模擬電路課件第三章

1、第三章 半導(dǎo)體及其基本電路半導(dǎo)體及其基本電路2半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性 在物理學(xué)中，根據(jù)材料的導(dǎo)電能力，可以將其劃分在物理學(xué)中，根據(jù)材料的導(dǎo)電能力，可以將其劃分導(dǎo)體導(dǎo)體、絕緣體絕緣體和和半導(dǎo)體半導(dǎo)體。典型的半導(dǎo)體是。典型的半導(dǎo)體是硅硅Si和和鍺鍺Ge，它們都是它們都是4價(jià)元素價(jià)元素。sisi硅 原 子硅 原 子(+14)(+14)Ge鍺 原 子鍺 原 子(+32)(+32)Ge+4+4硅和鍺最外層軌道上的硅和鍺最外層軌道上的四個(gè)電子稱為四個(gè)電子稱為價(jià)電子價(jià)電子。半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用3+4+4+4+4+4+4+4+4+4共共價(jià)價(jià)鍵鍵在絕對(duì)溫度在絕對(duì)溫度T=0K和無外和

2、無外界激發(fā)（光照或受熱）時(shí)，界激發(fā)（光照或受熱）時(shí)，所有的價(jià)電子都被共價(jià)鍵緊所有的價(jià)電子都被共價(jià)鍵緊緊束縛在共價(jià)鍵中，不會(huì)成緊束縛在共價(jià)鍵中，不會(huì)成為為自由電子自由電子，因此本征半導(dǎo)因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱，接近絕體的導(dǎo)電能力很弱，接近絕緣體。緣體。本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體晶體?；瘜W(xué)成分純凈的半導(dǎo)體晶體。制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純度要達(dá)到制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純度要達(dá)到99.9999999%，常稱為，常稱為“九個(gè)九個(gè)9”。本征半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)本征半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)價(jià)價(jià)電電子子4本征激發(fā)或熱激發(fā)：本征激發(fā)或熱激發(fā)：當(dāng)溫度升高或受到光的照當(dāng)溫度升高或受到光的照射時(shí)，受束縛電子能量增

3、射時(shí)，受束縛電子能量增高，有的電子可以掙脫原高，有的電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導(dǎo)電子核的束縛，而參與導(dǎo)電，成為，成為自由電子自由電子。自由電。自由電子產(chǎn)生的同時(shí)，在其原來子產(chǎn)生的同時(shí)，在其原來的共價(jià)鍵中就出現(xiàn)了一個(gè)的共價(jià)鍵中就出現(xiàn)了一個(gè)空位，稱為空位，稱為空穴空穴。自由電子自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空空穴穴1、自由電子和空穴成對(duì)出現(xiàn)，且數(shù)量相等；2、外加激勵(lì)能量越高，產(chǎn)生的電子-空穴數(shù)量越多；5復(fù)合：復(fù)合：自由電子在運(yùn)動(dòng)過程中與空穴相遇并填補(bǔ)空穴，兩者同時(shí)消失；與本征激發(fā)相反的現(xiàn)象與本征激發(fā)相反的現(xiàn)象復(fù)合復(fù)合在一定溫度下，本征激發(fā)和復(fù)合同時(shí)進(jìn)行，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)，電子

4、空穴對(duì)的濃度一定。6電子和空穴產(chǎn)生，復(fù)合過程動(dòng)畫演示電子和空穴產(chǎn)生，復(fù)合過程動(dòng)畫演示7半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)制：半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)制：本征半導(dǎo)體中存在兩種載流子：自由電子自由電子和和空穴空穴在外電場(chǎng)作用下，半導(dǎo)體中出現(xiàn)兩部電流：1 1、自由電子定向運(yùn)動(dòng)所成電子流（電子導(dǎo)電）、自由電子定向運(yùn)動(dòng)所成電子流（電子導(dǎo)電）2 2、價(jià)電子（注意：不是自由電子）遞補(bǔ)空穴形成的空穴電流（空穴導(dǎo)電、價(jià)電子（注意：不是自由電子）遞補(bǔ)空穴形成的空穴電流（空穴導(dǎo)電）8半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理動(dòng)畫演示半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理動(dòng)畫演示9a. 電阻率大電阻率大n 本征半導(dǎo)體的特點(diǎn)本征半導(dǎo)體的特點(diǎn)b. 導(dǎo)電性能隨溫度變化大導(dǎo)電性能隨溫度變化大本征半導(dǎo)體不能

5、在半導(dǎo)體器件中直接使用本征半導(dǎo)體不能在半導(dǎo)體器件中直接使用10雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量雜質(zhì)元素后在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量雜質(zhì)元素后的半導(dǎo)體稱為的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體。1. N1. N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入少量五價(jià)雜質(zhì)元素，例如磷，砷等，使得在本征半導(dǎo)體中摻入少量五價(jià)雜質(zhì)元素，例如磷，砷等，使得晶體中某些原子被雜質(zhì)原子所代替，雜質(zhì)原子最外層有晶體中某些原子被雜質(zhì)原子所代替，雜質(zhì)原子最外層有5個(gè)價(jià)個(gè)價(jià)電子與周圍電子與周圍Si或或Ge原子最外層原子最外層4個(gè)價(jià)電子形成共價(jià)鍵后，還多個(gè)價(jià)電子形成共價(jià)鍵后，還多余一個(gè)自由電子，使得其中空穴濃度遠(yuǎn)小于自由電子濃

6、度。余一個(gè)自由電子，使得其中空穴濃度遠(yuǎn)小于自由電子濃度。此時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)此時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)多數(shù)載流子（多子）多數(shù)載流子（多子）：自由電子，：自由電子，少數(shù)載流子少數(shù)載流子（少子）（少子）為空穴。由于此類半導(dǎo)體主要依靠自由電子導(dǎo)電，而為空穴。由于此類半導(dǎo)體主要依靠自由電子導(dǎo)電，而自由電子帶負(fù)電，稱此類半導(dǎo)體為自由電子帶負(fù)電，稱此類半導(dǎo)體為N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體。 11+4+4+4+4+4+4+4+4+5硅原子硅原子施主原子施主原子多余電子多余電子共價(jià)鍵共價(jià)鍵+N型半導(dǎo)體自由電子自由電子施主原子施主原子電子空穴對(duì)電子空穴對(duì)5價(jià)雜質(zhì)原子可以向半導(dǎo)體硅提供一個(gè)自由電子而本身成為帶正電的離子，把這種雜質(zhì)稱為施主雜

7、質(zhì)。施主雜質(zhì)。 12N型半導(dǎo)體形成過程動(dòng)畫演示型半導(dǎo)體形成過程動(dòng)畫演示13P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入少量在本征半導(dǎo)體中摻入少量3價(jià)雜質(zhì)元素，例如硼、鎵等，使得價(jià)雜質(zhì)元素，例如硼、鎵等，使得晶體中某些原子被雜質(zhì)原子所代替，雜質(zhì)原子最外層有晶體中某些原子被雜質(zhì)原子所代替，雜質(zhì)原子最外層有3個(gè)價(jià)個(gè)價(jià)電子與周圍電子與周圍Si或或Ge原子最外層原子最外層4個(gè)價(jià)電子形成共價(jià)鍵后將產(chǎn)生個(gè)價(jià)電子形成共價(jià)鍵后將產(chǎn)生一個(gè)空穴，使得其中自由電子濃度遠(yuǎn)小于空穴濃度。一個(gè)空穴，使得其中自由電子濃度遠(yuǎn)小于空穴濃度。此時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)多數(shù)載流子（多子）：空穴，少數(shù)載流子（少此時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)多數(shù)載流子（多子）：空穴，

8、少數(shù)載流子（少子）為自由電子。由于此類半導(dǎo)體主要依靠空穴導(dǎo)電，而空穴子）為自由電子。由于此類半導(dǎo)體主要依靠空穴導(dǎo)電，而空穴帶負(fù)電，稱此類半導(dǎo)體為帶負(fù)電，稱此類半導(dǎo)體為P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體。 14+4+4+4+4+4+4+3+4+4硅原子硅原子受主原子受主原子多余空穴多余空穴共價(jià)鍵共價(jià)鍵空穴空穴受主原子受主原子電子空穴對(duì)電子空穴對(duì)P型半導(dǎo)體3價(jià)雜質(zhì)原子可以向半導(dǎo)體硅提供一個(gè)空穴，而本身接受一個(gè)電子成為帶負(fù)電的離子，把這種雜質(zhì)稱為受主雜質(zhì)。受主雜質(zhì)。 15P型半導(dǎo)體的形成過程動(dòng)畫演示型半導(dǎo)體的形成過程動(dòng)畫演示16+P型半導(dǎo)體+N型半導(dǎo)體+因多子濃度差因多子濃度差形成內(nèi)電場(chǎng)形成內(nèi)電場(chǎng)多子的擴(kuò)散多子的擴(kuò)

9、散 空間電荷區(qū)（不移動(dòng)）空間電荷區(qū)（不移動(dòng)） 阻止多子擴(kuò)散，促使少子漂移。阻止多子擴(kuò)散，促使少子漂移。PNPN結(jié)合結(jié)合空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)多子擴(kuò)散電流多子擴(kuò)散電流少子漂移電流少子漂移電流耗盡層或阻擋區(qū)耗盡層或阻擋區(qū)PN結(jié)的形成結(jié)的形成 內(nèi)電場(chǎng)E少子飄移少子飄移補(bǔ)充耗盡層失去的多子，耗盡層窄，補(bǔ)充耗盡層失去的多子，耗盡層窄，E多子擴(kuò)散多子擴(kuò)散 又失去多子，耗盡層寬，又失去多子，耗盡層寬，EP型半導(dǎo)體+N型半導(dǎo)體+內(nèi)電場(chǎng)E多子擴(kuò)散電流多子擴(kuò)散電流少子漂移電流少子漂移電流耗盡層耗盡層動(dòng)態(tài)平衡：動(dòng)態(tài)平衡：擴(kuò)散電流擴(kuò)散電流 漂移電流漂移電流總電流總電流018PN結(jié)形成過程動(dòng)畫演示結(jié)形成過程動(dòng)畫演示19P

10、N結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?PN結(jié)正向偏置結(jié)正向偏置 PN結(jié)正向偏置結(jié)正向偏置 當(dāng)外加直流電壓使當(dāng)外加直流電壓使PN結(jié)結(jié)P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體的一端的電位高于的一端的電位高于N型半導(dǎo)體一端的電位時(shí)，稱型半導(dǎo)體一端的電位時(shí)，稱PN結(jié)正結(jié)正向偏置，簡(jiǎn)稱正偏。向偏置，簡(jiǎn)稱正偏。PN結(jié)反向偏置結(jié)反向偏置 當(dāng)外加直流電壓使當(dāng)外加直流電壓使PN結(jié)結(jié)N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體的一端的電位高于的一端的電位高于P型半導(dǎo)體一端的電位時(shí)，稱型半導(dǎo)體一端的電位時(shí)，稱PN結(jié)反結(jié)反向偏置，簡(jiǎn)稱反偏。向偏置，簡(jiǎn)稱反偏。20(1) 加正向電壓（正偏）加正向電壓（正偏）電源正極接電源正極接P區(qū)，負(fù)極接區(qū)，負(fù)極接N區(qū)區(qū) 外電場(chǎng)的方向與內(nèi)

11、電場(chǎng)方向相反。外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相反。 外電場(chǎng)削弱內(nèi)電場(chǎng) 耗盡層變窄擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)多子擴(kuò)散形成正向電流I F+P型半導(dǎo)體+N型半導(dǎo)體+WER空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)E正向電流正向電流21PN結(jié)正偏動(dòng)畫演示結(jié)正偏動(dòng)畫演示22(2) 加反向電壓加反向電壓電源正極接電源正極接N區(qū)，負(fù)極接區(qū)，負(fù)極接P區(qū)區(qū) 外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相同。外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相同。 外電場(chǎng)加強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)加強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng) 耗盡層變寬耗盡層變寬 漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)少子漂移形成反向電流少子漂移形成反向電流I R+內(nèi)電場(chǎng)+E+EW+空 間 電 荷 區(qū)+R+IRPN在一定的溫度下，由本征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度是一定的，故

12、在一定的溫度下，由本征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度是一定的，故IR基本上只與溫度有關(guān)，基本上只與溫度有關(guān)，而與外加反壓的大小無關(guān)而與外加反壓的大小無關(guān)，所以稱為所以稱為反向飽和電流反向飽和電流。23PN結(jié)反偏動(dòng)畫演示結(jié)反偏動(dòng)畫演示24PN結(jié)的電壓與電流關(guān)系結(jié)的電壓與電流關(guān)系+_PN_uiS(e1)TuUiI25PN結(jié)結(jié)的伏安特性曲線及表達(dá)式：的伏安特性曲線及表達(dá)式：PN結(jié)的伏安特性曲線結(jié)的伏安特性曲線正偏正偏I(xiàn)F（多子擴(kuò)散）（多子擴(kuò)散）IR（少子漂移）（少子漂移）反偏反偏反向飽和電流反向飽和電流反向擊穿電壓反向擊穿電壓反向擊穿反向擊穿26)1(eTSUuIi 根據(jù)理論分析：根據(jù)理論分析：其中，其中，u

13、為為PN結(jié)兩端的電壓降，結(jié)兩端的電壓降，i 為流過為流過PN結(jié)的電流結(jié)的電流IS 為反向飽和電流，為反向飽和電流，UT 稱為溫度的電壓當(dāng)量，一般取稱為溫度的電壓當(dāng)量，一般取26mV當(dāng)當(dāng) u0 uUT時(shí)時(shí)1eTUuTeSUuIi 當(dāng)當(dāng) u|U T |時(shí)時(shí)1eTUuSIi27PN結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng)當(dāng)外加電壓發(fā)生變化時(shí)，耗盡層的寬度要相應(yīng)地隨之改變，即當(dāng)外加電壓發(fā)生變化時(shí)，耗盡層的寬度要相應(yīng)地隨之改變，即PN結(jié)中存儲(chǔ)的電荷量要隨之變化，就像電容充放電一樣。結(jié)中存儲(chǔ)的電荷量要隨之變化，就像電容充放電一樣。 (1) 勢(shì)壘電容勢(shì)壘電容CB空空 間間 電電 荷荷 區(qū)區(qū)W+R+E+PN28(2) 擴(kuò)散電

14、容擴(kuò)散電容CD擴(kuò)散區(qū)中電荷隨外加偏擴(kuò)散區(qū)中電荷隨外加偏壓變化而變化所產(chǎn)生的壓變化而變化所產(chǎn)生的電荷存儲(chǔ)效應(yīng)等效為電電荷存儲(chǔ)效應(yīng)等效為電容，稱擴(kuò)散電容。容，稱擴(kuò)散電容。 +NPpLx濃濃 度度 分分 布布耗耗 盡盡 層層NP區(qū)區(qū)區(qū)區(qū) 中中 空空 穴穴區(qū)區(qū) 中中 電電 子子區(qū)區(qū)濃濃 度度 分分 布布nLnPN結(jié)正偏時(shí)，擴(kuò)散電容起主要作用；反之，勢(shì)壘電容起主要作用結(jié)正偏時(shí)，擴(kuò)散電容起主要作用；反之，勢(shì)壘電容起主要作用n電容效應(yīng)在交流信號(hào)作用下才會(huì)明顯表現(xiàn)出來電容效應(yīng)在交流信號(hào)作用下才會(huì)明顯表現(xiàn)出來極間電容（結(jié)電容）極間電容（結(jié)電容）為兩者之和為兩者之和29思思 考考 題題1. 半導(dǎo)體中的載流子濃度主

15、要與哪些因素有關(guān)？半導(dǎo)體中的載流子濃度主要與哪些因素有關(guān)？2. 擴(kuò)散電流與漂移電流的主要區(qū)別是什么？擴(kuò)散電流與漂移電流的主要區(qū)別是什么？301.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 二極管二極管 = PN結(jié)結(jié) + 管殼管殼 + 電極引線電極引線NP結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)符號(hào)符號(hào)陽(yáng)極陽(yáng)極+陰極陰極-31 二極管按結(jié)構(gòu)分三大類：二極管按結(jié)構(gòu)分三大類：(1) (1) 點(diǎn)接觸型二極管點(diǎn)接觸型二極管N型 鍺正 極 引 線負(fù) 極 引 線外 殼金 屬 觸 絲PNPN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路 二極管按材料分二大類：硅二極管和鍺二極管二極管按材料分二大類：硅二極管和鍺二

16、極管32(2) 面接觸型二極管面接觸型二極管負(fù)極引線正極引線N型硅P型硅鋁合金小球底座PNPN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路33(3) 平面型二極管平面型二極管SiO2正 極 引 線負(fù) 極 引 線N型 硅P型 硅 用于集成電路制造工藝中。用于集成電路制造工藝中。PN PN 結(jié)面積可大可小，結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。用于高頻整流和開關(guān)電路中。34半導(dǎo)體二極管實(shí)物半導(dǎo)體二極管實(shí)物35半導(dǎo)體二極管的型號(hào)半導(dǎo)體二極管的型號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：國(guó)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

17、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，3代表三極管。代表三極管。36半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線的伏安特性曲線 硅：硅：0.5 V 鍺：鍺： 0.1 V(1) 正向特性正向特性導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降反向飽和電流反向飽和電流(2) 反向特性反向特性死區(qū)死區(qū)電壓電壓iu0擊穿電壓擊穿電壓UBR特性曲線分為三部分：正向、反向和反向擊穿特性特性曲線分為三部分：正向、反向和反向擊穿特性u(píng)EiV

18、mAuEiVuA鍺鍺硅：硅：0.7 V 鍺：鍺：0.2V37小結(jié)：小結(jié)：1. 正向特性：正向特性： 外加正向電壓時(shí)，存在阻礙二極管導(dǎo)通的死區(qū)電壓；當(dāng)正向電壓超過該電壓值時(shí)，二極管導(dǎo)通，此時(shí)，正向電流在較大范圍內(nèi)變化，而管子的電壓降變化較小。2. 反向特性：反向特性： 外加反向電壓時(shí)，產(chǎn)生由少子漂移形成的反向電流，其特點(diǎn)是受溫度影響較大，當(dāng)反向電壓不超過某值時(shí)，反向電流大小基本不變（亦稱反向飽和電流Is)，與反向電壓高低無關(guān)。3. 反向擊穿特性：反向擊穿特性： 外加反向電壓超過UR（反向擊穿電壓）時(shí)，反向電流急劇增大，二極管發(fā)生擊穿。PN結(jié)擊穿可分為：雪崩擊穿、齊納擊穿（擊穿過程可逆）和熱擊穿（

19、不可逆）結(jié)擊穿可分為：雪崩擊穿、齊納擊穿（擊穿過程可逆）和熱擊穿（不可逆）381.2.3 溫度對(duì)半導(dǎo)體二極管特性的影響溫度對(duì)半導(dǎo)體二極管特性的影響1. 當(dāng)溫度上升時(shí)，死區(qū)電壓、正向管壓降降低。當(dāng)溫度上升時(shí)，死區(qū)電壓、正向管壓降降低。uD/ T = （22.5）mV/ C2. 溫度升高溫度升高，反向飽和電流增大。反向飽和電流增大。即即 溫度每升高溫度每升高1C，管壓降降低（，管壓降降低（22.5）mV。即即 平均溫度每升高平均溫度每升高10C，反向飽和電流增大一倍。，反向飽和電流增大一倍。010SS0( )2()T TI TI T391.2.4 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù) (1) 最大整流

20、電流最大整流電流IF(2) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓UBR (3) 反向電流反向電流IR二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)，允許通過的最大平均電流（防止過熱損壞）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（最高允許反向擊穿電壓一般取實(shí)際值的1/2）。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)。其值越小，管子單向?qū)щ娦栽胶谩?4) 最高工作頻率最高工作頻率fMfM與結(jié)電容有關(guān)，當(dāng)工作頻率超過與結(jié)電容有關(guān)，當(dāng)工作頻率超過fM時(shí)，二極管的單向?qū)щ娦宰儔摹r(shí)，二極管的單向?qū)щ娦宰儔摹?403.4.1 簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法 二極

21、管是一種非線性器件，因而其電路一般要采用非線二極管是一種非線性器件，因而其電路一般要采用非線性電路的分析方法，相對(duì)來說比較復(fù)雜，而圖解分析法則性電路的分析方法，相對(duì)來說比較復(fù)雜，而圖解分析法則較簡(jiǎn)單，但前提條件是已知二極管的較簡(jiǎn)單，但前提條件是已知二極管的V -I 特性曲線。特性曲線。例例 電路如圖所示，已知二極管的電路如圖所示，已知二極管的V-I特性曲線、電源特性曲線、電源VDD和電阻和電阻R，求二極管兩端電壓，求二極管兩端電壓vD和流過二極管的電流和流過二極管的電流iD 。 解：由電路的解：由電路的KVLKVL方程，可得方程，可得 RViDDDDv DDDD11VRRi v即即 是一條斜率

22、為是一條斜率為-1/R的直線，稱為的直線，稱為負(fù)載線負(fù)載線 Q的坐標(biāo)值（的坐標(biāo)值（VD，ID）即為所求。）即為所求。Q點(diǎn)稱為電路的點(diǎn)稱為電路的工作點(diǎn)工作點(diǎn)42ui正偏正偏反偏反偏-+iu模型一：理想二極管模型模型一：理想二極管模型U D 二極管的導(dǎo)通壓降二極管的導(dǎo)通壓降0V。適用條件：電源電壓遠(yuǎn)大于二極管管壓降時(shí)適用條件：電源電壓遠(yuǎn)大于二極管管壓降時(shí)二極管的模型及近似分析計(jì)算二極管的模型及近似分析計(jì)算43二極管的模型及近似分析計(jì)算二極管的模型及近似分析計(jì)算二極管的模型：二極管的模型：導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降二極管的伏安特性二極管的伏安特性iu0iuDU+-uiDUDU模型二：恒壓降模型模型二：恒壓降模

23、型DUu DUu U D 二極管的導(dǎo)通壓降。硅管二極管的導(dǎo)通壓降。硅管 0.7V；鍺管；鍺管 0.3V。適用條件：二極管電流近似等于或大于適用條件：二極管電流近似等于或大于1mA時(shí)時(shí)44模型三：折線模型模型三：折線模型 模型三為模壓降模型的修正，其中模型三為模壓降模型的修正，其中Vth為門坎電壓，電阻為門坎電壓，電阻rD值由值由流過二極管的實(shí)際電流決定，由于二極管特性的分散性，流過二極管的實(shí)際電流決定，由于二極管特性的分散性， Vth和和rD的值均不固定。的值均不固定。Dthd DuUr i伏安特性表達(dá)式伏安特性表達(dá)式: :451.1.二極管二極管V V- -I I 特性的建模特性的建模（4 4）小信號(hào)模型）小信號(hào)模型vs =0 時(shí)時(shí), Q點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn) ，反映直流時(shí)的工作狀態(tài)。，反映直流時(shí)的工作狀態(tài)。)(11sDDDDvv VRRivs =Vmsin t 時(shí)（時(shí)（VmIz(min);當(dāng)：當(dāng)：VI = 10 + 1 = 11V 時(shí)，時(shí)，IZ = 15.78 mA.穩(wěn)壓管的電流變化為：穩(wěn)壓管的電流變化為：IZ = 15.78 5.95 = 9.83 mA輸出電壓變化為：輸出電壓變化為：V = rZ IZ = 0.2 V62練習(xí)：計(jì)算下列穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，設(shè)每個(gè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓練習(xí)：計(jì)算下列穩(wěn)