号 IFM/mA URM/V UF/V IR/A TjM/ C2CG1020 2 10 20 20 40 2 1002DGL1A 5 12 30 20 50 10 1251.3.2 硅高压整流堆 (高压硅堆) 简介 4. 倍 压 整 流 电 路 22U 222 U 222 Uu2 负 半 周 ， D2导 通 , C2充 电 至 222 Uu2 再 次 正 半 周 ， D1 ,D3导 通 , C1充 电 至 ,C3充 电 至22U 222 Uu2再 次 负 半 周 ， D2 ,D4导 通 , C2充 电 至 ,C4充 电 至222 U 222 Uu2 正 半 周 ， D1导 通 , C1充 电 至 22U 222 U223 U 224 U倍 压 整 流 电 路只 适 于 负 载 电流 很 小 的 场 合 D1 D2ui uORUC1 UC21.3.3 限 幅 电 路 ui 正 半 周 :ui UC1时 : uO = UC1D1 导 通 D2截 止ui 负 半 周 :| ui | UC2时 :D2 导 通 D1 截 止 uO = UC2O tuOO tuiUC1UC2UC1U C2 1.4特殊二极管1.5.1稳压管1.5.2变容二极管1.5.3光电器件 1.4.1 稳压管一 、 硅 稳 压 管 及 其 伏 安 特 性符 号 工 作 条 件 ： 反 向 击 穿a k特 性 I UOUZ I ZminIZMUZIZ IZ+ + 特 点 ：* 正 向 特 性 与 普 通 二 极 相 同* 反 向 击 穿 特 性 较 陡* 反 向 击 穿 电 压 几 几 十 V， 在 允 许 范 围 内 为 电 击 穿 二 、 主 要 参 数 1. 稳 定 电 压 UZ 流 过 规 定 电 流 时 稳 压 管 两 端 的 反 向 电 压 值 。2. 稳 定 电 流 IZ 越 大 稳 压 效 果 越 好 ， 小 于 Imin 时 不 稳 压 。3. 最 大 工 作 电 流 IZM 最 大 耗 散 功 率 PZMP ZM = UZ IZM4. 动 态 电 阻 r ZrZ = UZ / IZ 越 小 稳 压 效 果 越 好 。几 几 十 I UOUZ IZminIZMUZIZ IZ 5. 稳 定 电 压 温 度 系 数 CT %100ZZTV TUUC一 般 ，UZ 4 V， CTV 7 V， CTV 0 (为 雪 崩 击 穿 )具 有 正 温 度 系 数 ；4 V UZ 7 V， CTV 很 小 。表 1.4.1 几 种 硅 半 导 体 稳 压 二 极 管 的 主 要 参 数 参 数型 号 U Z / V IZ / mA IZM / mA rZ / CTV/ (%/ C) PZM/ W2CW552CW712DW7A* 6.2 7.535 405.8 6.6 10310 33630 15 100 25 0.06 0.10 0.05 0.250.250.25 具 有 温 度 补 偿 的 2DW系 列1 23正 温 度系 数 负 温 度系 数 2DW1 2 3 对 应正 极三 、 使 用 稳 压 管 注 意 事 项1. 必 须 工 作 在 反 向 偏 置 (利 用 正 向 特 性 稳 压 除 外 )。2. 工 作 电 流 应 在 IZ 和 IZM之 间 。3. 串 联 使 用 时 ， 稳 压 值 等 于 各 管 稳 压 值 之 和 。 不 能 并 联 使 用 ， 以 免 因 不 同 管 子 稳 压 值 的 差 异 造成 电 流 分 配 不 均 匀 ， 引 起 管 子 过 载 损 坏 。 例 1.4.1已 知 UZ1 = 8 V， UZ2 = 6 V ， ui = 12sin t V ， 画 uO波 形 。 解u i 正 半 波 ， DZ1反 偏 ， DZ2正 偏当 ui UZ1+ UF2 = 8.7 V时 ， DZ1反 向 击 穿 ， DZ2正 向 导 通ui 负 半 波 ， DZ1正 偏 ， DZ2反 偏当 | ui | UF1+UZ2 = 6.7 V时 ， DZ2反 向 击 穿 ， DZ1正 向 导 通 三 、 使 用 注 意 事 项1. 稳 压 时 必 须 反 向 偏 置 ；2. 必 须 串 接 限 流 电 阻 ， 以 保 证 IZ I IZM。3. 反 向 击 穿 电 压 较 普 通 二 极 管 小 ， 几 几 十 V。4. 串 联 使 用 时 稳 压 值 为 各 管 稳 压 值 之 和 ； 不 能并 联 使 用 ， 以 免 因 电 流 分 配 不 均 引 起 过 载 使管 子 损 坏 。 1.4.2 变容二极管符 号 工 作 条 件 ： 反 向 偏 置特 性 特 点 ：* 反 偏 时 ， 势 垒 电 容 随 外 加 电 压 升 高 而 降 低 ， 可 作 为 压 控 可 变 电 容 。* 电 容 量 较 小 ， 几 十 几 百 pF 。 * 最 大 与 最 小 电 容 比 为 5 : 1。用 途 ：* 高 频 电 路 中 自 动 调 谐 、 调 频 、 调 相 等 。 1.4.3 光电器件一 、 光 电 (光 敏 )二 极 管1 符 号 和 特 性 UIO暗 电 流E = 200 lxE = 400 lx工 作 条 件 ： 反 向 偏 置2. 结 构 和 工 作 原 理入射光玻 璃 透 镜管 芯 管 壳电 极 引 线无 光 照 时 ， 暗 电 流 小 ， 反 向 电阻 高 达 几 十 兆 欧 。光 照 时 ， 产 生 光 生 载 流 子 从 而形 成 光 电 流 ， 光 电 流 随 光 照 强弱 变 化 ， 反 向 电 阻 降 为 几 千 欧 几 十 千 欧 。 二 、 发 光 二 极 管 LED (Light Emitting Diode)1. 符 号 和 特 性工 作 条 件 ： 正 向 偏 置一 般 工 作 电 流 几 十 mA， 导 通 电 压 (1 2.5 ) V2. 主 要 参 数电 学 参 数 ： I FM ， U(BR) ， IR光 学 参 数 ： 峰 值 波 长 P， 亮 度 L， 光 通 量 发 光 类 型 ： 可 见 光 ： 红 、 黄 、 绿不 可 见 光 ： 红 外 光符号u /Vi /mAO 2特性材 料 ： 砷 化 镓 ， 磷 化 镓 等 4. 特 点体 积 小 、 发 光 均 匀 稳 定 、 亮 度 较 高 、 响 应 快 、 寿 命 长工 作 电 压 UF低 (约 2 V)， 工 作 电 流 小 IF (可 取 10 mA)5. 应 用显 示 、 光 电 传 输 系 统 、 与 光 电 管 构 成 光 电 耦 合 器 件发 射 电 路 接收电路光 缆 5. 驱 动 电 路 RUC LEDIF uc R D IFLED直 流 驱 动 电 路 交 流 驱 动 电 路限 流 电 阻 的 选 择 ：1. 设 定 工 作 电 压 ： 如 2 V （ LED正 向 电 压 1 2.5 V）2. 设 定 工 作 电 流 ： 如 10 mA （ 10 30 mA )3. 根 据 欧 姆 定 律 求 电 阻 ： R = (U C UF)/ IF(R 要 选 择 标 称 值 )普 通 二 极 管 、 稳 压 管 限 流 电 阻 的 选 择 也 参 照 此 法 避 免 LED承受 高 反 压 三 、 激 光 二 极 管1. 物 理 结 构 在 发 光 二 极 管 的 PN结 间 安 置 一 层 具 有 光 活 性 的 半 导 体 ，其 端 面 经 抛 光 后 具 有 部 分 反 射 功 能 ， 形 成 一 光 谐 振 腔 ， 在 正向 偏 置 条 件 下 ， LED结 发 出 光 并 与 光 谐 振 腔 相 互 作 用 ， 进 一步 激 励 从 PN结 发 射 的 单 波 长 红 外 光 。 N型P型 光 活 性半 导 体抛 光 面 激 光2. 应 用远 距 离 光 纤 通 信 的 光 源 、 计 算 机 光 驱 、 激 光 打 印 机 打 印 头 等 。