清华模电数电课件第3讲半导体二极管.ppt

第三讲半导体二极管 一 二极管的组成 二 二极管的伏安特性及电流方程 三 二极管的等效电路 四 二极管的主要参数 五 稳压二极管 一 二极管的组成 将PN结封装 引出两个电极 就构成了二极管 点接触型 结面积小 结电容小故结允许的电流小最高工作频率高 面接触型 结面积大 结电容大故结允许的电流大最高工作频率低 平面型 结面积可小 可大小的工作频率高大的结允许的电流大 二 二极管的伏安特性及电流方程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 温度的电压当量 从二极管的伏安特性可以反映出 1 单向导电性 2 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 三 二极管的等效电路1 将伏安特性折线化 理想二极管 近似分析中最常用 理想开关导通时UD 0截止时IS 0 导通时UD Uon截止时IS 0 导通时i与u成线性关系 应根据不同情况选择不同的等效电路 三 二极管的等效电路 Q越高 rd越小 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 ui 0时直流电源作用 小信号作用 静态电流 2 微变等效电路 四 二极管的主要参数 最大整流电流IF 最大平均值最大反向工作电压UR 最大瞬时值反向电流IR 即IS最高工作频率fM 因PN结有电容效应 结电容为扩散电容 Cd 与势垒电容 Cb 之和 扩散路程中电荷的积累与释放 空间电荷区宽窄的变化有电荷的积累与释放 五 稳压二极管 1 伏安特性 进入稳压区的最小电流 不至于损坏的最大电流 由一个PN结组成 反向击穿后在一定的电流范围内端电压基本不变 为稳定电压 2 主要参数 稳定电压UZ 稳定电流IZ 最大功耗PZM IZMUZ 动态电阻rz UZ IZ 六 其它类型二极管 一 发光二极管发光二极管包括可见光 不可见光 激光等不同的类型 这里只对可见光发光二极管做一简单介绍发光二极管的发光颜色决定于所用材料 目前有红 绿 黄 橙等色 可以制成各种形状 如长方型 圆形 见图 a 所示 等 图 b 所示为发光二极管的符号 图1 2 12发光二极管 二 光电二极管 光电二极管是远红外线接受管 是一种光能与电能进行转换的器件 它的几种常见外形如图1 2 13 a 所示 符号见图 b 图1 2 14 a 所示为光电二极管的伏安特性 在无光照时 与普通二极管一样 具有单向导电性 有光照时 特性曲线下移 它们分布在第三 四象限内 图1 2 13光电二极管的外形和符号 图1 2 14光电二极管的伏安特性 特性曲线在第四象限时呈光电池特性 图 b c d 所示分别是光电二极管工作在特性曲线的第一 三 四象限时原理电路 除上述特殊二极管外 还有利用PN结势垒电容制成的变容二极管 例 1 2 3 见右图 图1 2 15例图1 2 3电路图 讨论1判断电路中二极管的工作状态 求解输出电压 判断二极管工作状态的方法 讨论2电路如图所示 已知ui 5sin t V 二极管导通电压UD 0 7V 试画出ui与uO的波形 并标出幅值