模電第二講半導(dǎo)體二極管

§1.2

半導(dǎo)體二極管一、二極管的組成二、二極管的伏安特性及電流方程三、二極管的等效電路四、二極管的主要參數(shù)五、穩(wěn)壓二極管一、二極管的組成將PN結(jié)封裝引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管一、二極管的組成將PN結(jié)封裝引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管點(diǎn)接觸型：結(jié)面積小，結(jié)電容小，允許電流小，最高工作頻率高。面接觸型：結(jié)面積大，結(jié)電容大，允許電流大，最高工作頻率低。平面型：結(jié)面積可大可小。小的工作頻率高，大的結(jié)允許電流大。二、二極管的伏安特性和電流方程開(kāi)啟電壓溫度的電壓當(dāng)量反向飽和電流正向特性為指數(shù)曲線反向電流為常量二極管的電流與其端電壓的關(guān)系稱(chēng)為伏安特性。材料開(kāi)啟電壓導(dǎo)通電壓反向飽和電流硅Si0.5V0.5~0.8V1μA以下鍺Ge0.1V0.1~0.3V幾十μA電流端電壓從二極管的伏安特性可以反映出：

1.單向?qū)щ娦?.

伏安特性受溫度影響T（℃）↑→在電流不變情況下管壓降u↓→反向飽和電流IS↑，U(BR)↓T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移正向特性為指數(shù)曲線反向特性為橫軸的平行線三、二極管的等效電路

1.

將伏安特性折線化理想二極管近似分析中最常用理想開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)UD＝0截止時(shí)IS＝0導(dǎo)通時(shí)UD＝Uon截止時(shí)IS＝0導(dǎo)通時(shí)i與u成線性關(guān)系應(yīng)根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路！三、二極管的等效電路Q(chēng)越高，rd越小。

當(dāng)二極管在靜態(tài)基礎(chǔ)上有一動(dòng)態(tài)信號(hào)作用時(shí)，則可將二極管等效為一個(gè)電阻，稱(chēng)為動(dòng)態(tài)電阻，也就是微變等效電路。ui=0時(shí)直流電源作用小信號(hào)作用靜態(tài)電流2.

微變等效電路四、二極管的幾個(gè)參數(shù)最大整流電流IF：最大正向平均電流最高反向工作電壓UR：反向擊穿電壓瞬時(shí)值反向電流IR：IS，是對(duì)溫度很敏感的參數(shù)最高工作頻率fM：結(jié)電容作用的結(jié)果五、穩(wěn)壓二極管1.伏安特性進(jìn)入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流不至于損壞的最大電流

由一個(gè)PN結(jié)組成，反向擊穿后在一定的電流范圍內(nèi)端電壓基本不變，為穩(wěn)定電壓。2.主要參數(shù)穩(wěn)定電壓UZ、穩(wěn)定電流IZ最大功耗PZM＝IZMUZ動(dòng)態(tài)電阻rz＝ΔUZ

/ΔIZ六、光電器件符號(hào)1.發(fā)光二極管(LED)

當(dāng)發(fā)光二極管加上正向電壓并有足夠大的正向電流時(shí)，就能發(fā)出一定波長(zhǎng)范圍的光。目前的發(fā)光二極管可以發(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(lèi)似。發(fā)光二極管的工作電壓為1.5~3V,工作電流為幾至十幾微安。發(fā)光二極管主要用于顯示電路,常用的有2EF等系列。發(fā)光二極管(LED)2光電二極管

光電二極管在反向電壓作用下工作。當(dāng)無(wú)光照時(shí),和普通二極管一樣,其反向電流很小,

稱(chēng)為暗電流。當(dāng)有光照時(shí)，產(chǎn)生的反向電流稱(chēng)為光電流。照度E越強(qiáng)，光電流也越大。常用的光電二極管有2AU、2CU等系列。光電流很小，一般只有幾十微安，應(yīng)用時(shí)必須放大。I/AU/VE=0E1E2(a)伏安特性(b)符號(hào)E2>E1通過(guò)光電二極管可將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)uI>8V，二極管導(dǎo)通，可看作短路，uO=8V

uI<8V，二極管截止，可看作開(kāi)路，uO=ui

例1：已知：

,二極管是理想的，試畫(huà)出uO

波形。8V

解：二極管陰極電位為8V。參考點(diǎn)二極管的應(yīng)用舉例1.二極管的限幅作用該電路為正限幅電路VA>VB,DA優(yōu)先導(dǎo)通，

使VY=3V。VB<VY

，DB截止，

將VB與VY隔離。2.二極管的鉗位和隔離作用

例2：圖示電路中，輸入端VA=+3V,VB=0V，試求輸出端Y的電位VY。設(shè)DA、DB，為理想二極管。解：VYAB-12V0V+3VDARDBDA

起鉗位作用。DB

起隔離作用。3.穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用舉例uoiZDZRiLiuiRL3.穩(wěn)壓管的技術(shù)參數(shù):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。解：令輸入電壓達(dá)到上限時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流為Izmax。求：電阻R和輸入電壓ui的正常值。——方程1令輸入電壓降到下限時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流為Izmin?！匠?uoiZDZRiLiuiRL聯(lián)立方程1、2，可解得：4.電路如圖所示，二極管導(dǎo)通電壓UD＝0.7V，常溫下UT≈26mV，電容C對(duì)交流信號(hào)可視為短路；ui為正弦波，有效值為10mV。

試問(wèn)二極管中流過(guò)的交流電流有效值為多少？解：二極管的直流電流

ID＝（V－UD）/R＝2.6mA其動(dòng)態(tài)電阻

rD≈UT/ID＝10Ω故動(dòng)態(tài)電流有效值

Id＝Ui/rD≈1mA4.