電子技術(shù)基礎(chǔ)--第一章--半導(dǎo)體二極管及其基本電路

1、電子技術(shù)基礎(chǔ)電工電子中心李月喬51971619答疑地點(diǎn)：教5樓D321課程郵箱 密碼：dianzi要求要求2 2、認(rèn)真聽講，課后復(fù)習(xí)，課前預(yù)習(xí)。、認(rèn)真聽講，課后復(fù)習(xí)，課前預(yù)習(xí)。1 1、保證出勤，課堂有序。、保證出勤，課堂有序。3 3、獨(dú)立完成作業(yè)，按時(shí)交作業(yè)，即時(shí)改錯(cuò)。、獨(dú)立完成作業(yè)，按時(shí)交作業(yè)，即時(shí)改錯(cuò)。4 4、多提問，有疑難即時(shí)解決。、多提問，有疑難即時(shí)解決。5 5、多交流，互相促進(jìn)。、多交流，互相促進(jìn)。本課程本課程與電路與電路 聯(lián)系緊密。聯(lián)系緊密。復(fù)習(xí)電路復(fù)習(xí)電路 中參考方向、歐姆定律、中參考方向、歐姆定律、KCL、KVL。第一章第一章 半導(dǎo)體二極管及其基本半導(dǎo)體二極管及其基本電路電路第

2、一節(jié) 半導(dǎo)體的基本知識(shí)第一節(jié)第一節(jié) 半導(dǎo)體的基本知識(shí)半導(dǎo)體的基本知識(shí) 一、半導(dǎo)體硅、鍺的原子結(jié)構(gòu)與共價(jià)鍵一、半導(dǎo)體硅、鍺的原子結(jié)構(gòu)與共價(jià)鍵 二、半導(dǎo)體導(dǎo)電的兩個(gè)方面二、半導(dǎo)體導(dǎo)電的兩個(gè)方面 三、空穴三、空穴 四、本征半導(dǎo)體的特性四、本征半導(dǎo)體的特性 五、雜質(zhì)半導(dǎo)體五、雜質(zhì)半導(dǎo)體自然界物質(zhì)按導(dǎo)電能力分類： 導(dǎo)體：導(dǎo)電能力最強(qiáng)，電解液，碳，金屬，金屬元素價(jià)電子數(shù)少于4個(gè) 絕緣體：導(dǎo)電能力最弱，橡膠，石英，價(jià)電子數(shù)8個(gè) 半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于二者之間，價(jià)電子數(shù)4個(gè)常用的半導(dǎo)體材料有：常用的半導(dǎo)體材料有： 元素半導(dǎo)體：硅（元素半導(dǎo)體：硅（SiSi）、鍺（）、鍺（GeGe） 化合物半導(dǎo)體：砷化鎵（化合物半

3、導(dǎo)體：砷化鎵（GaAsGaAs）半導(dǎo)體材料硅（半導(dǎo)體材料硅（Si ）鍺（）鍺（ Ge）的原子結(jié)構(gòu)與共價(jià)鍵）的原子結(jié)構(gòu)與共價(jià)鍵外層電子（價(jià)電子）數(shù)4個(gè)，價(jià)電子受原子核的束縛力最小，決定其化學(xué)性質(zhì)本征半導(dǎo)體、空穴、及其導(dǎo)電作用本征半導(dǎo)體、空穴、及其導(dǎo)電作用本征半導(dǎo)體：完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。 純度：純度：99.9999999%，“九個(gè)九個(gè)9” 它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。T=0K 且無外界激發(fā)，只有束縛電子，沒有自由電子，本征半導(dǎo)體相當(dāng)于絕緣體T=300K，本征激發(fā)，少量束縛電子擺脫共價(jià)鍵成為自由電子共價(jià)鍵內(nèi)的電子共價(jià)鍵內(nèi)的電子稱

4、為稱為束縛電子束縛電子掙脫原子核束縛的電子掙脫原子核束縛的電子稱為稱為自由電子自由電子二、半導(dǎo)體導(dǎo)電的兩個(gè)方面 自由電子的運(yùn)動(dòng) 束縛電子的運(yùn)動(dòng)與金屬導(dǎo)電相比，金屬導(dǎo)電只有自由電子的運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榻饘贈(zèng)]有共價(jià)鍵，而半導(dǎo)體有共價(jià)鍵,所以有兩個(gè)方面三、空穴直接描述束縛電子的運(yùn)動(dòng)不太方便用我們假想的（自然界不存在的）、帶正電的、與束縛電子反方向運(yùn)動(dòng)的那么一種粒子來描述束縛電子的運(yùn)動(dòng)比較方便，這種粒子起名叫做“空穴”半導(dǎo)體中的載流子半導(dǎo)體中的載流子 自由電子 空穴本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴成對(duì)出現(xiàn)四、本征半導(dǎo)體的特性四、本征半導(dǎo)體的特性（1）熱敏特性（2）光敏特性（3）攙雜特性三種方式都可使本征半導(dǎo)體中的

5、載流子數(shù)目增加，導(dǎo)電能力增強(qiáng)，但是并不是當(dāng)做導(dǎo)體來使用，因?yàn)榕c導(dǎo)體相比，導(dǎo)電能力還差得遠(yuǎn)。雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體。摻雜后半導(dǎo)體的導(dǎo)電率大為提高摻雜后半導(dǎo)體的導(dǎo)電率大為提高摻入三價(jià)元素，如摻入三價(jià)元素，如B形成形成P型半導(dǎo)體，也稱空穴型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體，也稱空穴型半導(dǎo)體摻入五價(jià)元素，如摻入五價(jià)元素，如P形成形成N型半導(dǎo)體，也稱電子型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體，也稱電子型半導(dǎo)體五、雜質(zhì)半導(dǎo)體五、雜質(zhì)半導(dǎo)體 （一）一） N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)元素如在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)元素如P自由電子是多子自由電子是多子（雜質(zhì)、熱激發(fā)）（雜質(zhì)、熱激發(fā)）空穴是少子空穴是少子

6、 （熱激發(fā)）（熱激發(fā)） 由于五價(jià)元素很容易貢獻(xiàn)電由于五價(jià)元素很容易貢獻(xiàn)電子，因此將其稱為子，因此將其稱為施主雜質(zhì)。施主雜質(zhì)。施主雜質(zhì)因提供自由電子而施主雜質(zhì)因提供自由電子而帶正電荷成為帶正電荷成為正離子正離子 （二）二）P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)元素如在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)元素如B自由電子是少子（熱激發(fā)）自由電子是少子（熱激發(fā)） 空穴是多子空穴是多子 （雜質(zhì)、熱激發(fā)）（雜質(zhì)、熱激發(fā)）因留下的空穴很容易俘獲因留下的空穴很容易俘獲電子，使雜質(zhì)原子成為電子，使雜質(zhì)原子成為負(fù)負(fù)離子。離子。三價(jià)雜質(zhì)三價(jià)雜質(zhì) 因而也因而也稱為稱為受主雜質(zhì)受主雜質(zhì)。 本征半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)

7、體 本節(jié)中的有關(guān)概念本節(jié)中的有關(guān)概念 自由電子、空穴自由電子、空穴 N型半導(dǎo)體、型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 多數(shù)載流子、少數(shù)載流子多數(shù)載流子、少數(shù)載流子 施主雜質(zhì)、受主雜質(zhì)施主雜質(zhì)、受主雜質(zhì)第二節(jié)第二節(jié) PN結(jié)結(jié) 一、一、PN結(jié)的形成過程結(jié)的形成過程 二、二、PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?三、三、PN結(jié)的伏安特性曲線結(jié)的伏安特性曲線 四、四、PN結(jié)的反向擊穿結(jié)的反向擊穿 五、五、PN結(jié)的電容效應(yīng)（非線性電容）結(jié)的電容效應(yīng)（非線性電容）雜質(zhì)半導(dǎo)體雖然比本征半導(dǎo)體中的載流子數(shù)目要多得多，導(dǎo)電能力增強(qiáng)，但是也并不能象導(dǎo)體那樣被用來傳導(dǎo)電能，而是用來形成PN結(jié)一、一、PN結(jié)的形成過程結(jié)的形成過程

8、 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：載流子由于濃度的差別而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。 漂移運(yùn)動(dòng)：漂移運(yùn)動(dòng)：載流子在電場(chǎng)的作用下的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng) 。 電流的參考方向的定義電流的參考方向的定義 電流的真實(shí)方向的定義電流的真實(shí)方向的定義P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)載流子由于濃度的差別而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為載流子由于濃度的差別而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。 在擴(kuò)散的過程中，在交界面處自由電子和空穴在擴(kuò)散的過程中，在交界面處自由電子和空穴復(fù)合。復(fù)合。自由電子和空穴自由電子和空穴復(fù)合復(fù)合出現(xiàn)內(nèi)電場(chǎng)出現(xiàn)內(nèi)電場(chǎng) 。P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)=漂移運(yùn)動(dòng)時(shí)漂移運(yùn)動(dòng)時(shí)達(dá)

9、到達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡1. 交界面出現(xiàn)自由電子、空穴的濃度差別P區(qū)N區(qū)空穴多自由電子少空穴少自由電子多P區(qū)空穴（多子）向N區(qū)擴(kuò)散N區(qū)自由電子（多子）向P區(qū)擴(kuò)散同時(shí)進(jìn)行2.擴(kuò)散的過程中自由電子和空穴復(fù)合，留下不能移動(dòng)的雜質(zhì)離子，形成內(nèi)電場(chǎng)3. 內(nèi)電場(chǎng)的出現(xiàn)使少數(shù)載流子向?qū)Ψ狡芅區(qū)空穴（少子）向P區(qū)漂移P區(qū)自由電子（少子）向N區(qū)漂移同時(shí)進(jìn)行4. 剛開始,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)大于漂移運(yùn)動(dòng), 最后,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)等于漂移運(yùn)動(dòng),達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)多子從濃度大向濃度小的區(qū)域擴(kuò)散多子從濃度大向濃度小的區(qū)域擴(kuò)散,稱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)稱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生擴(kuò)散電流。擴(kuò)散電流擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生擴(kuò)散電流。擴(kuò)散電流的真實(shí)方向是的真實(shí)方向是

10、從從P區(qū)指向區(qū)指向N區(qū)的區(qū)的 。漂移運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)少子在電場(chǎng)的作用下向?qū)Ψ狡粕僮釉陔妶?chǎng)的作用下向?qū)Ψ狡?稱漂移運(yùn)動(dòng)。稱漂移運(yùn)動(dòng)。漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生漂移電流。漂移電流漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生漂移電流。漂移電流的真實(shí)方向是從的真實(shí)方向是從N區(qū)指向區(qū)指向P 區(qū)的區(qū)的 。動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡擴(kuò)散電流擴(kuò)散電流= =漂移電流，漂移電流，PNPN結(jié)內(nèi)總電流結(jié)內(nèi)總電流=0=0。PN PN 結(jié)結(jié)穩(wěn)定的空間電荷區(qū)穩(wěn)定的空間電荷區(qū)又稱高阻區(qū)又稱高阻區(qū) 也稱耗盡層也稱耗盡層二、二、PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?定義：定義：P區(qū)的電位高于區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡(jiǎn)稱正偏。正向電壓，簡(jiǎn)稱正偏。 定義：定義

11、：P區(qū)的電位低于區(qū)的電位低于N區(qū)的電位，稱為加區(qū)的電位，稱為加反向電壓，簡(jiǎn)稱反偏。反向電壓，簡(jiǎn)稱反偏。（一）（一） PNPN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況 外電場(chǎng)方向與外電場(chǎng)方向與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反，削弱了內(nèi)電場(chǎng)。方向相反，削弱了內(nèi)電場(chǎng)。 動(dòng)態(tài)平衡被打破。動(dòng)態(tài)平衡被打破。 擴(kuò)散電流大于漂移電流。擴(kuò)散電流大于漂移電流。 擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流。擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流。 可忽略漂移電流的影響?？珊雎云齐娏鞯挠绊?。 空間電荷區(qū)變窄?？臻g電荷區(qū)變窄。P區(qū)的電位高于區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加區(qū)的電位，稱為加正向電壓正向電壓，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱正偏正偏；內(nèi)內(nèi)外外PN結(jié)呈現(xiàn)低阻性結(jié)

12、呈現(xiàn)低阻性電壓的真實(shí)方向（二）（二） PNPN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況 外電場(chǎng)與外電場(chǎng)與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相同，增強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)。相同，增強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)。 動(dòng)態(tài)平衡被打破。動(dòng)態(tài)平衡被打破。 擴(kuò)散電流小于漂移電流。擴(kuò)散電流小于漂移電流。 漂移電流本身就很小，因漂移電流本身就很小，因?yàn)槭巧僮有纬傻?。為是少子形成的?結(jié)變寬。結(jié)變寬。P區(qū)的電位低于區(qū)的電位低于N區(qū)的電位，稱為加區(qū)的電位，稱為加反向電壓反向電壓，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱反偏反偏；內(nèi)內(nèi)外外PN結(jié)呈現(xiàn)高阻性結(jié)呈現(xiàn)高阻性電壓的真實(shí)方向由此可以得出結(jié)論：由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)結(jié)具有單向?qū)щ娦?。具有單向?qū)щ娦?。PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)

13、低電阻，結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的電流，具有較大的電流，真實(shí)方向?yàn)檎鎸?shí)方向?yàn)镻指向指向N。PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的電流，電阻，具有很小的電流，真實(shí)真實(shí)方向?yàn)榉较驗(yàn)镹指向指向P。線性電阻具有雙向?qū)щ娦跃€性電阻具有雙向?qū)щ娦訮N結(jié)結(jié)具有單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦跃€性電阻具有雙向?qū)щ娦哉鎸?shí)方向三、三、PN結(jié)的伏安特性曲線結(jié)的伏安特性曲線 PN結(jié)電壓電流參考方向的規(guī)定1)(eISTDUuDiUT=26mV其中其中 Is 飽和電流飽和電流; UT = kT/q 等效電壓等效電壓 k 波爾茲曼常數(shù)；波爾茲曼常數(shù)； T=300k（室溫）時(shí)（室溫）時(shí) UT= 26

14、mv由半導(dǎo)體物理可推出由半導(dǎo)體物理可推出： 當(dāng)加反向電壓時(shí)：當(dāng)加反向電壓時(shí)： 當(dāng)加正向電壓時(shí)：當(dāng)加正向電壓時(shí)：(uDUT)S-IDiTDUuDieIS1)(eISTDUuDi四、四、PN結(jié)的反向擊穿結(jié)的反向擊穿反向擊穿反向擊穿PN結(jié)上所加的反向電壓達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，反向電結(jié)上所加的反向電壓達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，反向電流激增的現(xiàn)象流激增的現(xiàn)象雪崩擊穿雪崩擊穿當(dāng)反向電壓增高時(shí)，當(dāng)反向電壓增高時(shí)，少子獲得能量高速運(yùn)動(dòng)，在少子獲得能量高速運(yùn)動(dòng)，在空間電荷區(qū)與原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生碰撞電離。形空間電荷區(qū)與原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生碰撞電離。形成連鎖反應(yīng)，象雪崩一樣，使反向電流激增。成連鎖反應(yīng)，象雪崩一樣，使反向電流激增。齊

15、納擊穿齊納擊穿當(dāng)反向電壓較大時(shí)，當(dāng)反向電壓較大時(shí)，強(qiáng)電場(chǎng)直接從共價(jià)鍵強(qiáng)電場(chǎng)直接從共價(jià)鍵中將電子拉出來，形成大量載流子中將電子拉出來，形成大量載流子, ,使反向使反向電流電流激增。激增。擊穿是可逆。擊穿是可逆。擊穿是可逆。擊穿是可逆。（不可逆擊穿）（不可逆擊穿） 熱擊穿熱擊穿PN結(jié)的電流或電壓較大，使結(jié)的電流或電壓較大，使PN結(jié)耗散功結(jié)耗散功率超過極限值，使結(jié)溫升高，導(dǎo)致率超過極限值，使結(jié)溫升高，導(dǎo)致PN結(jié)結(jié)過熱而燒毀過熱而燒毀五、五、PN結(jié)的電容效應(yīng)（非線性電容）結(jié)的電容效應(yīng)（非線性電容） （一）勢(shì)壘電容（一）勢(shì)壘電容CB （二）擴(kuò)散電容（二）擴(kuò)散電容CD第三節(jié)第三節(jié) 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管

16、 一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu) 二、二極管的伏安特性二、二極管的伏安特性 三、溫度對(duì)二極管的伏安特性的影響三、溫度對(duì)二極管的伏安特性的影響 四、二極管的電阻四、二極管的電阻 五、二極管的主要參數(shù)五、二極管的主要參數(shù) 六、二極管的型號(hào)六、二極管的型號(hào)一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)將將PN結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管。結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管。點(diǎn)接觸型：點(diǎn)接觸型：結(jié)面積小，結(jié)電容小結(jié)面積小，結(jié)電容小故結(jié)允許的電流小故結(jié)允許的電流小最高工作頻率高最高工作頻率高面接觸型：面接觸型：結(jié)面積大，結(jié)電容大結(jié)面積大，結(jié)電容大故結(jié)允許的電流大故結(jié)允許的電流大最高

17、工作頻率低最高工作頻率低平面型：平面型：結(jié)面積可小、可大結(jié)面積可小、可大小的工作頻率高小的工作頻率高大的結(jié)允許的電流大大的結(jié)允許的電流大二極管的代表符號(hào)二極管的代表符號(hào)規(guī)定二極管的端電壓規(guī)定二極管的端電壓uD的參考方向和二極管的電流的參考方向和二極管的電流iD的參考方向的參考方向 二、二極管的伏安特性二、二極管的伏安特性參考方向的選取共有四種可能，本教材中選擇其中的一種。參考方向的選取共有四種可能，本教材中選擇其中的一種。線性電阻參考方向的選取只有兩種可能：關(guān)聯(lián)、非關(guān)聯(lián)。線性電阻參考方向的選取只有兩種可能：關(guān)聯(lián)、非關(guān)聯(lián)。因?yàn)殡p向?qū)щ奃/DS(1)TuUiIe（a）硅二極管2CP10的伏安特性曲

18、線 （b）鍺二極管2AP15的伏安特性曲線 死區(qū)電壓Uth 硅二極管的死區(qū)電壓一般為0.5V，鍺二極管的死區(qū)電壓一般為0.1V。 硅二極管正向?qū)妷杭s為0.7V，鍺二極管正向?qū)妷杭s為0.2V。 反向擊穿電壓UBR 。三、溫度對(duì)二極管的伏安特性的三、溫度對(duì)二極管的伏安特性的影響影響 當(dāng)溫度升高時(shí)，二極管的伏安特性曲線左移。當(dāng)溫度降低時(shí)，二極管的伏安特性曲線右移。四、二極管的電阻四、二極管的電阻 （一）二極管的直流電阻（一）二極管的直流電阻rDDDDIUr 二極管兩端的直流電壓UD與直流電流ID之比就是二極管的直流電阻rD。非線性電阻Q點(diǎn)處的直流電阻rD是連接Q點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的直線的斜率的倒數(shù)

19、。 （二）二極管的交流電阻（二）二極管的交流電阻rdDDdiur在工作點(diǎn)Q附近，二極管兩端電壓的變化量和與之對(duì)應(yīng)的電流變化量之比就是二極管的交流電阻rd。 非線性電阻非線性電阻的直流電阻和交流電阻不同線性電阻的直流電阻和交流電阻相同 交流電阻rd的大小也是隨工作點(diǎn)Q的變化而變化的，工作點(diǎn)的電流越大，rd就越小。 rd =26mv/ ID(mA)五、二極管的主要參數(shù)五、二極管的主要參數(shù) (一一) 最大整流電流最大整流電流IF 二極管長期連續(xù)工作時(shí)，允許通過的最大正向平均電流。 (二二) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓UBR 二極管反向電流急劇增加時(shí)對(duì)應(yīng)的反向電壓值稱為反向擊穿電壓UBR。 (三三)最大

20、反向工作電壓最大反向工作電壓URM 指管子允許施加的反向電壓最大值。UBR=2URM (四四)反向電流反向電流IR 在室溫下，在規(guī)定的反向電壓下的反向電流值。硅二極管的反向電流一般在納安(nA)級(jí)；鍺二極管在微安(A)級(jí)。國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：2AP9用數(shù)字代表同類器件的不同規(guī)格。用數(shù)字代表同類器件的不同規(guī)格。代表器件的類型，代表器件的類型，P為普通管，為普通管，Z為整流管，為整流管，K為開關(guān)管。為開關(guān)管。代表器件的材料，代表器件的材料，A為為N型型Ge，B為為P型型Ge， C為為N型型Si， D為為P型型Si。2代表二極管，代表二極管

21、，3代表三極管。代表三極管。六、二極管的型號(hào)六、二極管的型號(hào)第三節(jié)第三節(jié) 半導(dǎo)體二極管的模型及應(yīng)用半導(dǎo)體二極管的模型及應(yīng)用 一、二極管的模型一、二極管的模型 二、二極管模型的應(yīng)用二、二極管模型的應(yīng)用一、二極管的模型一、二極管的模型 （一）直流模型（一）直流模型 （1） 直流理想模型直流理想模型 （2） 直流恒壓降模型直流恒壓降模型 （3）直流折線模型）直流折線模型 （4） 直流指數(shù)模型直流指數(shù)模型 （二）交流小信號(hào)模型（二）交流小信號(hào)模型（1 1）直流理想模型）直流理想模型（2 2）直流恒壓降模型）直流恒壓降模型 （3 3）直流折線模型）直流折線模型（4 4）直流指數(shù)模型）直流指數(shù)模型模型越來

22、越準(zhǔn)確，但是計(jì)算越來越復(fù)雜直流模型用在直流電源作用的電路中（一）直流模型（一）直流模型正偏時(shí)導(dǎo)通，管壓降為正偏時(shí)導(dǎo)通，管壓降為0V0V，電，電流決定于外電路流決定于外電路反偏時(shí)截止，電流為反偏時(shí)截止，電流為0 0，兩端，兩端電壓決定于外電路電壓決定于外電路 （1）直流理想模型）直流理想模型理想二極管的符號(hào)（2） 直流恒壓降模型直流恒壓降模型管子導(dǎo)通后管子導(dǎo)通后, ,管壓降認(rèn)為是恒定的管壓降認(rèn)為是恒定的, ,典典型值為型值為0.7V0.7V。（硅二極管）（硅二極管）（鍺二極管將（鍺二極管將0.7V變?yōu)樽優(yōu)?.2V）（3）直流折線模型）直流折線模型管壓降不是恒定的管壓降不是恒定的, ,而是隨電流而

23、是隨電流的增加而增加。的增加而增加。（硅二極管）（硅二極管）200mA1V5 . 0V7 . 0Dr0.5V是二極管的死區(qū)電壓是二極管的死區(qū)電壓（鍺二極管將（鍺二極管將0.5V變?yōu)樽優(yōu)?.1V）（4） 直流指數(shù)模型直流指數(shù)模型D/DS(1)TuUiI e（二）交流小信號(hào)模型（二）交流小信號(hào)模型（小小信號(hào)模型）信號(hào)模型）TD/TSDDDdDuUIeUIUIddigQUuTQTD/DS(1)TuUiI eDDTddmV261IIUgr注意：二極管的交流模型用在交流小信號(hào)電源作用的電路中交流模型用在交流小信號(hào)電源作用的電路中?。耗軌虬亚€看成直線，而誤差能夠忍受 （一）用二極管直流模型來分析電路 （

24、二）用二極管交流模型來分析電路二極管在某個(gè)電路中可以這樣來使用：1、當(dāng)作非線性電阻來使用，即所有時(shí)間內(nèi)全部在正向?qū)▍^(qū)2、當(dāng)作開關(guān)來使用，即某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，某段時(shí)間內(nèi)截止3、當(dāng)作開關(guān)來使用，即在所有時(shí)間內(nèi)均導(dǎo)通 4、當(dāng)作開關(guān)來使用，即在所有時(shí)間內(nèi)均截止 5、當(dāng)作小電壓穩(wěn)壓器件來使用，即所有時(shí)間內(nèi)全部在正向?qū)▍^(qū)6、當(dāng)作大電壓穩(wěn)壓器件來使用，即所有時(shí)間內(nèi)全部在反向擊穿區(qū)二、二極管模型的應(yīng)用二、二極管模型的應(yīng)用（一）用二極管直流模型來分析電路 例1 求電路的ID和UD ，已知R=10K在兩種情況下計(jì)算: （1） UDD =10V（2） UDD =1V 解解:V 0DUmA 1/DDDRUI二極管使

25、用直流理想模型二極管使用直流理想模型（1）UDD=10V 時(shí)時(shí)首先：將原始電路中的二極管用它的理想模型代替，得到右側(cè)的電路然后：判斷判斷理想二極管理想二極管的狀態(tài)（導(dǎo)通或截止）。的狀態(tài)（導(dǎo)通或截止）。方法：將理想二極管斷開，求陽極和陰極的電位差，若0,則理想二極管正向?qū)?；?,則理想二極管正向?qū)?；?,則理想二極管正向?qū)?；?,則理想二極管正向?qū)?；?,則理想二極管正向?qū)ǎ蝗?,則理想二極管正向?qū)?；?,則理想二極管正向?qū)?；?，則理想二極管反向截止1）當(dāng)）當(dāng) =0V時(shí)，求輸出電壓值iOuu 理想二極管截止，支路斷開iuiu2）當(dāng)）當(dāng) =4V時(shí)，求輸出電壓值iu理想二極管導(dǎo)通，用

26、理想導(dǎo)線代替V583. 3Ou V583. 335 . 02 . 02 . 0135 . 045 . 05 . 0REFDDREFoVrrRVuui3）當(dāng)）當(dāng) =6V時(shí)，求輸出電壓值理想二極管導(dǎo)通，用理想導(dǎo)線代替V917. 3Ouiu V917. 335 . 02 . 02 . 0135 . 065 . 05 . 0REFDDREFoVrrRVuui（2）當(dāng) 時(shí)輸出電壓的波形 雖然 是一個(gè)交流電壓源，但是對(duì)二極管來說，并不是小信號(hào)，所以二極管仍然采用直流模型，交流電壓源可以看成為某個(gè)瞬時(shí)值的直流電壓源時(shí) V 5 . 3)( ) 1REFthIVVv理想二極管被反偏，處于截止?fàn)顟B(tài)Vsin6itu

27、Vsin6ituVsin6iotuu時(shí) V 5 . 3)( )2REFthIVVv理想二極管導(dǎo)通，理想導(dǎo)線代替 O/V O/V t t 斜率斜率斜率斜率0.17rDrD+RVREF+Vth=3.5 V I/V(c)(d)5 . 35 . 35 . 35 . 35 . 3RrrRrrvRrvrivDDDDIDIDo本題目中二極管當(dāng)作開關(guān)來使用，即某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，某段時(shí)間內(nèi)截止例3 有兩個(gè)二極管的開關(guān)電路本題目中，二極管當(dāng)作開關(guān)來使用，即在所有時(shí)間內(nèi)均導(dǎo)通 ，或者在所有時(shí)間內(nèi)均截止 (一)用二極管直流模型來分析電路設(shè)二極管是理想的，判斷兩個(gè)二極管的狀態(tài)，并求輸出電壓Uo解題思路1、將二極管從電路中

28、拿走，在此電路的基礎(chǔ)上求兩個(gè)二極管的陽極和陰極之間的電位差2、兩個(gè)二極管的陽極和陰極之間的電位差共有三種情況：1）均小于02）均大于03）一個(gè)為正，另一個(gè)為負(fù)3、根據(jù)不同的情況做出判斷：1）均小于0 ：立即得出結(jié)論，兩個(gè)二極管均截止2）均大于0：這其中會(huì)有一大一小，可以得出結(jié)論，大的那個(gè)二極管一定導(dǎo)通，小的那個(gè)狀態(tài)不定，需要做進(jìn)一步的判斷。大的那個(gè)二極管導(dǎo)通后用理想的導(dǎo)線代替，這時(shí)整個(gè)電路就轉(zhuǎn)化成了只有一個(gè)二極管的電路，按照例3的方法繼續(xù)判斷，從而得出最后的結(jié)論。3）一個(gè)為正，另一個(gè)為負(fù)：正的那個(gè)二極管一定導(dǎo)通，負(fù)的那個(gè)狀態(tài)不定，需要做進(jìn)一步的判斷。正的那個(gè)二極管導(dǎo)通后用理想的導(dǎo)線代替，這時(shí)整

29、個(gè)電路就轉(zhuǎn)化成了只有一個(gè)二極管的電路，按照例3的方法繼續(xù)判斷，從而得出最后的結(jié)論。UO= 5V (二)用二極管交流模型來分析電路例4 低電壓穩(wěn)壓電路直流電壓源UI的正常值為10V，R=10K，若UI變化1V時(shí)，問相應(yīng)的硅二極管電壓（即輸出電壓）的變化如何？解（1）求靜態(tài)工作點(diǎn)，畫出直流通路，二極管采用直流模型 （2）畫交流通路，二極管采用交流模型（這時(shí)的信號(hào)是小信號(hào)）mA93. 0107 . 010DI96.2793. 026mV261DDTddIIUgr mV58. 521000096.2796.272ddORrrU第五節(jié)第五節(jié) 特殊二極管特殊二極管 一、穩(wěn)壓二極管一、穩(wěn)壓二極管 二、光電二

30、極管二、光電二極管 三、發(fā)光二極管三、發(fā)光二極管一、穩(wěn)壓二極管一、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓原理：在反向擊穿時(shí)，電流：在反向擊穿時(shí)，電流在很大范圍內(nèi)變化時(shí)，只引起很在很大范圍內(nèi)變化時(shí)，只引起很小的電壓變化。小的電壓變化。正向部分與普通二極管相同正向部分與普通二極管相同穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時(shí)必須工作在反向電擊穿狀態(tài)。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時(shí)必須工作在反向電擊穿狀態(tài)。當(dāng)反向電壓加到一定值時(shí)，反向當(dāng)反向電壓加到一定值時(shí)，反向電流急劇增加，產(chǎn)生反向擊穿。電流急劇增加，產(chǎn)生反向擊穿。 (1) 穩(wěn)定電壓UZ ：在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流IZ下，所對(duì)應(yīng)的反向工作電壓。 (2) 動(dòng)態(tài)電阻rZ ：rZ =U Z /I Z ，rZ 愈小，

31、反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。 (3) 最小穩(wěn)定工作電流Izmin ：保證穩(wěn)壓管擊穿所對(duì)應(yīng)的電流，若IZIzmin 則不能穩(wěn)壓。 (4) 最大穩(wěn)定工作電流Izmax ：電流超過Izmax穩(wěn)壓管會(huì)因功耗過大而燒壞。穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù) （5）額定功耗PZM：PZM等于穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓UZ與最大穩(wěn)定工作電流Izmax的乘積。穩(wěn)壓二極管的功耗超過此值時(shí)，會(huì)因PN結(jié)的溫度過高而損壞。對(duì)于一只具體的穩(wěn)壓二極管，可以通過其PZM的值，求出Izmax的值。穩(wěn)壓管的計(jì)算 例例1-5 已知穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路中，輸入電壓Ui為13V，最小穩(wěn)定工作電流Izmin=5mA，額定功耗PZM=200mW