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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3.1,二极管,1,个,PN,结(,4,学时),3.3,场效应管,3.2,三极管,2,个,PN,结,3.4,各种放大器件电路性能比较,第,3,讲 常用半导体器件,3.1 二极管1个PN结(4学时)3.3 场效应管3.2,3.1,二极管,一、,二极管的结构,二、,二极管的,V-I,特性,三、,二极管的主要参数,四、,二极管基本电路及分析方法,五、,特殊二极管,3.1 二极管 一、二极管的结构 二、二极管的V-I特,一、,二极管的结构,二极管按结构分:,点接触型,面接触型,在,PN,结上加上引线和封装,就成为一个二极管。,一、二极管的结构 二极管按结构分:在PN结上加上引线,(1),点接触型二极管,(a),点接触型,二极管的结构示意图,PN,结面积小,结电容小,适用于高频和数字电路。,150MHz,反向电压、电流大时容易坏,只能流小电流。,16mA,(1)点接触型二极管(a)点接触型 二极管的结构示意图PN,(,a,)面接触型,(2),面接触型二极管,(b),面接触型,PN,结面积大,结电容大,工作频率低,适用于整流电路。,3kHz,可承受较大的反向电压、电流。,400mA,(a)面接触型(2)面接触型二极管(b)面接触型PN结面积,(3),平面型二极管,通过扩散工艺形成,PN,结面积可大可小,(3)平面型二极管通过扩散工艺形成PN结面积可大可小,(,b,)集成电路中的平面型 (,c,)代表符号,(b)集成电路中的平面型 (c)代表符号,锗二极管,2AP15,的,V,-,I,特性,硅二极管,2CP10,的,V,-,I,特性,1,、单向导电特性,二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。,开启电压,反向饱和电流,击穿电压,正向特性为指数曲线,反向特性为横轴的平行线,二、,二极管的,V-I,特性,(,伏安特性,),锗二极管2AP15的V-I 特性硅二极管2CP10的V-I,2,、,V-I,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,I,S,,,U,(BR),T,()正向特性左移,,反向特性下移,增大,1,倍,/10,2、V-I特性受温度影响T()在电流不变情况下管压降u,最大整流电流,I,F,是一个平均电流,通常是正弦波半波的平均值,反向击穿电压,V,BR,反向电流,I,R,描述二极管单向导电性强弱的参数,小功率管小,大功率管大;,正向压降,V,th,或 开启电压,或 门坎电压,模型分析时常用到,极间电容,C,d,(,C,B,、,C,D,),对工作频率有较大影响,end,三、,二极管的主要参数,最大整流电流IF 是一个平均电流,通常是正弦波半波的平均,1,)图解法,四、,二极管,分析方法,及基本电路,例,3.4.1,电路如图所示,已知二极管的,V,-,I,特性曲线、电源,V,DD,和电阻,R,,求二极管两端电压,v,D,和流过二极管的电流,i,D,。,图解法,和,等效模型法,1)图解法 四、二极管分析方法及基本电路例3.4.1 电,解:由电路的,KVL,方程,,可得,即,斜率为,-1/,R,的直线,,负载线,Q,的坐标值(,V,D,,,I,D,)即为所求。,Q,点称为电路的,工作点,图解分析法则较简单,但前提条件是已知二极管的,V,-,I,特性曲线。,解:由电路的KVL方程,即 斜率为-1/R的直线,负载线 Q,2,)等效模型法(二极管,V,-,I,特性的建模),将指数模型 分段线性化,得到二极管特性的等效模型。,(,3,)折线模型,(,1,)理想模型,(,2,)恒压降模型,2)等效模型法(二极管V-I 特性的建模)将指数模型,(,1,)理想模型,等价于一个开关,(,a,),V,-,I,特性 (,b,)代表符号 (,c,)正向偏置时的电路模型 (,d,)反向偏置时的电路模型,(1)理想模型等价于一个开关(a)V-I特性 (b,(,3,)折线模型,(,a,),V,-,I,特性 (,b,)电路模型,(,2,)恒压降模型,等效于一个电池,(,a,),V,-,I,特性 (,b,)电路模型,(3)折线模型(a)V-I特性 (b)电路模型(2)恒压,(,a,)简单二极管电路 (,b,)习惯画法,理想模型,当,V,DD,=10V,时,,例,1,:设简单硅二极管基本电路如图(,a,)所示,图(,b,)是它的习惯画法。对于,V,DD,=10V,和,V,DD,=1V,时,分别采用理想模型、恒压降模型、折线模型计算电路的,I,D,和,V,D,。,R,=10k,(a)简单二极管电路 (b)习惯画法 理想模型 当VDD,恒压模型,(硅二极管典型值),折线模型,(硅二极管典型值),设,恒压模型(硅二极管典型值)折线模型(硅二极管典型值)设,前,3,种是静态模型,根据实际问题选取合适的等效电路。,电源电压,管压降 恒压模型较理想;,电源电压较低时,折线模型较理想;,前3种是静态模型,根据实际问题选取合适的等效电路。电源电压,(,4,)小信号模型(微变等效电路),当二极管在静态基础上有一动态信号作用时,则可将二极管等效为一个电阻,称为动态电阻,也就是微变等效电路。,(4)小信号模型(微变等效电路)当二极管在静态基础上,过,Q,点的切线,可以等效成一个微变电阻,即,根据,得,Q,点处的微变电导,则,常温下(,T,=300K,),(,a,),V,-,I,特性 (,b,)电路模型,特别注意:,小信号模型中的微变电阻,r,d,与静态工作点,Q,有关。,该模型用于二极管处于正向偏置条件下,且,v,D,V,T,。,过Q点的切线可以等效成一个微变电阻即根据得Q,end,例,2,:图示电路中,,V,DD,=5V,,,R,=5k,,恒压降模型的,V,D,=0.7V,,,v,s,=0.1sin,w,t,V,。(,1,)求输出电压,v,O,的交流量和总量;(,2,)绘出,v,O,的波形。,end例2:图示电路中,VDD=5V,R=5k,恒,直流通路、交流通路、静态、动态等概念,在放大电路的分析中非常重要。,直流通路、交流通路、静态、动态等概念,在放,(,1,)整流电路,(,a,)电路图 (,b,),v,s,和,v,o,的波形,理想模型,四、,二极管分析方法及,基本电路,(1)整流电路(a)电路图 (b)v,(,2,)限幅电路,电路如图,,R,=1k,,,V,REF,=3V,,二极管为硅二极管。分别用理想模型和恒压降模型求解,当,v,I,=6sin,t,V,时,绘出相应的输出电压,v,O,的波形。,理想模型,(2)限幅电路 电路如图,R=1k,VRE,恒压降模型,恒压降模型,(,3,)开关电路,电路如图所示,利用理想模型求解:当,v,11,和,v,12,为,0V,或,5V,时,不同组合情况下的输出电压,v,o,v,11,v,12,v,11,v,12,D,1,D,2,v,o,0V,0V,导通,导通,0V,0V,5V,导通,截止,0V,5V,0V,截止,导通,0V,5V,5V,截止,截止,5V,(3)开关电路电路如图所示,利用理想模型求解:当 v11和v,五、特殊二极管,齐纳二极管,(,稳压二极管,),变容二极管,肖特基二极管,光电二极管,发光二极管,激光二极管,光电子器件,五、特殊二极管齐纳二极管(稳压二极管)光电子器件,利用二极管,反向击穿,特性实现稳压。,电流变化,电压不变。,稳压二极管稳压时工作在反向电击穿状态。,1,、齐纳二极管,(,稳压二极管,),利用二极管反向击穿特性实现稳压。1、齐纳二极管(稳压二极管,(,1,)稳定特性分析,稳定电压,V,Z,动态电阻,r,Z,在规定的稳压管反向工作电流,I,Z,下,所对应的反向工作电压。,r,Z,=,V,Z,/,I,Z,进入稳压区的最小电流,I,Zmin,不至于损坏的最大电流,I,Zmax,(1)稳定特性分析稳定电压VZ动态电阻rZ 在,(,2,)等效模型,(2)等效模型,(,3,)齐纳二极管应用电路分析,若稳压管的电流太小则不稳压,若稳压管的电流太大则会因功耗过大而损坏,因而稳压管电路中必需有限制稳压管电流的限流电阻!,例:如图所示,(3)齐纳二极管应用电路分析若稳压管的电流太小则不稳压,若稳,(,a,)符号 (,b,)结电容与电压的关系(纵坐标为对数刻度),结电容随反向电压的增加而减小,普遍用于高频技术中。,2,、变容二极管,(a)符号 (b)结电容与电压的关系(纵坐标为对数刻度,(,a,)符号 (,b,)正向,V,-,I,特性,1,、制作原理不同;,2,、电容效应非常小;,3,、门坎电压和正向压降很小;,4,、反向击穿电压较小;,3,、肖特基二极管,(a)符号 (b)正向V-I特性1、制作原理不同,(1),光电二极管,将光信号转换为电信号,(,a,)符号 (,b,)电路模型 (,c,)特性曲线,4,、光电子器件,反向电流与照度成正比,(1)光电二极管将光信号转换为电信号(a)符号,(2)发光二极管,将电信号转换为光信号,符号,光电传输系统,(2)发光二极管将电信号转换为光信号 符号光电传输系统,(3),激光二极管,产生相干的单色光信号,将电信号转换为光信号,(,a,)物理结构 (,b,)符号,(3)激光二极管产生相干的单色光信号(a)物理结构,
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