北京航空航天大學(xué)《電子電路i》第一章

1、1.2.3 PN結(jié)的反向擊穿特性與高穩(wěn)定性埋層齊納穩(wěn)壓管10/4/20221精選PPT Izmin為穩(wěn)壓管DZ的最小允許電流，Izmax為最大允許電流，輸入電壓vI在VIminVImax變化時(shí)，要使DZ正常工作，則限流電阻R必須滿足下列關(guān)系： 在VImax和Ilmin時(shí)，IZ應(yīng)不超過(guò)最大允許電流Izmax： 在VImin和Ilmax時(shí)，IZ應(yīng)不低于最小允許電流Izmin：10/4/20222精選PPT穩(wěn)壓二極管UIIZminIZmaxUZIZ穩(wěn)壓誤差曲線越陡，電壓越穩(wěn)定。+-UZ動(dòng)態(tài)電阻：rz越小，穩(wěn)壓性能越好。10/4/20223精選PPT齊納擊穿與雪崩擊穿：齊納擊穿：摻雜濃度很高（例如ND

2、=NA=1018/cm3）的PN結(jié) 很薄，例如寬度只有0.04m，只要對(duì)PN結(jié)加上 不大的反向電壓，就可以產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng)，例如 反壓4V，場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)106V/cm。強(qiáng)電場(chǎng)可直接破壞 共價(jià)鍵，產(chǎn)生自由電子和空穴，反向電流劇增。 齊納擊穿電壓較低。雪崩擊穿：摻雜濃度較低的PN結(jié)較厚，在較大的反向電壓時(shí) 形成漂移電流的少子在耗盡區(qū)內(nèi)獲得更大的加速， 動(dòng)能越來(lái)越大，足以撞擊出耗盡區(qū)內(nèi)原子的共價(jià)鍵 電子，產(chǎn)生自由電子和空穴，新生電子又撞擊出其 他自由電子，反向電流劇增。 雪崩擊穿電壓較高（6V)。10/4/20224精選PPT埋層齊納擊穿穩(wěn)壓管：齊納管被掩埋在頂層硅晶體下面，噪聲很小，溫度穩(wěn)定性很高10/

3、4/20225精選PPT（5）最大允許功耗穩(wěn)壓二極管的參數(shù):（1）穩(wěn)定電壓 VZ（2）電壓溫度系數(shù) U（%/） 穩(wěn)壓值受溫度變化影響的的系數(shù)。（3）動(dòng)態(tài)電阻（4）穩(wěn)定電流IZ、最大、最小穩(wěn)定電流Izmax、Izmin。10/4/20226精選PPT1.2.4 PN結(jié)的結(jié)電容特性與變?nèi)荻O管PN結(jié)電容CJ包括勢(shì)壘電容CT和擴(kuò)散電容CD 即：CJ=CTCD1.2.4.1 勢(shì)壘電容CT 反偏電壓變化引起耗盡區(qū)厚度變化，從而引起PN結(jié)中的電荷量變化，這種電容效應(yīng)稱為勢(shì)壘電容。式中：CT 表示勢(shì)壘電容數(shù)值； Q 表示PN結(jié)的電荷量； vD 表示二極管的偏置電壓10/4/20227精選PPT突變結(jié)CT與反

4、偏電壓的關(guān)系式：(n=0.5)式中：CT(0) 表示vD=0時(shí) 的勢(shì)壘電容。 V 表示接觸電位差10/4/20228精選PPT1.2.4.2 擴(kuò)散電容CD PN結(jié)正偏時(shí)，載流子在擴(kuò)散過(guò)程中存在電荷積累，正偏電壓大，積累電荷多，反之積累電荷少，這種電容效應(yīng)稱為擴(kuò)散電容。式中：表示非平衡載流子的平均壽命。10/4/20229精選PPT1.2.5 PN結(jié)的溫度特性1. PN結(jié)正向電壓的溫度系數(shù) vD保持二極管正向電流不變，溫度變化1所引起的vD 變化 vD-(1.92.5)mV/2. PN結(jié)的反向飽和電流隨溫度按指數(shù)規(guī)律變化不論是硅管還是鍺管，反向電流大約隨溫度每變化10而變化一倍。鍺管的IS（T0

5、）要比硅管大36個(gè)數(shù)量級(jí)10/4/202210精選PPT1.2.6 二極管的主要常數(shù)1. 最大整流電流 IF二極管長(zhǎng)期使用時(shí)，允許流過(guò)二極管的最大正向平均電流。2. 反向擊穿電壓VBR二極管反向擊穿時(shí)的電壓值。擊穿時(shí)反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過(guò)熱而燒壞。手冊(cè)上給出的最高反向工作電壓VR一般是VBR的一半。3. 反向電流 IR指二極管加反向峰值工作電壓時(shí)的反向電流值。稍大于反向飽和電流 IS 。10/4/202211精選PPT4. 最高工作頻率fM由PN結(jié)電容決定的參數(shù)，二極管的工作頻率高到一定的程度，CJ對(duì)PN結(jié)起的旁路作用不容忽略，工作頻率超過(guò)fM，二極管的單向?qū)щ娦阅茏儔?/p>

6、。勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容的綜合效應(yīng)rd10/4/202212精選PPT實(shí)際二極管的照片1：10/4/202213精選PPT實(shí)際二極管的照片2：10/4/202214精選PPT實(shí)際二極管的照片3：10/4/202215精選PPTRLuiuouiuott二極管的應(yīng)用舉例1：二極管半波整流10/4/202216精選PPT二極管的應(yīng)用舉例2：tttuiuRuoRRLuiuRuo10/4/202217精選PPT課堂例題例題10/4/202218精選PPT負(fù)載電阻：要求：當(dāng)輸入電壓由正常值發(fā)生20%波動(dòng)時(shí)，負(fù)載電壓基本不變。穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用舉例：穩(wěn)壓管的技術(shù)參數(shù):解：令輸入電壓達(dá)到上限時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流為I

7、zmax 。求：電阻R和輸入電壓 ui 的正常值。 方程 1uoiZDZRiLiuiRL10/4/202219精選PPT令輸入電壓降到下限時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流為Izmin 。 方程 2uoiZDZRiLiuiRL聯(lián)立方程1、2，可解得：10/4/202220精選PPT10/4/202221精選PPT隨堂小測(cè)試（5min）PN結(jié)的形成？（畫示意圖）二極管的正向伏安特性V-I，圖？表達(dá)式？二極管的交流小信號(hào)模型（微變等效電路）？寫在紙片上，課間由學(xué)委收集交上。寫上學(xué)號(hào)。10/4/202222精選PPTPN結(jié)的形成：擴(kuò)散-（ P型區(qū)到N型區(qū)的過(guò)渡帶，濃度差）復(fù)合（空間電荷區(qū)）內(nèi)建電場(chǎng)（接觸電位差）漂

8、移-（內(nèi)建電場(chǎng)作用）動(dòng)態(tài)平衡（擴(kuò)散-漂移）10/4/202223精選PPTP型半導(dǎo)體區(qū)N型半導(dǎo)體區(qū)+擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)建電場(chǎng)E漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，就使漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄?？臻g電荷區(qū)，也稱耗盡層。所以擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到平衡，相當(dāng)于兩個(gè)區(qū)之間沒(méi)有電荷運(yùn)動(dòng)，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。10/4/202224精選PPT2. 二極管的正向伏安特性V-I？圖？表達(dá)式？10/4/202225精選PPT采用恒壓降模型：3. 二極管的交流小信號(hào)模型（微變等效電路）？10/4/202226精選PPT問(wèn)題：求iD？直流分量交流分量直流電路交流電路直流等效電路交流等效電路二極管恒壓降模型二極管交流等效模型疊加原理結(jié)論：先直后交！先靜后動(dòng)！非線性器件線性化！等效模型VD=V-IDR10/4/