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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,*,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,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,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。,(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,（,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,(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,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,）,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,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,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,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。,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,（,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,（,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,（,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,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；,（,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。,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,。,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。,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。,（,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,（,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,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,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,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,),（,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,（,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,（,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,）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,(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,(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,
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