12半导体二极管

1.2,半导体二极管,几种常见结构,稳压二极管,等效电路,主要参数,下一页,返 回,一、几种常见结构,二极管的类型,从材料分：,硅二极管和锗二极管,从管子的结构分：,点接触型二极管，,工作电流小，可在高频下工作，,适用于检波和小功率的整流电路。,面接触型二极管,，,工作电流大，只能在较低频率下工作，,可用于整流。,平面型二极管,，,结面积小的在数字电路中作为开关管,结面积大的可用于大功率整流,阳极从,P,区引出，阴极从,N,区引出,对应,N,区,对应,P,区,图,1.2.4,二极管符号,阳极,anode,阴极,cathode,下一页,上一页,返 回,正向特性,死区电压,Is,U,BR,30,20,10,I/mA,U/V,0.5 1.0 1.5,20 10,2,4,-I/,O,反向特性,+,-,U,I,下一页,上一页,动画演示,二、二极管的伏安特性,返 回,当正向电压超过死区电压后,二极管导通,电流与电压关系近似指数关系。,硅二极管为,0.7V,左右,锗二极管为,0.2V,左右,死区电压,正向特性,0.5 1.0 1.5,10,20,30,U/V,I/mA,O,二极管正向特性曲线,硅二极管为,0.5V,左右,锗二极管为,0.1V,左右,死区电压：,导通压降：,1.,正向特性,下一页,上一页,返 回,反偏时，反向电流值很小，,反向电阻很大，,反向电压超过,U,BR,则被击穿,2,4,-I/,I,/mA,U,/V,20 10,I,S,反向特性,U,BR,结论：,二极管具有单向导电性，正向导通，反向截止。,反向饱和电流,反向击穿电压,2.,反向特性,下一页,上一页,返 回,二极管方程,若,|U|,U,T,则,I,-,I,S,若,U,U,T,则,I,I,S,e,U,/,U,T,式中：,I,S,为反向饱和电流,U,T,是温度电压当量，,常温下,U,T,近似为,26mV,I,=,I,S,（,e,U,/,U,T,- 1,）,下一页,上一页,Is,U,BR,I/mA,U/V,-I/,O,返 回,三、 二极管的主要参数,最大整流电流,I,F,二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流,最高反向工作电压,U,R,二极管工作时允许外加的最大反向电压,反向电流,I,R,二极管二极管未击穿时的反向电流,最高工作频率,f,M,二极管工作的上限频率,下一页,上一页,返 回,下一页,上一页,四、二极管的等效电路,+,-,R,L,i,+,-,-,+,V,CC,v,+,-,V,ON,r,D,+,-,V,ON,O,i,v,V,ON,O,i,v,V,ON,V,CC,和,R,L,都很小时,V,ON,和,r,D,不能忽略,O,i,v,与,V,CC,和,R,L,相比,V,ON,不能忽略,r,D,可以忽略,与,V,CC,和,R,L,相比,V,ON,和,r,D,均可忽略,返 回,二极管的应用,1.,整流,U,i,=,U,m,sin,t,画出,u,o,和,u,D,的波形,VD,R,+,-,+,-,u,i,u,o,+,-,u,D,i,o,U,m,t,u,o,0,t,u,D,0,u,i,0,时二极管导通,u,o,=,u,i,u,D,=,0,u,i,0,时二极管截止,u,D,=,u,i,u,o,=,0,-U,m,i,o,U,m,t,u,i,0,下一页,上一页,返 回,2.,开关,E,VD,E,S,E,VD,E,S,正向偏置，相当于开关闭合,反向偏置，相当于开关断开,下一页,上一页,返 回,是一种面接触型二极管，与二极管不同之处：,1.,采用特殊工艺，击穿状态不致损坏；,2.,击穿是可逆的。,U,I,+,-,I,U,O,稳压管的伏安特性和符号,U,I,值很小,有稳压特性,N,区,P,区,下一页,上一页,五、稳压二极管,返 回,1.,稳定电压,U,Z,，稳压管工作在反向击穿区时的工作电压,2.,稳定电流,I,z,，稳压管正常工作时的参考电流,3.,动态内阻,r,z,，稳压管两端电压和电流的变化量之比,r,z,=,U,/,I,4.,电压的温度系数,，稳压管电流不变时，环境温度对,稳定电压的影响,5.,额定功耗,P,ZM,，稳定电压,U,Z,与最大稳定电流,I,ZM,的乘积,下一页,上一页,主要参数,返 回,使用稳压管组成稳压电路时的注意事项：,U,o,R,L,VD,Z,R,U,i,I,R,I,o,I,Z,+,+,-,-,稳压管电路,稳压管必须工作在反向击穿区,稳压管应与负载,R,L,并联,必须限制流过稳压管的电流,I,Z,下一页,上一页,返 回,已知,U,Imax,=,15V,，,U,Imin,= 10V,I,Zmax,= 50mA,，,I,Zmin,= 5mA,R,Lmax,= 1K,，,R,Lmin,= 600,U,Z,= 6V,对应,U,Z,= 0.3V,求,r,Z,，,选择限流电阻,R,R,L,VD,Z,R,U,I,I,R,I,o,I,Z,+,+,-,-,U,O,+,-,U,Z,下一页,上一页,举例,1,：,返 回,解：,I,Z,=,I,R,-,I,o,=,U,I,-,U,Z,R,L,VD,Z,R,U,I,I,R,I,o,I,Z,+,+,-,-,U,O,+,-,U,Z,R,-,U,Z,R,L,I,Zmax,U,Imax,-,U,Z,R,-,U,Z,R,Lmax,I,Zmin,U,Imin,-,U,Z,R,-,U,Z,R,Lmin,R,15,-,6,50,+,6,1,=,160,r,Z,=,I,Z,U,Z,=,6.7,R,10,-,6,5,+,6,0.6,=,267,下一页,上一页,返 回,+,-,VD,1,VD,2,U,+,-,U,+,-,U,+,-,U,VD,1,VD,2,VD,1,VD,2,VD,1,VD,2,有两个稳压管,VD,1,和,VD,2,，它们的稳压值为,U,Z1,=,6V,，,U,Z2,=,8V,，,正向导通压降均为,U,D,=,0.6,V,，将它们串联可得到几种稳压值,U,=,U,D,+,U,D,= 1.2V,U,=,U,Z1,+,U,D,= 6.6V,U,=,U,Z1,+,U,Z2,= 14V,U,=,U,D,+,U,Z2,= 8.6V,上一页,举例,2,：,返 回,