半導體二極管穩(wěn)壓管

1、半導體二極管穩(wěn)壓管半導體二極管穩(wěn)壓管第第 4 章章 常用半導體器件常用半導體器件4.1 半導體的基礎(chǔ)知識半導體的基礎(chǔ)知識4.2 半導體二極管半導體二極管4.3 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管4.4 半導體三極管半導體三極管1.1.了解半導體基本知識和了解半導體基本知識和PNPN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦裕唤Y(jié)的形成及其單向?qū)щ娦裕?.2.理解二極管的伏安特性，了解二極管的主要參數(shù)；理解二極管的伏安特性，了解二極管的主要參數(shù)；3.3.了解硅穩(wěn)壓管的結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)；了解硅穩(wěn)壓管的結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)；4.4.了解三極管的基本結(jié)構(gòu)和電流放大作用，理解三極管的特性曲了解三極管的基本結(jié)構(gòu)和電流放大作用，理解三極管的特性曲線及工作特點

2、，了解三極管的主要參數(shù)。線及工作特點，了解三極管的主要參數(shù)。難點：三極管的電流放大原理以及輸入、輸出特性；含二極管難點：三極管的電流放大原理以及輸入、輸出特性；含二極管和穩(wěn)壓管電路分析。和穩(wěn)壓管電路分析。 重點：二極管的伏安特性；三極管的輸入、輸出特性及工作重點：二極管的伏安特性；三極管的輸入、輸出特性及工作特點；含二極管和穩(wěn)壓管電路分析。特點；含二極管和穩(wěn)壓管電路分析。將將PNPN結(jié)封裝，引出兩個電極，就構(gòu)成了二極管。結(jié)封裝，引出兩個電極，就構(gòu)成了二極管。點接觸型：點接觸型：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)

3、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4.2 4.2 半導體二極管半導體二極管4.2.1 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 二極管的伏安特性二極管的伏安特性 I / mAU / V0.20.4 25 50510150.010.02鍺管的伏安特性鍺管的伏安特性0材料材料開啟電壓開啟電壓導通電壓導通電壓反向飽和電流反向飽和電流硅硅Si0.5V0.50.8V1A以下鍺鍺Ge0.1V0.10.3V幾十A604020 0.02 0.0400.4 0.82

4、550I / mAU / V正向特性正向特性硅管的伏安特性硅管的伏安特性死區(qū)電壓死區(qū)電壓擊穿電壓擊穿電壓U(BR)反向特性反向特性PN+PN+導通電壓導通電壓從二極管的伏安特性可以反映出：從二極管的伏安特性可以反映出： 2. 伏安特性受溫度影響伏安特性受溫度影響T（）在電流不變情況下管壓降在電流不變情況下管壓降u 反向飽和電流反向飽和電流IS，U(BR) T（）正向特性左移正向特性左移，反向特性下移，反向特性下移1. 單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦?.2.3 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù) 1. 最大整流電流最大整流電流 IOM 最大整流電流是指二極管長時間使用時，允許流過二極管最大整流電流是指二極管

5、長時間使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。的最大正向平均電流。 2. 反向工作峰值電壓反向工作峰值電壓 URM 它是保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，一般是它是保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，一般是反向擊穿反向擊穿電壓的一半或三分之二。電壓的一半或三分之二。 3. 最大反向峰值電流最大反向峰值電流 IRM它是指二極管上加反向工作峰值電壓時的反向電流值。它是指二極管上加反向工作峰值電壓時的反向電流值。u二極管的應(yīng)用：整流、檢波、限幅、鉗位、元件保護以及在二極管的應(yīng)用：整流、檢波、限幅、鉗位、元件保護以及在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件。數(shù)字電路中作為開關(guān)元件。 4.最高工作頻率最高工

6、作頻率fMu 二極管電路分析舉二極管電路分析舉例例 定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)導通導通截止截止 若二極管是理想的，若二極管是理想的，【例例 4.1】在圖中，輸入電位在圖中，輸入電位 VA = + 3 V， VB = 0 V， 電阻電阻 R 接負電源接負電源 15 V。求輸出端電位。求輸出端電位 VY。 【解解】因為因為 VA 高于高于VB ，所以，所以DA 優(yōu)先導通。如果二極管的正向壓優(yōu)先導通。如果二極管的正向壓降是降是 0.7 V，則，則 VY = + 2.3 V。當。當 DA 導通后導通后, DB 因反偏而截止。因反偏而截止。在這里，在這里，DA 起鉗位作

7、用，將輸出端電位鉗制在起鉗位作用，將輸出端電位鉗制在 + 2.3 V。 DA 15VYVAVBDBR考慮管壓降考慮管壓降例例 4.2 【解解】 分析；分析；取取 B 點作參考點，斷點作參考點，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。電位。D6V12V3k BAUAB+若忽略管壓降，二極管可看作短路，若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB = 6V【解解】 分析；分析；例例 4.3 mA43122D IBD16V12V3k AD2UAB+UD2 UD1【例例 4.4】 下圖是二極管限幅電路，二極管下圖是二極管限幅電路，二極管D的正向壓降可忽的正向壓降可忽略不計，略

8、不計，ui = 6 sin t V， E= 3 V，試畫出試畫出 uo 波形波形 。 【解解】 在在ui正半周正半周, ,且且ui E時，時，D導通，導通，uo =E = 3 V； 在在ui正半周，但正半周，但ui E 及及 ui 負半周時，負半周時，D 均截止，均截止， uo = ui 。DE3VRuiuo+ + t t ui / Vuo /V63300 2 2 6討論： 判斷電路中二極管的工作狀態(tài)，求解輸出電壓。判斷電路中二極管的工作狀態(tài)，求解輸出電壓。判斷二極管工作狀態(tài)的方法？判斷二極管工作狀態(tài)的方法？ 穩(wěn)壓管是一種特殊的面接穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型半導體硅二極管。其表示觸型半導體硅二

9、極管。其表示符號如下圖所示。符號如下圖所示。 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管工作于反向擊穿區(qū)。工作于反向擊穿區(qū)。I/mAU/VOUZIZIZM+ 正向正向 +反向反向 UZ IZ 伏安特性伏安特性 由于制造工藝的不同，其反向擊穿電壓一般比普通二極管低很多（普通由于制造工藝的不同，其反向擊穿電壓一般比普通二極管低很多（普通二極管為數(shù)百伏，一般硅穩(wěn)壓管為幾伏至幾十伏）。二極管為數(shù)百伏，一般硅穩(wěn)壓管為幾伏至幾十伏）。（1）工作在反向擊穿狀態(tài)，即伏安特性曲線中的第三象限。）工作在反向擊穿狀態(tài)，即伏安特性曲線中的第三象限。穩(wěn)壓管的工作特點穩(wěn)壓管的工作特點:（2）反向擊穿是可逆的，當去掉反向電壓時，穩(wěn)壓管恢復正常。）反向擊

10、穿是可逆的，當去掉反向電壓時，穩(wěn)壓管恢復正常。（3）反向擊穿特性曲線很陡。）反向擊穿特性曲線很陡。 （4）穩(wěn)壓管在使用時要串聯(lián)適當數(shù)值的限流電阻，防止造成熱擊穿而損壞。）穩(wěn)壓管在使用時要串聯(lián)適當數(shù)值的限流電阻，防止造成熱擊穿而損壞。 含穩(wěn)壓管電路的分析含穩(wěn)壓管電路的分析:（1）施加正向電壓，穩(wěn)壓管（）施加正向電壓，穩(wěn)壓管（PN結(jié)）處于導通狀態(tài)；結(jié)）處于導通狀態(tài)；（2）施加反向電壓且小于反向擊穿電壓，穩(wěn)壓管處于截至狀態(tài)；）施加反向電壓且小于反向擊穿電壓，穩(wěn)壓管處于截至狀態(tài)；（3）施加反向擊穿電壓，穩(wěn)壓管處于穩(wěn)壓狀態(tài)。）施加反向擊穿電壓，穩(wěn)壓管處于穩(wěn)壓狀態(tài)。 4.3.2 穩(wěn)壓管的主要參數(shù)穩(wěn)壓管的主

11、要參數(shù)1. 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 UZ 4. 穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流 IZ 3. 動態(tài)電阻動態(tài)電阻 rZ2. 電壓溫度系數(shù)電壓溫度系數(shù) U5. 最大允許耗散功率最大允許耗散功率 PZMZZZIUr 圖中通過穩(wěn)壓管的電流圖中通過穩(wěn)壓管的電流 IZ 等于多少？等于多少？R 是限流電阻，是限流電阻，其值是否合適？其值是否合適？IZDZ+20R = 1.6 k UZ = 12V IZM = 18 mAIZIZ IZM ，電阻值合適。，電阻值合適?！窘饨狻?mAAA.Z51051061122033 I【* *討論討論】圖示電路，兩個穩(wěn)壓管圖示電路，兩個穩(wěn)壓管VDZ1和和VDZ2，其穩(wěn)定電壓分，其穩(wěn)定電壓分別為別為6.5V和和8.5V，正向壓降都是，正向壓降都是0.5V。試分析穩(wěn)壓管的狀態(tài)并。試分析穩(wěn)壓管的狀態(tài)并求輸出電壓。求輸出電壓。 （b b） 因因VDZ1、 VDZ2處于反向偏置且出輸入電壓大于穩(wěn)壓值，處于反向偏置且出輸入電壓大于穩(wěn)壓值，故均處于穩(wěn)壓狀態(tài)。故均處于穩(wěn)壓狀態(tài)?！窘饨狻浚╝）因）因VDZ2處處于正向偏置而導通，將于正向偏置而導通，將VDZ1反向偏置電壓嵌反向偏置電壓嵌位在位在0.5V，故，故VDZ1處處于截