1.2模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)10年模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程電子教案

1.2

半導(dǎo)體二極管1.2.1

半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和類型平面型點(diǎn)接觸型引線觸絲外殼N型鍺片N型硅陽極引線PN結(jié)陰極引線金銻合金底座鋁合金小球半導(dǎo)體二極管的外型和符號正極負(fù)極符號外型負(fù)極正極半導(dǎo)體二極管的類型(1)按使用的半導(dǎo)體材料不同分為(2)按結(jié)構(gòu)形式不同分為硅管鍺管點(diǎn)接觸型平面型

點(diǎn)接觸型管子的結(jié)面積小，電容小，適用于高頻、小電流的整流、檢波、混頻電路等面接觸型二極管

PN結(jié)的面積大，允許流過的電流大，一般工作在低頻率電路下。1.2.2

半導(dǎo)體二極管的伏安特性硅管00.8反向特性正向特性擊穿特性00.8反向特性鍺管正向特性uDiD(1)

近似呈現(xiàn)為指數(shù)曲線，即(2)

有死區(qū)（iD≈0的區(qū)域)1．正向特性死區(qū)電壓約為硅管0.5V鍺管0.1VOiD正向特性擊穿電壓死區(qū)電壓U(BR)反向特性uD(3)導(dǎo)通后（即uD大于死區(qū)電壓后）管壓降uD

約為硅管0.6~0.8V鍺管0.2~0.3V通常近似取uD

硅管0.7V鍺管0.2VOiD正向特性擊穿電壓死區(qū)電壓U(BR)反向特性uD即uD略有升高，

iD急劇增大。2．反向特性

IS=硅管小于0.1微安鍺管幾十到幾百微安OiD正向特性擊穿電壓死區(qū)電壓U(BR)反向特性uD(1)當(dāng)時(shí)，。(2)

當(dāng)時(shí)，反向電流急劇增大，擊穿的類型根據(jù)擊穿可逆性分為電擊穿熱擊穿二極管發(fā)生反向擊穿。OiD正向特性擊穿電壓死區(qū)電壓U(BR)反向特性uD降低反向電壓，二極管仍能正常工作。PN結(jié)被燒壞，造成二極管永久性的損壞。二極管發(fā)生反向擊穿后，如果a.功耗PD(=|UDID|)不大b.PN結(jié)的溫度小于允許的最高結(jié)溫硅管150∽200oC鍺管75∽100oC熱擊穿電擊穿a.齊納擊穿

(3)

產(chǎn)生擊穿的機(jī)理半導(dǎo)體的摻雜濃度高擊穿電壓低于4V擊穿電壓具有負(fù)的溫度系數(shù)空間電荷層中有較強(qiáng)的電場電場將PN結(jié)中的價(jià)電子從共價(jià)鍵中激發(fā)出來擊穿的機(jī)理?xiàng)l件擊穿的特點(diǎn)半導(dǎo)體的摻雜濃度低擊穿電壓高于6V擊穿電壓具有正的溫度系數(shù)空間電荷區(qū)中就有較強(qiáng)的電場電場使PN結(jié)中的少子“碰撞電離”共價(jià)鍵中的價(jià)電子擊穿的機(jī)理?xiàng)l件擊穿的的特點(diǎn)b.雪崩擊穿1.2.3

溫度對半導(dǎo)體二極管特性的影響1.當(dāng)溫度上升時(shí)，死區(qū)電壓、正向管壓降降低?！鱱D/△T=–（2~2.5）mV/°C2.

溫度升高，反向飽和電流增大。即溫度每升高1°C，管壓降降低（2~2.5）mV。即平均溫度每升高10°C，反向飽和電流增大一倍。1.2.4

半導(dǎo)體二極管的主要電參數(shù)1.額定整流電流IF2.反向擊穿電壓U(BR)管子長期運(yùn)行所允許通過的電流平均值。

二極管能承受的最高反向電壓。OiD正向特性擊穿電壓死區(qū)電壓U(BR)反向特性uD4.反向電流IR3.最高允許反向工作電壓UR為了確保管子安全工作，所允許的最高反向電壓。室溫下加上規(guī)定的反向電壓時(shí)測得的電流。

OiD正向特性擊穿電壓死區(qū)電壓U(BR)反向特性uDUR=（1/2~2/3）U(BR)5.正向電壓降UF6.最高工作頻率fM指通過一定的直流測試電流時(shí)的管壓降。

fM與結(jié)電容有關(guān)，當(dāng)工作頻率超過fM時(shí)，二極管的單向?qū)щ娦宰儔?。OiD正向特性擊穿電壓死區(qū)電壓U(BR)反向特性uD二極管的幾種常用的模型(2)電路符號(1)伏安特性1.理想二極管–+uDiDuDiDO理想特性實(shí)際特性

在實(shí)際電路中，當(dāng)電源電壓遠(yuǎn)大于二極管的管壓降時(shí)，利用此模型分析是可行的。(2)電路模型(1)伏安特性2.恒壓模型uDiDOuF–+uDiDuF

所謂恒壓降模型，是指二極管在正向?qū)〞r(shí)，其管壓降為恒定值，且不隨電流而變化。硅管的管壓降為0.7V,鍺管的管壓降為0.3V。

在實(shí)際電路中，此模型的應(yīng)用非常廣泛。(2)電路模型(1)伏安特性3.折線模型uDiDOuthrD–+uDiDuthrDrD=△U/△I(2)電路模型(1)伏安特性4.小信號動態(tài)模型