模擬電路第三章

1、3.1 半導(dǎo)體的基本知識半導(dǎo)體的基本知識3.3 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管3.4 二極管基本電路及其分析方法二極管基本電路及其分析方法3.5 特殊二極管特殊二極管3.2 PN結(jié)的形成及特性結(jié)的形成及特性第三章第三章 二極管及其基本電路二極管及其基本電路 3.1.1 半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料 3.1.2 半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu) 3.1.3 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 3.1.4 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體3.1 半導(dǎo)體的基本知識半導(dǎo)體的基本知識導(dǎo)體：導(dǎo)體：導(dǎo)電性能良好的物質(zhì)稱為導(dǎo)電性能良好的物質(zhì)稱為導(dǎo)體導(dǎo)體（如金屬）（如金屬）絕緣體：絕緣體：幾乎不導(dǎo)電的物質(zhì)稱為幾乎不導(dǎo)電的物質(zhì)稱為絕緣體絕緣體（如橡

2、皮、陶瓷、塑料和石英）（如橡皮、陶瓷、塑料和石英）半導(dǎo)體：半導(dǎo)體：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)稱為之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體半導(dǎo)體，如，如鍺（鍺（GeGe）、）、硅（硅（SiSi）、砷化、砷化鎵（鎵（GaAsGaAs）等。）等。幾乎沒有可流動的自由電子有大量可以流動的自由電子最常用的半導(dǎo)體材料3.1.1 3.1.1 半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料通過一定的工藝過程，通過一定的工藝過程，可以將半導(dǎo)體制成可以將半導(dǎo)體制成晶體晶體 （原子有規(guī)律的排列）（原子有規(guī)律的排列）硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)每個原子每個原子有有4個相個相鄰的原子鄰的原子3.1.2 3.1.2 半導(dǎo)體的共價鍵

3、結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)最外層電子最外層電子（價電子）（價電子）都是四個都是四個只有外層價電子才可能流動SiGe+4簡化為不能流動的部分為4離子(原子核與內(nèi)層電子)硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)每個價電子除了受到本原子核的吸引以外，同時受到相鄰原子核的吸引共用電子對共用電子對共價鍵共價鍵+4+4+4+4+4+4硅和鍺的共價鍵結(jié)構(gòu)硅和鍺的共價鍵結(jié)構(gòu)完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體共價鍵中的電子同時受到兩個原子核的吸引，共價鍵中的電子同時受到兩個原子核的吸引， 一一般情況下不容易掙脫束縛，導(dǎo)電性能差。般情況下不容易掙脫束縛，導(dǎo)電性能差。吸收熱、光等能量后，共價鍵中的

4、電吸收熱、光等能量后，共價鍵中的電子可掙脫原子核的束縛，成為子可掙脫原子核的束縛，成為自由電子自由電子，同時產(chǎn)生一個同時產(chǎn)生一個空穴空穴即共價鍵中留下即共價鍵中留下的空位，使導(dǎo)電性能明顯改善。的空位，使導(dǎo)電性能明顯改善。電子與空穴都可以流動形成電流。電子與空穴都可以流動形成電流。該特性有該特性有何用途；何用途；有何不利有何不利？空穴怎么空穴怎么會流動呢會流動呢？3.1.3 3.1.3 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體由于隨機熱振動致使共價鍵被打破而產(chǎn)生由于隨機熱振動致使共價鍵被打破而產(chǎn)生空穴電子對空穴電子對空穴的移動空穴的移動空穴的運動是靠相鄰共價鍵中的空穴的運動是靠相鄰共價鍵中的價電子依次填充空穴來實現(xiàn)

5、的。價電子依次填充空穴來實現(xiàn)的。+4+3+4+4+4+41、P 型半導(dǎo)體摻入三價元素（如硼、銦）摻入的三價原子成為受主接受電子鄰近的電子落入受主空穴，留下可移動的空穴簡化為-不能流動的負(fù)離子3.1.4 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體+4+5+4+4+4+4摻入五價元素（如磷、銻）摻入五價元素（如磷、銻）摻入的五價原子成為施主釋放電子施主釋放的電子成為可移動的自由電子簡化為不能流動的正離子2 2、N N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 T=300 K室溫下室溫下,本征硅的電子和空穴濃度本征硅的電子和空穴濃度: n = p =1.41010/cm31 本征硅的原子濃度本征硅的原子濃度: 4.961022/cm3 3 2摻

6、雜后摻雜后 N 型半導(dǎo)體中的自由電子濃度型半導(dǎo)體中的自由電子濃度: n=51016/cm33. 3. 雜質(zhì)對半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響雜質(zhì)對半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響 摻入雜質(zhì)對本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大的影摻入雜質(zhì)對本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大的影響，一些典型的數(shù)據(jù)如下響，一些典型的數(shù)據(jù)如下: :P型半導(dǎo)體多子為空穴，型半導(dǎo)體多子為空穴，少子為電子少子為電子N型半導(dǎo)體多子為電子型半導(dǎo)體多子為電子少子為空穴少子為空穴P型半導(dǎo)體帶正電荷？N型半導(dǎo)體帶負(fù)電荷？結(jié)論結(jié)論半導(dǎo)體摻雜后半導(dǎo)體摻雜后,僅僅產(chǎn)生一種載流子產(chǎn)生一種載流子多子多子，少子少子 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)體 自由電子、空穴自由電子、空穴

7、N N型半導(dǎo)體、型半導(dǎo)體、P 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)本節(jié)中的有關(guān)概念本節(jié)中的有關(guān)概念 3.2.2 PN結(jié)的形成結(jié)的形成 3.2.3 PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?3.2.4 PN結(jié)的反向擊穿結(jié)的反向擊穿 3.2.5 PN結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng) 3.2.1 載流子的漂移與擴散載流子的漂移與擴散3.2 PN結(jié)的形成及特性結(jié)的形成及特性漂移運動漂移運動 在電場作用引起的載流子的運動在電場作用引起的載流子的運動擴散運動擴散運動 由載流子濃度差引起的載流子的運動由載流子濃度差引起的載流子的運動3.2.1 3.2.1 載

8、流子的漂移與擴散載流子的漂移與擴散3.2.2 PN3.2.2 PN結(jié)的形成結(jié)的形成P型與型與N型半導(dǎo)體緊密結(jié)合后因載流型半導(dǎo)體緊密結(jié)合后因載流子的子的濃度差濃度差導(dǎo)致導(dǎo)致多子多子的的擴散擴散運動運動電子與空穴電子與空穴相遇后相遇后復(fù)合復(fù)合在交界面附近留下不能移動的正負(fù)離在交界面附近留下不能移動的正負(fù)離子子,形成形成空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)，并產(chǎn)生，并產(chǎn)生內(nèi)部電場內(nèi)部電場內(nèi)電場內(nèi)電場將將阻止阻止多子的多子的擴散擴散，而而有利有利于少子的于少子的漂移漂移多子擴散逐步減弱多子擴散逐步減弱少子漂移逐步增強少子漂移逐步增強擴散電流與漂移電流相擴散電流與漂移電流相等，空間電荷區(qū)不再變等，空間電荷區(qū)不再變化化，

9、形成穩(wěn)定的形成穩(wěn)定的PN結(jié)結(jié)該空間電荷區(qū)域沒有可移動的載流子，也稱為耗盡層耗盡層；對多子的移動形成壁壘（勢壘），還可稱之為勢壘區(qū)勢壘區(qū)。3.2.3 PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦越o給PN結(jié)兩端接上電源（加結(jié)兩端接上電源（加偏置偏置），外加電壓產(chǎn)生），外加電壓產(chǎn)生的電場與原來的內(nèi)電場疊加后，將改變總的電場強的電場與原來的內(nèi)電場疊加后，將改變總的電場強度，破壞原來的平衡條件，使多子的度，破壞原來的平衡條件，使多子的擴散擴散電流與少電流與少子的子的漂移漂移電流電流不再相等不再相等。電場減小后有利于多子的擴散，可形成較較大的正大的正向電流向電流正偏-平衡狀態(tài)時的內(nèi)電場+-+-PN-+外電場總電場(減

10、小)+-+-+1、正向偏置正向偏置電場增加后有利于少子的漂移，只能形成很小的很小的反向電反向電流流反偏平衡狀態(tài)時的內(nèi)電場+-+-PN-+外電場總電場(增加)+-+-+2、反向偏置反向偏置在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)產(chǎn)生的在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無關(guān)，關(guān)，這個電流也稱為這個電流也稱為反向飽和電流反向飽和電流。PN結(jié)正偏正偏時，由多子擴散可形成較大較大的正向電流電流,電阻很小，PN結(jié)導(dǎo)通PN結(jié)反偏反偏時，少子漂移形成的反向電流非常小，電

11、流非常小，電阻很大，PN結(jié)截止結(jié)論結(jié)論PN結(jié)具有單向?qū)щ娦越Y(jié)具有單向?qū)щ娦?PNPN結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性)1e (/SDD TVIivI IS S 反向飽和電流反向飽和電流V VT T 溫度的電壓當(dāng)量溫度的電壓當(dāng)量常溫下（常溫下（T T=300K=300K）mVVT26 3、 PN結(jié)結(jié)V-I 特性表達式特性表達式其中其中當(dāng)當(dāng)PNPN結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值時，反向電流突然快速增加，此現(xiàn)時，反向電流突然快速增加，此現(xiàn)象稱為象稱為PNPN結(jié)的結(jié)的反向擊穿。反向擊穿。熱擊穿熱擊穿不可逆不可逆 電擊穿電擊穿可逆可逆3.2.4 PN結(jié)的反向擊穿結(jié)的反向擊穿 雪崩擊穿雪崩擊

12、穿 齊納擊穿齊納擊穿內(nèi)電場將會直接把價電子從共價鍵中拉出來內(nèi)電場將會直接把價電子從共價鍵中拉出來載流子在運動過程中，與載流子在運動過程中，與半導(dǎo)體的晶體原子發(fā)生碰撞半導(dǎo)體的晶體原子發(fā)生碰撞(1) (1) 擴散電容擴散電容C CD D擴散電容示意圖擴散電容示意圖3.2.5 PN結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng)正向電壓增加時，擴散到正向電壓增加時，擴散到P區(qū)的電區(qū)的電子濃度和擴散到子濃度和擴散到N區(qū)的空穴濃度均區(qū)的空穴濃度均上升，積累的電荷量增加上升，積累的電荷量增加當(dāng)正向電壓減小時，擴散到當(dāng)正向電壓減小時，擴散到P區(qū)的電子濃度和擴散到區(qū)的電子濃度和擴散到N區(qū)的空穴濃度均下降，積累的電荷量減少。區(qū)的空穴濃

13、度均下降，積累的電荷量減少。 (2) (2) 勢壘電容勢壘電容C CB B當(dāng)外加反偏電壓增加時，結(jié)電場增強，勢壘區(qū)變寬，當(dāng)外加反偏電壓增加時，結(jié)電場增強，勢壘區(qū)變寬，空間電荷量增加，相當(dāng)于電容充電；反之，當(dāng)外加反空間電荷量增加，相當(dāng)于電容充電；反之，當(dāng)外加反偏電壓變小時，結(jié)電場減小，勢壘區(qū)變窄，空間電荷偏電壓變小時，結(jié)電場減小，勢壘區(qū)變窄，空間電荷量減少，相當(dāng)于電容放電。量減少，相當(dāng)于電容放電。Cd=CD+CB3.3 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管以以PN結(jié)為核心，加上外殼封裝與引線即構(gòu)成二極管結(jié)為核心，加上外殼封裝與引線即構(gòu)成二極管3.3.1半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)陽極陽極引線引線金屬

14、金屬觸絲觸絲N型型基片基片陰極陰極引線引線外殼外殼點接觸型點接觸型特點：特點：PN結(jié)面積小結(jié)電容小，適合高頻承受的電壓、電流小特點：特點：PN結(jié)面結(jié)面積大積大結(jié)電容大，不適合高頻結(jié)電容大，不適合高頻承受的電壓、電流大承受的電壓、電流大PN結(jié)N底座陰極引線陽極引線金銻合金鋁合金小球面接觸型面接觸型PN集成電路中的平面型集成電路中的平面型P型襯底NP陽極引線陰極引線二極管符號二極管符號3.3.2 二極管的伏安特性二極管的伏安特性VBR反向擊穿電壓反向擊穿電壓死區(qū)電壓死區(qū)電壓 硅管約硅管約0.5V鍺管約鍺管約0.1VVthvDiD電流在較大范圍變化時電壓變化卻很小近似估算近似估算時可認(rèn)為時可認(rèn)為導(dǎo)通

15、壓降為導(dǎo)通壓降為: : 硅管約硅管約 0.60.7V鍺鍺管約管約 0.20.3V反向電流反向電流很小且基很小且基本不變本不變結(jié)論結(jié)論1、當(dāng)正偏電壓大于死區(qū)電壓（約、當(dāng)正偏電壓大于死區(qū)電壓（約0.5V或或0.1V）時，二極管導(dǎo)通）時，二極管導(dǎo)通導(dǎo)通電壓約導(dǎo)通電壓約 0.60.7V(Si) 或者或者 0.20.3V(Ge) 2、反偏時，反向電流很小（近似為零）且變化不大、反偏時，反向電流很?。ń茷榱悖┣易兓淮蟮撾娏鲿S溫度的升高明顯增大但該電流會隨溫度的升高明顯增大3、反偏電壓超過反向擊穿電壓時、反偏電壓超過反向擊穿電壓時反向電流急劇增加反向電流急劇增加?有什么危害有什么危害有什么危害有什么

16、危害可以利用嗎可以利用嗎 ?二極管伏安特性方程二極管伏安特性方程) 1(/TDVvSDeIiqkTVT其中其中KJk/1038. 123波爾茲曼常數(shù)波爾茲曼常數(shù)T熱力學(xué)溫度（絕對溫度）熱力學(xué)溫度（絕對溫度）電子電荷量電子電荷量Cq19106 . 1在在常溫常溫下，下，T300K（約（約25），），VT0.026V=26mV溫度的電壓當(dāng)量溫度的電壓當(dāng)量IS反向飽和電流反向飽和電流3.3.3 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)(1) (1) 最大整流電流最大整流電流I IF F(2) (2) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓V VBRBR(3) (3) 反向電流反向電流I IR R(4)(4)極間電容極間電

17、容C Cd d(5) (5) 反向恢復(fù)時間反向恢復(fù)時間T TRRRR3.4 二極管基本電路及分析方法二極管基本電路及分析方法二極管為二極管為非線性器件非線性器件，要嚴(yán)格分析其構(gòu)成的電路非，要嚴(yán)格分析其構(gòu)成的電路非常困難，為此對其常困難，為此對其V-I 特性進行特性進行合理近似合理近似，用線性，用線性元件構(gòu)成的模型代替二極管；或者用元件構(gòu)成的模型代替二極管；或者用圖解分析法圖解分析法，但前提條件是已知二極管的但前提條件是已知二極管的V -I 特性曲線。特性曲線。3.4.1 簡單二極管電路的圖解分析方法簡單二極管電路的圖解分析方法例例 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 V-

18、-I I特性曲線、電源特性曲線、電源V VDDDD和電阻和電阻R R，求二極管兩端電壓，求二極管兩端電壓v vD D和流過二極管的電流和流過二極管的電流i iD D 。 解：由電路的解：由電路的KVLKVL方程，可得方程，可得 RViDDDDv DDDD11VRRi v即即 是一條斜率為是一條斜率為-1/R的的直線，稱為直線，稱為負(fù)載線負(fù)載線 Q Q的坐標(biāo)值（的坐標(biāo)值（V VD D，I ID D）即為所求電流電壓。）即為所求電流電壓。Q Q點稱為電路的點稱為電路的工作點工作點iDvD理想化3.4.2 二極管二極管V-I 特性的建模特性的建模1、理想模型（理想的開關(guān)模型）、理想模型（理想的開關(guān)模

19、型）iDvDDiD+ vD -實際伏安特性忽略正向?qū)妷汉雎运绤^(qū)電壓忽略反向電流DiD+ vD -理想二極管符號特點特點：正偏即導(dǎo)通，導(dǎo)通電壓為零，反偏即截止，電流為零正偏即導(dǎo)通，導(dǎo)通電壓為零，反偏即截止，電流為零適用于電源電壓遠大于正向壓降的情況適用于電源電壓遠大于正向壓降的情況2、恒壓降模型、恒壓降模型理想二極管若為Ge管，該電壓為0.3V導(dǎo)通電壓變化不大，近似0.7V恒定不變反向電流很小，近似為零iDvD0.7V特點特點：vD0.7V導(dǎo)通導(dǎo)通, 導(dǎo)通電壓為導(dǎo)通電壓為0.7V不變不變; vD0.7V截止截止, 電流為零電流為零適用于導(dǎo)通電流大于適用于導(dǎo)通電流大于1mA的情況的情況iD+

20、vD -+-0.7VD3、折線模型、折線模型iDvDVthvDVth導(dǎo)通，導(dǎo)通后，電流導(dǎo)通，導(dǎo)通后，電流隨電壓成線性關(guān)系變化隨電壓成線性關(guān)系變化vDVth截止，截止，截止電流為零截止電流為零20015 . 07 . 0mAVVrD特點特點：vDVth導(dǎo)通, 導(dǎo)通電壓線性變化; vDVth截止, 電流為零該模型更接近于實際情況1mA0.7V估算rD+ vD -iD+rDVth-4 4、小信號模型、小信號模型)(11sDDDDvv VRRivs =0 時時, Q點稱為靜態(tài)工作點點稱為靜態(tài)工作點 ，反映直流時的工作狀態(tài)。，反映直流時的工作狀態(tài)。vs =Vmsin t 時（時（VmVT注意注意：模型分

21、析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例+-VDDIDRD+VD-例例電路如圖，電路如圖，R10k（1）VDD10V（2 ） VDD1V每種情況下，應(yīng)用理每種情況下，應(yīng)用理想模型、恒壓降模型、想模型、恒壓降模型、折線模型求折線模型求ID、VD參考點參考點（公共端）（公共端）表示該點的電位表示該點的電位(與參考點的電壓與參考點的電壓)為為VDDVDDRD+VD -ID習(xí)慣習(xí)慣畫法畫法1、二極管電路靜態(tài)工作情況分析、二極管電路靜態(tài)工作情況分析VDDRD+VD -ID解：（1）VDD10V理想模型理想模型：VD=0mARVVIDDDD110/ )010(/ )(恒壓降模型恒壓降模型：VD=0.7VmARVVI

22、DDDD93. 010/ )7 . 010(/ )(mArRVVIDthDDD933. 0)2 . 010/()5 . 010()/()(折線模型折線模型：Vth=0.5V，rD200 VDDrDVth+VD -ID+-RVkmArIVVDDthD69. 02 . 0913. 05 . 0VDDRD+VD -ID（2）VDD1V理想模型理想模型：VD=0mARVVIDDDD1 . 010/ )01 (/ )(恒壓降模型恒壓降模型：VD=0.7VmARVVIDDDD03. 010/ )7 . 01 (/ )(mArRVVIDthDDD049. 0)2 . 010/()5 . 01 ()/()(折

23、線模型折線模型：Vth=0.5V，rD200 VkmArIVVDDthD51. 02 . 0049. 05 . 0結(jié)論結(jié)論折線模型所得結(jié)果最接近實際折線模型所得結(jié)果最接近實際電源電壓遠大于二極管壓降時，三電源電壓遠大于二極管壓降時，三種模型所得結(jié)果差別不大，可以用較種模型所得結(jié)果差別不大，可以用較為簡單的理想模型或恒壓降模型來簡為簡單的理想模型或恒壓降模型來簡化計算化計算電源電壓與二極管壓降相差不大時，電源電壓與二極管壓降相差不大時，三種模型所得結(jié)果差別大，不適合用三種模型所得結(jié)果差別大，不適合用理想模型及恒壓降模型理想模型及恒壓降模型（3 3）限幅電路）限幅電路 電路如圖，電路如圖，R =

24、1k，VREF = 3V，二極管為硅二極管。分別用理想模型，二極管為硅二極管。分別用理想模型和恒壓降模型求解，當(dāng)和恒壓降模型求解，當(dāng)vI = 6sin t V時，繪出相應(yīng)的輸出電壓時，繪出相應(yīng)的輸出電壓vO的波形。的波形。 3、開關(guān)電路、開關(guān)電路將二極管視為理想的將二極管視為理想的開關(guān)開關(guān)電路簡單時，很容易判斷二極管是正偏還是反偏，若電路比較復(fù)雜呢？正正偏偏導(dǎo)導(dǎo)通通開關(guān)閉合開關(guān)閉合電壓為零電壓為零反反偏偏截截止止開關(guān)斷開開關(guān)斷開電流為零電流為零分析方法分析方法假設(shè)假設(shè)二極管截止截止（斷開斷開）求二極管兩端的電壓電壓大于零，二極管改變狀態(tài)改變狀態(tài)，變?yōu)閷?dǎo)通，電壓為零電壓小于零二極管維持維持截止?fàn)?/p>

25、態(tài)例例電路如圖所示，試判斷二極管電路如圖所示，試判斷二極管是導(dǎo)通還是截止，并求是導(dǎo)通還是截止，并求VAO，設(shè)二極管是理想的。設(shè)二極管是理想的。+12VD2D13k+6VAOVAOAOVAO VD2 + VD1 +12V3k+6V解解：假設(shè)假設(shè)D1、D2截止截止將D1、D2開路VD1=012V 0VD2=012V6V18V 0電流為0，壓降為0VD2VD1,D2優(yōu)先導(dǎo)通VD2=0V,VD1=6v,D1截止VAO= 6V4、低電壓穩(wěn)壓電路、低電壓穩(wěn)壓電路iDvDVth二極管正向特性近似垂直，具有穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓的功能：即使電流變化很大，而電壓卻變化很小利用該特點，可以構(gòu)成低電壓（約0.7V）穩(wěn)壓電

26、路例例vOVIvDiDRD電路如圖所示，正常情況下電路如圖所示，正常情況下VI10V，R10k若若VI變化變化1V，求硅二極管，求硅二極管的電壓（輸出電壓）如何變化？的電壓（輸出電壓）如何變化？解解： 正常情況下，VI10V 0.7V用恒壓模型可得VD0.7VID（100.7）V/ 10k=0.93mA當(dāng)VI發(fā)生VI 1V的變化時vD、iD也要產(chǎn)生相應(yīng)的變化量vD 、 iDvDVD vD+-D+-RVIVIiD=ID+iD+_采用小信號模型，可以求出變化量采用小信號模型，可以求出變化量vD 、 iDVIvDR+-iDrd2893. 02626DdImVrVVVRrrvIddD331079. 2

27、)1(10102828結(jié)論：結(jié)論： 當(dāng)輸入輸入電壓變化1V，即變化變化 10時輸出輸出電壓將變化2.97mV，僅變化了僅變化了 0.42rd越小，穩(wěn)壓性能越好越小，穩(wěn)壓性能越好3.5 特殊二極管特殊二極管3.5.1 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管（齊納二極管）（齊納二極管）反向擊穿特性近似垂反向擊穿特性近似垂直，電流在很大范圍直，電流在很大范圍變化時，二極管兩端變化時，二極管兩端的電壓變化很小，利的電壓變化很小，利用這個特點，可讓二用這個特點，可讓二極管極管反向擊穿反向擊穿達到穩(wěn)達到穩(wěn)壓的目的。壓的目的。反向反向擊穿擊穿電壓電壓vDiDVBRvDiDVZIZ+ VZ-IZ穩(wěn)壓管符號穩(wěn)壓管符號vZIZ動態(tài)

28、內(nèi)阻動態(tài)內(nèi)阻ZZIVzrrZ越小，穩(wěn)壓性能越好越小，穩(wěn)壓性能越好注意！注意！一般二極管要一般二極管要避免避免出現(xiàn)出現(xiàn)反向擊穿反向擊穿，為確保安全，二極管最高反向工作只為確保安全，二極管最高反向工作只有反向擊穿電壓有反向擊穿電壓VBR一半一半而穩(wěn)壓二極管而穩(wěn)壓二極管必須必須工作在工作在反向擊穿反向擊穿狀態(tài)才能起到狀態(tài)才能起到穩(wěn)壓的作用，但要注意限制電流不要超過手冊上給穩(wěn)壓的作用，但要注意限制電流不要超過手冊上給出的最大穩(wěn)定電流出的最大穩(wěn)定電流IZM，以防止過熱損壞，以防止過熱損壞二極管正向?qū)ㄖ荒芴峁┘s二極管正向?qū)ㄖ荒芴峁┘s0.7V的穩(wěn)壓值，而不的穩(wěn)壓值，而不同型號的穩(wěn)壓管可以提供各種不同的穩(wěn)

29、壓值。同型號的穩(wěn)壓管可以提供各種不同的穩(wěn)壓值。簡單的穩(wěn)壓電路簡單的穩(wěn)壓電路IZVi_Vo=VZ_RRLDZIRIL負(fù)載負(fù)載限流電阻限流電阻tVzViVi隨時間變化隨時間變化VoVo基本不變基本不變注意注意：Vi必須始終大于必須始終大于Vz？3.5.2 變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管利用反偏利用反偏PN結(jié)的結(jié)電容代替普通小電容結(jié)的結(jié)電容代替普通小電容變?nèi)荻O變?nèi)荻O管符號管符號結(jié)電容隨反偏電壓的改變而變化結(jié)電容隨反偏電壓的改變而變化電控的可變電容電控的可變電容應(yīng)用應(yīng)用舉例舉例收音機在調(diào)諧（換臺）時，要改變一些收音機在調(diào)諧（換臺）時，要改變一些LC回路的諧振頻率。傳統(tǒng)的方法是采用機械式回路的諧振頻率。傳統(tǒng)的方法是采用機械式可變電容（用旋紐），改為變?nèi)荻O管后，可變電容