晶體二極管及整流電路

第二篇電子技術(shù)第8章晶體二極管及整流電路第9章晶體管放大電路第10章運(yùn)算放大電路第11章晶閘管第12章門(mén)電路與組合邏輯電路第13章觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路第14章數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器第一篇第1頁(yè)/共37頁(yè)8.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)8.3整流電路8.4濾波電路8.5穩(wěn)壓電路8.2半導(dǎo)體二極管第1頁(yè)第8章晶體二極管及其整流電路第2頁(yè)/共37頁(yè)

物質(zhì)按導(dǎo)電能力的不同可分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體3類。日常生活中接觸到的金、銀、銅、鋁等金屬都是良好的導(dǎo)體，它們的電導(dǎo)率在105S·cm-1量級(jí)；而像塑料、云母、陶瓷等幾乎不導(dǎo)電的物質(zhì)稱為絕緣體，它們的電導(dǎo)率在10-22~10-14S·cm-1量級(jí)；導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體，它們的電導(dǎo)率在10-9~102S·cm-1量級(jí)。自然界中屬于半導(dǎo)體的物質(zhì)有很多種類，目前用來(lái)制造半導(dǎo)體器件的材料大多是提純后的單晶型半導(dǎo)體，主要有硅(Si)、鍺(Ge)和砷化鎵（GaAs)等。

8.1

半導(dǎo)體的基本知識(shí)第3頁(yè)第3頁(yè)/共37頁(yè)

半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：(可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻)。摻雜性：往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，導(dǎo)電能力明顯改變(可做成各種不同用途的半導(dǎo)體器件，如二極管、三極管和晶閘管等）光敏性：當(dāng)受到光照時(shí)，導(dǎo)電能力明顯變化(可做成各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等)。熱敏性：當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)第4頁(yè)/共37頁(yè)

由此可以看出：半導(dǎo)體不僅僅是電導(dǎo)率與導(dǎo)體有所不同，而且具備上述特有的性能，正是利用這些特性，使今天的半導(dǎo)體器件取得了舉世矚目的發(fā)展。2.本征半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體（1）天然的硅和鍺提純后形成單晶體，稱為本征半導(dǎo)體一般情況下，本征半導(dǎo)體中的載流子濃度很小，其導(dǎo)電能力較弱，且受溫度影響很大，不穩(wěn)定，因此其用途還是很有限的。硅和鍺的簡(jiǎn)化原子模型。這是硅和鍺構(gòu)成的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)示意圖晶體結(jié)構(gòu)中的共價(jià)鍵具有很強(qiáng)的結(jié)合力，在熱力學(xué)零度和沒(méi)有外界能量激發(fā)時(shí)，價(jià)電子沒(méi)有能力掙脫共價(jià)鍵束縛，這時(shí)晶體中幾乎沒(méi)有自由電子，因此不能導(dǎo)電第3頁(yè)第5頁(yè)/共37頁(yè)

當(dāng)半導(dǎo)體的溫度升高或受到光照等外界因素的影響時(shí)，某些共價(jià)鍵中的價(jià)電子因熱激發(fā)而獲得足夠的能量，因而能脫離共價(jià)鍵的束縛成為自由電子，同時(shí)在原來(lái)的共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位，稱為“空穴”。空穴自由電子本征半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子—空穴對(duì)的現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。顯然在外電場(chǎng)的作用下，半導(dǎo)體中將出現(xiàn)兩部分電流：一是自由電子作定向運(yùn)動(dòng)形成的電子電流，一是仍被原子核束縛的價(jià)電子（不是自由電子）遞補(bǔ)空穴形成的空穴電流。

共價(jià)鍵中失去電子出現(xiàn)空穴時(shí)，相鄰原子的價(jià)電子比較容易離開(kāi)它所在的共價(jià)鍵填補(bǔ)到這個(gè)空穴中來(lái)，使該價(jià)電子原來(lái)所在的共價(jià)鍵中又出現(xiàn)一個(gè)空穴，這個(gè)空穴又可被相鄰原子的價(jià)電子填補(bǔ)，再出現(xiàn)空穴，如右圖所示。在半導(dǎo)體中同時(shí)存在自由電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電，這種導(dǎo)電機(jī)理和金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理具有本質(zhì)上的區(qū)別。第3頁(yè)第6頁(yè)/共37頁(yè)

在純凈的硅（或鍺）中摻入微量的磷或砷等五價(jià)元素，雜質(zhì)原子就替代了共價(jià)鍵中某些硅原子的位置，雜質(zhì)原子的四個(gè)價(jià)電子與周?chē)墓柙咏Y(jié)成共價(jià)鍵，剩下的一個(gè)價(jià)電子處在共價(jià)鍵之外，很容易掙脫雜質(zhì)原子的束縛被激發(fā)成自由電子。同時(shí)雜質(zhì)原子由于失去一個(gè)電子而變成帶正電荷的離子，這個(gè)正離子固定在晶體結(jié)構(gòu)中，不能移動(dòng)，所以它不參與導(dǎo)電。

雜質(zhì)離子產(chǎn)生的自由電子不是共價(jià)鍵中的價(jià)電子，因此與本征激發(fā)不同，它不會(huì)產(chǎn)生空穴。由于多余的電子是雜質(zhì)原子提供的，故將雜質(zhì)原子稱為施主原子。

摻入五價(jià)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體，其自由電子的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空穴的濃度，因此稱為電子型半導(dǎo)體，也叫做N型半導(dǎo)體。在N型半導(dǎo)體中，自由電子為多數(shù)載流子（簡(jiǎn)稱多子），空穴為少數(shù)載流子（簡(jiǎn)稱少子）；不能移動(dòng)的離子帶正電。

（2）雜質(zhì)半導(dǎo)體相對(duì)金屬導(dǎo)體而言，本征半導(dǎo)體中載流子數(shù)目極少，因此導(dǎo)電能力仍然很低。在如果在其中摻入微量的雜質(zhì)，將使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化，我們把這些摻入雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)體可以分為N型和P型兩大類。

N型半導(dǎo)體第3頁(yè)第7頁(yè)/共37頁(yè)不論是N型半導(dǎo)體還是P型半導(dǎo)體，雖然都有一種載流子占多數(shù)，但晶體中帶電粒子的正、負(fù)電荷數(shù)相等，仍然呈電中性而不帶電。應(yīng)注意：P型半導(dǎo)體

在P型半導(dǎo)體中，由于雜質(zhì)原子可以接收一個(gè)價(jià)電子而成為不能移動(dòng)的負(fù)離子，故稱為受主原子。

摻入三價(jià)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體，其空穴的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自由電子的濃度，因此稱為空穴型半導(dǎo)體，也叫做P型半導(dǎo)體。在硅（或鍺）晶體中摻入微量的三價(jià)元素雜質(zhì)硼（或其他），硼原子在取代原晶體結(jié)構(gòu)中的原子并構(gòu)成共價(jià)鍵時(shí)，將因缺少一個(gè)價(jià)電子而形成一個(gè)空穴。當(dāng)相鄰共價(jià)鍵上的電子受到熱振動(dòng)或在其他激發(fā)條件下獲得能量時(shí)，就有可能填補(bǔ)這個(gè)空穴，使硼原子得電子而成為不能移動(dòng)的負(fù)離子；而原來(lái)的硅原子共價(jià)鍵則因缺少一個(gè)電子，出現(xiàn)一個(gè)空穴。于是半導(dǎo)體中的空穴數(shù)目大量增加?？昭ǔ蔀槎鄶?shù)載流子，而自由電子則成為少數(shù)載流子。

第3頁(yè)第8頁(yè)/共37頁(yè)正負(fù)空間電荷在交界面兩側(cè)形成一個(gè)由N區(qū)指向P區(qū)的電場(chǎng)，稱為內(nèi)電場(chǎng)，它對(duì)多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)起阻擋作用，所以空間電荷區(qū)又稱為阻擋層。同時(shí)，內(nèi)電場(chǎng)對(duì)少數(shù)載流子起推動(dòng)作用，把少數(shù)載流子在內(nèi)電場(chǎng)作用下有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。

3.PN結(jié)

P型和N型半導(dǎo)體并不能直接用來(lái)制造半導(dǎo)體器件。通常是在N型或P型半導(dǎo)體的局部再摻入濃度較大的三價(jià)或五價(jià)雜質(zhì)，使其變?yōu)镻型或N型半導(dǎo)體，在P型和N型半導(dǎo)體的交界面就會(huì)形成PN結(jié)。PN結(jié)是構(gòu)成各種半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。

左圖所示的是一塊晶片，兩邊分別形成P型和N型半導(dǎo)體。為便于理解，圖中P區(qū)僅畫(huà)出空穴（多數(shù)載流子）和得到一個(gè)電子的三價(jià)雜質(zhì)負(fù)離子，N區(qū)僅畫(huà)出自由電子（多數(shù)載流子）和失去一個(gè)電子的五價(jià)雜質(zhì)正離子。根據(jù)擴(kuò)散原理，空穴要從濃度高的P區(qū)向N區(qū)擴(kuò)散，自由電子要從濃度高的N區(qū)向P區(qū)擴(kuò)散，并在交界面發(fā)生復(fù)合(耗盡），形成載流子極少的正負(fù)空間電荷區(qū)如圖中間區(qū)域，這就是PN結(jié)，又叫耗盡層。第3頁(yè)第9頁(yè)/共37頁(yè)空間電荷區(qū)

PN結(jié)中的擴(kuò)散和漂移是相互聯(lián)系，又是相互矛盾的。在一定條件（例如溫度一定）下，多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)逐漸減弱，而少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)則逐漸增強(qiáng)，最后兩者達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的寬度基本穩(wěn)定下來(lái)，PN結(jié)就處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++PN結(jié)的形成演示根據(jù)擴(kuò)散原理，空穴要從濃度高的P區(qū)向N區(qū)擴(kuò)散，自由電子要從濃度高的N區(qū)向P區(qū)擴(kuò)散，并在交界面發(fā)生復(fù)合(耗盡），形成載流子極少的正負(fù)空間電荷區(qū)（如上圖所示），也就是PN結(jié)，又叫耗盡層。

P區(qū)N區(qū)空間電荷區(qū)第3頁(yè)第10頁(yè)/共37頁(yè)少子漂移

擴(kuò)散與漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡形成一定寬度的PN結(jié)多子擴(kuò)散

形成空間電荷區(qū)產(chǎn)生內(nèi)電場(chǎng)

促使阻止第3頁(yè)第11頁(yè)/共37頁(yè)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)相互聯(lián)系又相互矛盾，擴(kuò)散使空間電荷區(qū)加寬，促使內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，同時(shí)對(duì)多數(shù)載流子的繼續(xù)擴(kuò)散阻力增大，但使少數(shù)載流子漂移增強(qiáng)；漂移使空間電荷區(qū)變窄，電場(chǎng)減弱，又促使多子的擴(kuò)散容易進(jìn)行。繼續(xù)討論當(dāng)漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)相等時(shí)，PN結(jié)便處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)?？梢韵胂?，在平衡狀態(tài)下，電子從N區(qū)到P區(qū)擴(kuò)散電流必然等于從P區(qū)到N區(qū)的漂移電流，同樣，空穴的擴(kuò)散電流和漂移電流也必然相等。即總的多子擴(kuò)散電流等于總的少子漂移電流，且二者方向相反。

在無(wú)外電場(chǎng)或其他因素激發(fā)時(shí)，PN結(jié)處于平衡狀態(tài)，沒(méi)有電流通過(guò)，空間電荷區(qū)的寬度一定。

由于空間電荷區(qū)內(nèi)，多數(shù)載流子或已擴(kuò)散到對(duì)方，或被對(duì)方擴(kuò)散過(guò)來(lái)的多數(shù)載流子復(fù)合掉了，即多數(shù)載流子被耗盡了，所以空間電荷區(qū)又稱為耗盡層，其電阻率很高，為高阻區(qū)。擴(kuò)散作用越強(qiáng)，耗盡層越寬。

PN結(jié)具有電容效應(yīng)。結(jié)電容是由耗盡層引起的。耗盡層中有不能移動(dòng)的正、負(fù)離子，各具有一定的電量，當(dāng)外加電壓使耗盡層變寬時(shí)，電荷量增加，反之，外加電壓使耗盡層變窄時(shí)，電荷量減小。這樣耗盡層中的電荷量隨外加電壓變化而改變時(shí)，就形成了電容效應(yīng)。

第3頁(yè)第12頁(yè)/共37頁(yè)P(yáng)N結(jié)的單向?qū)щ娦?.PN結(jié)加正向電壓（正向偏置）PN結(jié)變窄P接正、N接負(fù)外電場(chǎng)IF

內(nèi)電場(chǎng)被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)，形成較大的擴(kuò)散電流。

PN結(jié)加正向電壓時(shí)，PN結(jié)變窄，正向電流較大，正向電阻較小，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。內(nèi)電場(chǎng)PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–第13頁(yè)/共37頁(yè)2.PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）外電場(chǎng)P接負(fù)、N接正內(nèi)電場(chǎng)PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－–+第14頁(yè)/共37頁(yè)P(yáng)N結(jié)變寬2.PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）外電場(chǎng)

內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，少子的漂移加強(qiáng)，由于少子數(shù)量很少，形成很小的反向電流。IRP接負(fù)、N接正溫度越高少子的數(shù)目越多，反向電流將隨溫度增加。–+PN結(jié)加反向電壓時(shí)，PN結(jié)變寬，反向電流較小，反向電阻較大，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。內(nèi)電場(chǎng)PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－第15頁(yè)/共37頁(yè)3.PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)具有單向?qū)щ姷奶匦?，也是由PN結(jié)構(gòu)成的半導(dǎo)體器件的主要工作機(jī)理。PN結(jié)外加正向電壓（也叫正向偏置）時(shí)，如左下圖所示：正向偏置時(shí)外加電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相反，內(nèi)電場(chǎng)被削弱，多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)大大超過(guò)少子的漂移運(yùn)動(dòng)，N區(qū)的電子不斷擴(kuò)散到P區(qū)，P區(qū)的空穴也不斷擴(kuò)散到N區(qū)，形成較大的正向電流，這時(shí)稱PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。第3頁(yè)第16頁(yè)/共37頁(yè)P(yáng)端引出極接電源負(fù)極，N端引出極電源正極的接法稱為反向偏置；反向偏置時(shí)內(nèi)、外電場(chǎng)方向相同，因此內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，致使多子的擴(kuò)散難以進(jìn)行，即PN結(jié)對(duì)反向電壓呈高阻特性；反偏時(shí)少子的漂移運(yùn)動(dòng)雖然被加強(qiáng)，但由于數(shù)量極小，反向電流

IR一般情況下可忽略不計(jì)，此時(shí)稱PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。PN結(jié)的“正偏導(dǎo)通，反偏阻斷”稱為其單向?qū)щ娦再|(zhì)，這正是PN結(jié)構(gòu)成半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。

第3頁(yè)第17頁(yè)/共37頁(yè)討論題

半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理與金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理有本質(zhì)的區(qū)別：金屬導(dǎo)體中只有一種載流子—自由電子參與導(dǎo)電，半導(dǎo)體中有兩種載流子—自由電子和空穴參與導(dǎo)電，而且這兩種載流子的濃度可以通過(guò)在純凈半導(dǎo)體中加入少量的有用雜質(zhì)加以控制。半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理和導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理有什么區(qū)別？

雜質(zhì)半導(dǎo)體中的多子和少子性質(zhì)取決于雜質(zhì)的外層價(jià)電子。若摻雜的是五價(jià)元素，則由于多電子形成N型半導(dǎo)體：多子是電子，少子是空穴；如果摻入的是三價(jià)元素，就會(huì)由于少電子而構(gòu)成P型半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)中空穴多于電子，且這些空穴很容易讓附近的價(jià)電子跳過(guò)來(lái)填補(bǔ)，因此價(jià)電子填補(bǔ)空穴的空穴運(yùn)動(dòng)是主要形式，所以多子是空穴，少子是電子。雜質(zhì)半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子和少數(shù)載流子是怎樣產(chǎn)生的？為什么P型半導(dǎo)體中的空穴多于電子？

N型半導(dǎo)體中具有多數(shù)載流子電子，同時(shí)還有與電子數(shù)量相同的正離子及由本征激發(fā)的電子—空穴對(duì)，因此整塊半導(dǎo)體中正負(fù)電荷數(shù)量相等，呈電中性而不帶電。N型半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子是電子，能否認(rèn)為這種半導(dǎo)體就是帶負(fù)電的？為什么？

空間電荷區(qū)的電阻率為什么很高？何謂PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕康?頁(yè)第18頁(yè)/共37頁(yè)

2.半導(dǎo)體在熱（或光照等）作用下產(chǎn)生電子、空穴對(duì)，這種現(xiàn)象稱為本征激發(fā)；電子、空穴對(duì)不斷激發(fā)產(chǎn)生的同時(shí)，運(yùn)動(dòng)中的電子又會(huì)“跳進(jìn)”另一個(gè)空穴，重新被共價(jià)鍵束縛起來(lái)，這種現(xiàn)象稱為復(fù)合，即復(fù)合中電子空穴對(duì)被“吃掉”。在一定的溫度下，電子、空穴對(duì)的產(chǎn)生和復(fù)合都在不停地進(jìn)行，最終處于一種平衡狀態(tài)，平衡狀態(tài)下半導(dǎo)體中載流子濃度一定。

1.半導(dǎo)體中的少子雖然濃度很低，但少子對(duì)溫度非常敏感，即溫度對(duì)半導(dǎo)體器件的性能影響很大。而多子因濃度基本上等于雜質(zhì)原子的濃度，所以基本上不受溫度影響。

4.PN結(jié)的單向?qū)щ娦允侵福篜N結(jié)的正向電阻很小，因此正向偏置時(shí)電流極易通過(guò)；同時(shí)PN結(jié)的反向電阻很大，反向偏置時(shí)電流基本為零。問(wèn)題探討

3.空間電荷區(qū)的電阻率很高，是指它的內(nèi)電場(chǎng)總是阻礙多數(shù)載流子（電流）的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)作用，由于這種阻礙作用，使得擴(kuò)散電流難以通過(guò)，也就是說(shuō)，空間電荷區(qū)對(duì)擴(kuò)散電流呈現(xiàn)高阻。第3頁(yè)第19頁(yè)/共37頁(yè)8.2

半導(dǎo)體二極管1.二極管的結(jié)構(gòu)和類型一個(gè)PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線并用管殼封裝起來(lái)，就構(gòu)成了半導(dǎo)體二極管，簡(jiǎn)稱二極管，接在P型半導(dǎo)體一側(cè)的引出線稱為陽(yáng)極；接在N型半導(dǎo)體一側(cè)的引出線稱為陰極。半導(dǎo)體二極管按其結(jié)構(gòu)不同可分為點(diǎn)接觸型和面接觸型兩類。點(diǎn)接觸型二極管PN結(jié)面積很小，因而結(jié)電容小，適用于高頻幾百兆赫茲下工作，但不能通過(guò)很大的電流。主要應(yīng)用于小電流的整流和高頻時(shí)的檢波、混頻及脈沖數(shù)字電路中的開(kāi)關(guān)元件等。

面接觸型二極管PN結(jié)面積大，因而能通過(guò)較大的電流，但其結(jié)電容也小，只適用于較低頻率下的整流電路中。參看二極管的實(shí)物圖第20頁(yè)/共37頁(yè)2、伏安特性硅管0.5V,鍺管0.1V。反向擊穿電壓U(BR)導(dǎo)通壓降

外加電壓大于死區(qū)電壓二極管才能導(dǎo)通。

外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦?。正向特性反向特性特點(diǎn)：非線性硅0.6~0.8V鍺0.2~0.3VUI死區(qū)電壓PN+–PN–+

反向電流在一定電壓范圍內(nèi)保持常數(shù)。第21頁(yè)/共37頁(yè)二極管的單向?qū)щ娦?.二極管加正向電壓（正向偏置，陽(yáng)極接正、陰極接負(fù)）時(shí)，二極管處于正向?qū)顟B(tài)，二極管正向電阻較小，正向電流較大。2.二極管加反向電壓（反向偏置，陽(yáng)極接負(fù)、陰極接正）時(shí)，二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，二極管反向電阻較大，反向電流很小。

3.外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦浴?.二極管的反向電流受溫度的影響，溫度愈高反向電流愈大。第22頁(yè)/共37頁(yè)

二極管電路分析舉例定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通截止否則，正向管壓降硅0.6~0.7V鍺0.2~0.3V

分析方法：將二極管斷開(kāi)，分析二極管兩端電位的高低或所加電壓UD的正負(fù)。若V陽(yáng)

>V陰或UD為正(正向偏置)，二極管導(dǎo)通若V陽(yáng)

<V陰或UD為負(fù)(反向偏置)，二極管截止

若二極管是理想的，正向?qū)〞r(shí)正向管壓降為零，反向截止時(shí)二極管相當(dāng)于斷開(kāi)。第23頁(yè)/共37頁(yè)電路如圖，求：UABV陽(yáng)

=－6VV陰=－12VV陽(yáng)>V陰二極管導(dǎo)通若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB=－6V否則，UAB低于－6V一個(gè)管壓降，為－6.3Ｖ或－6.7V例1：

取B點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開(kāi)二極管，分析二極管陽(yáng)極和陰極的電位。

在這里，二極管起鉗位作用。D6V12V3kBAUAB+–第24頁(yè)/共37頁(yè)

普通二極管被擊穿后，由于反向電流很大，一般都會(huì)造成“熱擊穿”，熱擊穿不同于齊納擊穿和雪崩擊穿，這兩種擊穿不會(huì)從根本上損壞二極管，而熱擊穿將使二極管永久性損壞。熱擊穿問(wèn)題3.二極管的主要參數(shù)1）最大整流電流IDM：指管子長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，允許通過(guò)的最大正向平均電流。2）最高反向工作電壓URM：二極管運(yùn)行時(shí)允許承受的最高反向電壓。3）反向電流IR：指管子未擊穿時(shí)的反向電流，其值越小，則管子的單向?qū)щ娦栽胶谩?.二極管的應(yīng)用舉例二極管應(yīng)用范圍很廣，主要是利用它的單向?qū)щ娦?，常用于整流、檢波、限幅、元件保護(hù)以及在數(shù)字電路中用作開(kāi)關(guān)元件等。DTru1RLu2＋UL－

二極管半波整流電路＋u－uDAU＋F二極管鉗位電路RuOuiD1D2二極管限幅電路第3頁(yè)第25頁(yè)/共37頁(yè)15.4

穩(wěn)壓二極管1.符號(hào)UZIZIZMUZIZ2.伏安特性

穩(wěn)壓管正常工作時(shí)加反向電壓使用時(shí)要加限流電阻

穩(wěn)壓管反向擊穿后，電流變化很大，但其兩端電壓變化很小，利用此特性，穩(wěn)壓管在電路中可起穩(wěn)壓作用。_+UIO第26頁(yè)/共37頁(yè)3.主要參數(shù)(1)穩(wěn)定電壓UZ

穩(wěn)壓管正常工作(反向擊穿)時(shí)管子兩端的電壓。(2)電壓溫度系數(shù)ｕ環(huán)境溫度每變化1C引起穩(wěn)壓值變化的百分?jǐn)?shù)。(3)動(dòng)態(tài)電阻(4)穩(wěn)定電流IZ、最大穩(wěn)定電流IZM(5)最大允許耗散功率PZM=UZIZMrZ愈小，曲線愈陡，穩(wěn)壓性能愈好。第27頁(yè)/共37頁(yè)光電二極管反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。IU照度增加符號(hào)發(fā)光二極管有正向電流流過(guò)時(shí)，發(fā)出一定波長(zhǎng)范圍的光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從紅外到可見(jiàn)波段的光，它的電特性與一般二極管類似，正向電壓較一般二極管高，電流為幾~幾十mA光電二極管發(fā)光二極管第28頁(yè)/共37頁(yè)穩(wěn)壓二極管是一種特殊的面接觸型二極管，其實(shí)物圖、圖符號(hào)及伏安特性如圖所示：

當(dāng)反向電壓加到某一數(shù)值時(shí)，反向電流劇增，管子進(jìn)入反向擊穿區(qū)。圖中UZ穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值。特殊二極管1.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管實(shí)物圖

由圖可見(jiàn)，穩(wěn)壓管特性和普通二極管類似，但其反向擊穿是可逆的，不會(huì)發(fā)生“熱擊穿”，而且其反向擊穿后的特性曲線比較陡直，即反向電壓基本不隨反向電流變化而變化，這就是穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓特性。

穩(wěn)壓管圖符號(hào)

穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用：電流增量ΔI

很大，只會(huì)引起很小的電壓變化ΔU。曲線愈陡，動(dòng)態(tài)電阻rz=ΔU/ΔI愈小，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓性能愈好。一般地說(shuō)，UZ為8V左右的穩(wěn)壓管的動(dòng)態(tài)電阻較小，低于這個(gè)電壓時(shí)，rz隨齊納電壓的下降迅速增加，使低壓穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓性能變差。

穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ，低的為3V，高的可達(dá)300V，穩(wěn)壓二極管在工作時(shí)的正向壓降約為0.6V。

I/mA40302010-5-10-15-20（μA）正向00.40.8－12－8－4反向ΔUZΔIZU/V第3頁(yè)第29頁(yè)/共37頁(yè)2.發(fā)光二極管單個(gè)發(fā)光二極管實(shí)物發(fā)光二極管圖符號(hào)發(fā)光二極管是一種能把電能直接轉(zhuǎn)換成光能的固體發(fā)光元件。發(fā)光二極管和普通二極管一樣，管芯由PN結(jié)構(gòu)成，具有單向?qū)щ娦?。左圖所示為發(fā)光二極管的實(shí)物圖和圖符號(hào)。發(fā)光二極管是一種功率控制器件，常用來(lái)作為數(shù)字電路的數(shù)碼及圖形顯示的七段式或陣列式器件；單個(gè)發(fā)光二極管常作為電子設(shè)備通斷指示燈或快速光源以及光電耦合器中的發(fā)光元件等。

3.光電二極管光電二極管也和普通二極管一樣，管芯由PN結(jié)構(gòu)成，具有單向?qū)щ娦浴９怆姸O管的管殼上有一個(gè)能射入光線的“窗口”，這個(gè)窗口用有機(jī)玻璃透鏡進(jìn)行封閉，入射光通過(guò)透鏡正好射在管芯上。問(wèn)題討論利用穩(wěn)壓管的正向壓降，是否也可以穩(wěn)壓？

利用穩(wěn)壓管的正向壓降是不能進(jìn)行穩(wěn)壓的。因?yàn)榉€(wěn)壓管的正向特性與普通二極管相同，正向電阻非常小，工作在正向?qū)▍^(qū)時(shí)，正向電壓一般為0.6V左右，此電壓數(shù)值一般變化不大。第3頁(yè)第30頁(yè)/共37頁(yè)單相半波整流電路單相橋式整流電路整流電路第31頁(yè)/共37頁(yè)1.單相半波整流電路二極管導(dǎo)通，uL=u2二極管截止,uL=0+–io+–u2>0時(shí):u2<0時(shí):u2uLuDt2340第32頁(yè)/共37頁(yè)2.單相橋式整流電路組成：由四個(gè)二極管組成橋路u2正半周時(shí):D1

、D3導(dǎo)通，D2、D4截止+–（2）工作原理：u2uL第33頁(yè)/共37頁(yè)1.電容濾波濾波電路第34頁(yè)/共37頁(yè)2.電感濾波電路電路結(jié)構(gòu):

在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感L。輸出電壓平均值:UL=0.9U2對(duì)諧波分量:

f

越高，XL越大,電壓大部分降在電感上。

因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。對(duì)直流分量:

XL=0相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上第35頁(yè)/共37頁(yè)穩(wěn)壓二極管是一種特殊的面接觸型二極管，其實(shí)物圖、圖符號(hào)及伏安特性如圖所示：

當(dāng)反向電壓加到某一數(shù)值時(shí)，反向電流劇增，管子