第1章半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用南郵優(yōu)秀課件

第1章半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用南郵25七月2023模擬電子技術(shù)125七月2023模擬電子技術(shù)2一、模擬電子技術(shù)是什么？二、課程地位（為什么學(xué)？）三、課程教學(xué)內(nèi)容四、課程安排與任務(wù)五、如何學(xué)習(xí)六、何謂學(xué)好？七、課程成績(jī)?cè)u(píng)定方法八、答疑時(shí)間、地點(diǎn)緒論25七月2023模擬電子技術(shù)3第1章晶體二極管及其基本電路1.1半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)知識(shí)1.1.0

概述一、導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體二、制造半導(dǎo)體器件的材料1.1.1

本征半導(dǎo)體一、半導(dǎo)體中的載流子二、本征載流子濃度25七月2023模擬電子技術(shù)41.1.2

雜質(zhì)半導(dǎo)體一、N型半導(dǎo)體（Negativetype）二、P型半導(dǎo)體（Positivetype）三、雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度25七月2023模擬電子技術(shù)51.2PN結(jié)1.2.1ＰＮ結(jié)的形成1.2.2ＰＮ結(jié)的單向?qū)щ娞匦砸?、PＮ結(jié)加正向電壓二、PＮ結(jié)加反向電壓三、PN結(jié)電流方程1.2.3PN結(jié)的擊穿特性一、齊納擊穿二、雪崩擊穿25七月2023模擬電子技術(shù)61.2.4PN結(jié)的電容特性一、勢(shì)壘電容二、擴(kuò)散電容25七月2023模擬電子技術(shù)71.3.2二極管的主要參數(shù)一、直流電阻1.3半導(dǎo)體二極管及其基本電路1.3.1二極管特性曲線二、交流電阻三、最大整流電流I

F四、最大反向工作電壓URM五、反向電流ＩＲ六、最高工作頻率fM25七月2023模擬電子技術(shù)81.3.4二極管基本應(yīng)用電路一、二極管整流電路二、二極管限幅電路1.3.3半導(dǎo)體二極管模型一、理想模型

二、恒壓降模型

三、折線模型

四、小信號(hào)模型

25七月2023模擬電子技術(shù)91.4特殊二極管一、穩(wěn)壓二極管的特性二、穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)三、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路1.4.1穩(wěn)壓二極管作業(yè)25七月2023模擬電子技術(shù)10一、模擬電子技術(shù)是什么？1.模擬電子電路課程是一門研究模擬電子技術(shù)的基

本規(guī)律，并注重實(shí)踐應(yīng)用的一門學(xué)科基礎(chǔ)課。2.內(nèi)容涉及兩本教材（資料）內(nèi)容:

主教材、補(bǔ)充教材。25七月2023模擬電子技術(shù)11二、課程地位（為什么學(xué)？）1.是重要的學(xué)科基礎(chǔ)課（1）通識(shí)基礎(chǔ)課：體現(xiàn)學(xué)歷教育和大學(xué)基礎(chǔ)的課。

課時(shí)多，教學(xué)內(nèi)容基本穩(wěn)定。（2）學(xué)科基礎(chǔ)課：是學(xué)科方向的必修課，課時(shí)較

多；承前啟后；內(nèi)容相對(duì)穩(wěn)定。（4）專業(yè)課：是專業(yè)應(yīng)用性質(zhì)的必修課和選修課。

分模塊，課時(shí)少，內(nèi)容變化快。（3）專業(yè)基礎(chǔ)課：是專業(yè)方向的必修課，課時(shí)較

多；承前啟后；內(nèi)容相對(duì)穩(wěn)定，但有發(fā)展。25七月2023模擬電子技術(shù)123.是強(qiáng)調(diào)硬件應(yīng)用能力的工程類課程4.是工程師訓(xùn)練的基本入門課程5.是很多重點(diǎn)大學(xué)的考研課程2.是電氣信息類、電子信息科學(xué)類專業(yè)的主干課程(1)當(dāng)前社會(huì)對(duì)于硬件工程師（特別是具有設(shè)計(jì)開發(fā)

能力的工程師）需求量很大。(2)培養(yǎng)硬件工程師比較困難。(3)學(xué)好并掌握硬件本領(lǐng)將使你基礎(chǔ)實(shí)，起點(diǎn)高，發(fā)

展大，受益無(wú)窮！25七月2023模擬電子技術(shù)131.模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)：幅值連續(xù)、時(shí)間連續(xù)

數(shù)字信號(hào)：幅值離散、時(shí)間離散（通常變化時(shí)刻之間的間隔是均勻的）00110001010101三、課程教學(xué)內(nèi)容語(yǔ)言信號(hào)波形DtOutOt1t2t325七月2023模擬電子技術(shù)142.電子電路的概念、分類及發(fā)展概念：對(duì)弱電類信號(hào)進(jìn)行產(chǎn)生、處理（如串—并變換、變頻、取反、放大等）、存儲(chǔ)、傳輸，由各種元件互相連接而組成的物理實(shí)體。分類：數(shù)字電路、模擬電路線性電路（處理小信號(hào)）、非線性電路（處理大信號(hào)）模擬電路根據(jù)有源器件模型分為低頻電路（處理低頻信號(hào)）、高頻電路（處理高頻信號(hào)）模擬電路根據(jù)信號(hào)頻率分為25七月2023模擬電子技術(shù)153.模擬電路與數(shù)字電路的關(guān)系

數(shù)字電路在信號(hào)的傳輸，存儲(chǔ)，處理過(guò)程中占有優(yōu)勢(shì)。但任何大型的電路系統(tǒng)都是模數(shù)混合系統(tǒng)，模擬電路是不可缺少的，在小信號(hào)的放大，模/數(shù)和數(shù)/模信號(hào)的轉(zhuǎn)換以及提供電壓源等方面起到重大的作用。一般在一個(gè)電路系統(tǒng)的兩頭是模擬電路部分，而在中間部分是數(shù)字電路部分。（1）輸入部分是模擬部分，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和放大微弱的信號(hào)；（2）中間部分是數(shù)字部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的加工處理；（3）輸出部分是模擬部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行功率驅(qū)動(dòng)放大，進(jìn)行信號(hào)發(fā)射或控制外部器件。25七月2023模擬電子技術(shù)16模擬電路應(yīng)用實(shí)例：無(wú)線通信機(jī)由發(fā)射機(jī)，接收機(jī)和基帶信號(hào)處理部分組成。發(fā)射機(jī)射頻部分的任務(wù)是完成基帶信號(hào)對(duì)載波的調(diào)制，將其變?yōu)橥◣盘?hào)并搬移到所需的頻段上，且有足夠的功率發(fā)射，其結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：

圖

無(wú)線射頻發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)框圖

由計(jì)算機(jī)或終端產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)，頻譜都是從零開始的，這種未經(jīng)調(diào)制的信號(hào)所占用的頻率范圍叫基本頻帶（這個(gè)頻帶從直流起可高到數(shù)百千赫，甚至若干兆赫），簡(jiǎn)稱基帶（baseband）。這種數(shù)字信號(hào)就稱基帶信號(hào)。

25七月2023模擬電子技術(shù)17接收機(jī)的射頻與發(fā)射機(jī)相反，它要從眾多的電波中選出有用信號(hào)，并經(jīng)過(guò)高頻放大，混頻，中頻放大后由解調(diào)器解調(diào)，將頻帶信號(hào)變?yōu)榛鶐盘?hào)。

圖無(wú)線射頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)框圖

在遠(yuǎn)程通信中，是不能直接傳輸原始的電脈沖信號(hào)的（也就是基帶信號(hào)了）。因此就需要利用頻帶傳輸，就是用基帶脈沖對(duì)載波波形的某些參量進(jìn)行控制，使這些參量隨基帶脈沖變化，這就是調(diào)制。經(jīng)過(guò)調(diào)制的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)，即帶通信號(hào),其頻域表達(dá)以載波頻率為中心,覆蓋一個(gè)窄的帶寬。

25七月2023模擬電子技術(shù)18學(xué)習(xí)難度大，涉及的知識(shí)面廣，素有“魔鬼電路”，“模糊電路”之稱。應(yīng)注重動(dòng)手能力的培養(yǎng)。本門課目的是培養(yǎng)硬件工程師，是一門經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科。應(yīng)掌握近似計(jì)算的方法。本門課是一門“工程應(yīng)用性”課程，需要進(jìn)行有關(guān)性能參數(shù)的理論計(jì)算，近似計(jì)算是模擬電子電路的靈魂，不會(huì)近似計(jì)算將寸步難行。 4.模擬電子技術(shù)的特點(diǎn)25七月2023模擬電子技術(shù)195.課程內(nèi)容第1章半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用第2章雙極型晶體管及其放大電路第3章場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其放大電路第5章集成運(yùn)算放大電路第6章反饋第4章放大器的頻率響應(yīng)和噪聲第7章集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用第8章功率放大電路第10章正弦波振蕩電路第11章調(diào)制與解調(diào)25七月2023模擬電子技術(shù)206.教材[1]黃麗亞等編著.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009[2]電子電路教研室.模擬電子電路B補(bǔ)充講義(修訂版)，南京郵電大學(xué)校內(nèi)印刷,200625七月2023模擬電子技術(shù)217.參考書[1]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）(第五版).

北京：高等教育出版社,2006[2]華成英童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）.

北京：高等教育出版社,2006[3]謝嘉奎.電子線路（線性部分）(第四版）.

北京：高等教育出版社,1999（2004年印刷）[4]謝嘉奎.電子線路（非線性部分）(第四版）.

北京：高等教育出版社,1999（2004年印刷）25七月2023模擬電子技術(shù)22四、課程安排與任務(wù)2.掌握常用半導(dǎo)體器件和典型模擬集成電路的特

性與參數(shù)；3.系統(tǒng)地掌握電子線路的基本概念、組成、基本原

理、性能特點(diǎn)和掌握各類放大器、頻率響應(yīng)、

反饋、振蕩器、調(diào)制解調(diào)電路的基本分析方法

和工程估算方法.1.一學(xué)期課（64學(xué)時(shí)、4學(xué)分），實(shí)驗(yàn)課另有安排，

單獨(dú)設(shè)課。25七月2023模擬電子技術(shù)23五、如何學(xué)習(xí)1.“愛(ài)好”和“志向”很重要！“興趣是最好的老師”。2.入門時(shí)可能會(huì)遇到一些困難。注意不斷改進(jìn)、總結(jié)和調(diào)整、提高?；酒骷P(guān)-----電路構(gòu)成工程近似關(guān)-----分析方法實(shí)驗(yàn)動(dòng)手關(guān)-----實(shí)踐應(yīng)用

EDA應(yīng)用關(guān)-----設(shè)計(jì)能力3.學(xué)習(xí)方法“過(guò)四關(guān)”4.分立為基礎(chǔ)，集成是重點(diǎn)，分立為集成服務(wù)25七月2023模擬電子技術(shù)241.掌握電子技術(shù)的硬件理論（學(xué)好）;六、何謂學(xué)好？七、課程成績(jī)?cè)u(píng)定方法八、答疑時(shí)間、地點(diǎn)2.掌握電子技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐能力（用好）;25七月2023模擬電子技術(shù)25第一章晶體二極管及其基本電路（1）了解本征半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)體和PN結(jié)的形成及其特性。（2）掌握晶體二極管的特性和主要參數(shù)。（3）掌握普通二極管、穩(wěn)壓二極管構(gòu)成的基本電路的組成、工作原理及分析方法。25七月2023模擬電子技術(shù)261.1半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)知識(shí)1.1.0概述一、導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體1.導(dǎo)體(Conductor)：σ>104s·cm-12.絕緣體(Insulator)：σ<10-10s·cm-13.半導(dǎo)體(Semiconductor)：σ在10-9～103s·cm-1間注：σ為電導(dǎo)率如鋁、金、鎢、銅等金屬，鎳鉻等合金。如二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅等。如硅、鍺、砷化鎵、磷化銦、碳化鎵等。25七月2023模擬電子技術(shù)27二、制造半導(dǎo)體器件的材料+14284硅原子（Silicon）鍺原子（Germanium）圖1.1.1

硅和鍺原子結(jié)構(gòu)圖和簡(jiǎn)化模型半導(dǎo)體器件是導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體的有機(jī)組合體。+4慣性核(InertIonicCore)價(jià)電子(ValenceElectron)半導(dǎo)體是構(gòu)成當(dāng)代微電子的基礎(chǔ)材料。+322184825七月2023模擬電子技術(shù)28一、半導(dǎo)體中的載流子1.1.1本征半導(dǎo)體(IntrinsicSemiconductor)純凈的半導(dǎo)體，稱為本征半導(dǎo)體。在絕對(duì)零度(-273℃)和沒(méi)有外界影響時(shí)，所有價(jià)電子都被束縛在共價(jià)鍵內(nèi)，晶體中沒(méi)有自由電子，所以半導(dǎo)體不能導(dǎo)電。晶體中無(wú)載流子。載流子(Carrier)：獲得運(yùn)動(dòng)能量的帶電粒子。25七月2023模擬電子技術(shù)29二、本征載流子濃度

ni,pi分別表示自由電子(FreeElectron)和空穴(Hole)的濃度(cm–3)；A0為常數(shù)，Si(Ge):3.87(1.76)×1016cm-3·K-3/2；EG0為T=0K時(shí)的禁帶寬度，Si(Ge):1.21(0.78)eV；k為波爾茲曼常數(shù)(8.63×10-6V/K)；25七月2023模擬電子技術(shù)30本征載流子濃度隨溫度升高近似按指數(shù)規(guī)律增大，所以半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能對(duì)溫度非常敏感。室溫下，本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。室溫下：硅（Si)原子密度為載流子密度為本征載流子濃度討論25七月2023模擬電子技術(shù)311.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體(ImpuritySemiconductor)一、N型半導(dǎo)體（Negativetype）在本征硅（或鍺）中，摻入少量的五價(jià)元素（磷、砷等），就得到N型半導(dǎo)體。室溫時(shí)，幾乎全部雜質(zhì)原子都能提供一個(gè)自由電子。多子(Majority)（多數(shù)載流子）：自由電子；少子(Minority)（少數(shù)載流子）：空穴；多子濃度nn≈Nd（施主雜質(zhì)濃度）25七月2023模擬電子技術(shù)32二、P型半導(dǎo)體（Positivetype）在本征硅（或鍺）中，摻入少量的三價(jià)元素（硼、鋁等），就得到P型半導(dǎo)體。室溫時(shí)，幾乎全部雜質(zhì)原子都能提供一個(gè)空穴。多子（多數(shù)載流子）：空穴；少子（少數(shù)載流子）：自由電子；多子濃度pp≈Na（受主雜質(zhì)濃度）25七月2023模擬電子技術(shù)33三、雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度在熱平衡下，兩者之間有如下關(guān)系：多子濃度值與少子濃度值的乘積恒等于本征載流子濃度值ni的平方。對(duì)N型半導(dǎo)體對(duì)P型半導(dǎo)體25七月2023模擬電子技術(shù)34雜質(zhì)半導(dǎo)體類型多子少子多子濃度少子濃度載流子濃度與溫度關(guān)系

N型半導(dǎo)體

P型半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子小結(jié)自由電子空穴空穴自由電子nn≈Ndpp≈Na溫度變化對(duì)多子濃度影響很小；對(duì)少子濃度影響很大。25七月2023模擬電子技術(shù)351.2PN結(jié)1.2.1ＰＮ結(jié)的形成平衡時(shí)，多子擴(kuò)散與少子漂移達(dá)到平衡，即擴(kuò)散過(guò)去多少多子，就有多少少子漂移過(guò)來(lái)。開始擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)占優(yōu)勢(shì)；內(nèi)電場(chǎng)形成，阻止多子擴(kuò)散，但引起少子漂移；25七月2023模擬電子技術(shù)361.2.2ＰＮ結(jié)的單向?qū)щ娞匦砸弧Ｎ結(jié)加正向電壓外加電場(chǎng)，多子被強(qiáng)行推向耗盡區(qū)，中和部分正、負(fù)離子使耗盡區(qū)變窄，內(nèi)電場(chǎng)削弱。由于內(nèi)電場(chǎng)減弱，有利于多子的擴(kuò)散，多子源源不斷擴(kuò)散到對(duì)方，形成擴(kuò)散電流，通過(guò)回路形成正向電流．由于UB較小，因此只需較小的外加電壓U，就能產(chǎn)生很大的正向電流25七月2023模擬電子技術(shù)37外加電場(chǎng)強(qiáng)行將多子推離耗盡區(qū)，使耗盡區(qū)變寬，內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)。內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，多子擴(kuò)散很難進(jìn)行，而有利于少子的漂移。越過(guò)界面的少子通過(guò)回路形成反向(漂移)電流，反向電流很小。外加電壓增大時(shí)，反向電流基本不增加。二、PＮ結(jié)加反向電壓25七月2023模擬電子技術(shù)38這種現(xiàn)象稱之為PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦?。綜上所述，PN結(jié)加正向電壓時(shí)，電流很大并隨外加電壓有明顯變化（正向?qū)ǎ?，而加反向電壓時(shí)，電流很小，且不隨外加電壓變化（反向截止）。25七月2023模擬電子技術(shù)39三、PN結(jié)電流方程圖1.2.5PN結(jié)的伏安特性當(dāng)T=300K(室溫)時(shí),UT=26mV。iu0-U(BR)IS為反向飽和電流。UT=KT/q,溫度電壓當(dāng)量25七月2023模擬電子技術(shù)40當(dāng)u

比UT大幾倍時(shí)即呈現(xiàn)指數(shù)變化。當(dāng)u<0時(shí),且|u|比UT大幾倍時(shí)PN結(jié)電流方程討論25七月2023模擬電子技術(shù)41Δu/ΔT≈-(2~2.5)mV/℃iu0TT-U(BR)當(dāng)溫度T變化時(shí)PN結(jié)電流方程討論25七月2023模擬電子技術(shù)421.2.3PN結(jié)的擊穿特性當(dāng)反向電壓超過(guò)U(BR)

后，|u|稍有增加時(shí)，反向電流急劇增大，這種現(xiàn)象稱為PN結(jié)反向擊穿(Breakdown)。iu0-U(BR)25七月2023模擬電子技術(shù)43重?fù)诫s耗盡區(qū)很窄強(qiáng)電場(chǎng)將中性原子的價(jià)電子直接拉出共價(jià)鍵產(chǎn)生大量電子、空穴對(duì)反向電流增大.一、齊納擊穿(ZenerBreakdown)PN耗盡區(qū)+++++++++++++++外電場(chǎng)25七月2023模擬電子技術(shù)44輕摻雜耗盡區(qū)較寬少子動(dòng)能增大碰撞中性原子產(chǎn)生電子、空穴對(duì)連鎖反應(yīng)產(chǎn)生大量電子、空穴對(duì)反向電流劇增。二、雪崩擊穿(AvalancheMultiplication)PN耗盡區(qū)+++++++++++++++外電場(chǎng)25七月2023模擬電子技術(shù)45一般來(lái)說(shuō)，對(duì)硅材料的PN結(jié)，UBR>7V時(shí)為雪崩擊穿；UBR<5V時(shí)為齊納擊穿；UBR介于5~7V時(shí)，兩種擊穿都有。25七月2023模擬電子技術(shù)461.2.4PN結(jié)的電容特性PN結(jié)的耗盡區(qū)與平板電容器相似，外加電壓變化，耗盡區(qū)的寬度變化，則耗盡區(qū)中的正負(fù)離子數(shù)目變化，即存儲(chǔ)的電荷量變化。多子擴(kuò)散在對(duì)方區(qū)形成非平衡少子的濃度分布曲線偏置電壓變化分布曲線變化非平衡少子變化電荷變化。一、勢(shì)壘電容(BarrierCapacitance)二、擴(kuò)散電容(DiffusionCapacitance)25七月2023模擬電子技術(shù)47Cj=CT+CD結(jié)論Cj≈CD

，其值通常為幾十至幾百pF；Cj≈CT,其值通常為幾至幾十pF。因?yàn)镃T和CD并不大，所以在高頻工作時(shí)，才考慮它們的影響。正偏時(shí)以CD為主，反偏時(shí)以CT為主，（如：變?nèi)荻O管）25七月2023模擬電子技術(shù)481.3半導(dǎo)體二極管及其基本電路PN結(jié)加上電極引線和管殼就形成半導(dǎo)體二極管。圖1.

3.1半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)示意圖及電路符號(hào)P區(qū)N區(qū)正極負(fù)極（a）結(jié)構(gòu)示意圖（b）電路符號(hào)PN正極負(fù)極25七月2023模擬電子技術(shù)491.3.1二極管特性曲線二極管特性曲線與PN結(jié)基本相同，略有差異。圖1.3.2硅二極管伏安特性曲線

i/mAu/V(A)0102030-5-10-0.50.5特性曲線是描述器件性能的圖形表示。硅:UD(on)=0.5～0.6V；UD(on)鍺:UD(on)=0.1～0.2V。指數(shù)段直線段小功率管正常工作電壓硅：0.6~0.8V，鍺：0.2~0.3V。鍺管：小于幾十微安。硅管：小于0.1A，25七月2023模擬電子技術(shù)501.3.2二極管的主要參數(shù)一、直流電阻（靜態(tài)電阻）圖1.3.3二極管電阻的幾何意義IDUDQ1RD=UD/IDRD

的幾何意義：iu0Q2(a)直流電阻RDQ點(diǎn)到原點(diǎn)直線斜率的倒數(shù)。規(guī)律RD不是恒定的，正向的RD隨工作電流增大而減小，反向的RD隨反向電壓的增大而增大。參數(shù)是描述器件性能的技術(shù)指標(biāo)。25七月2023模擬電子技術(shù)511.正向電阻：幾百歐姆；反向電阻：幾百千歐姆；2.Q點(diǎn)（quiescent）（直流工作點(diǎn)、靜態(tài)工作點(diǎn)）不同，測(cè)出的電阻也不同；如：用萬(wàn)用表歐姆檔的不同檔位（×10、×100、×1K等）測(cè)得的阻值是不同的。結(jié)論因此，PN結(jié)具有單向?qū)щ娞匦浴?5七月2023模擬電子技術(shù)52二、交流電阻（動(dòng)態(tài)電阻）二極管在其工作狀態(tài)(I

DQ,UDQ)下的電壓微變量與電流微變量之比。rD的幾何意義為Q(IDQ,UDQ)點(diǎn)處切線斜率的倒數(shù)。iu0Qiu(b)交流電阻rD圖1.3.3二極管電阻的幾何意義25七月2023模擬電子技術(shù)53rD=rj+rs

------PN結(jié)電阻

rs------體電阻+引線接觸電阻更確切地講，二極管交流電阻25七月2023模擬電子技術(shù)54例1.3.1已知D為Si二極管，流過(guò)D的直流電流ID=10mA，交流電壓U=10mV，求流過(guò)D的交流電流I=?10VDR0.93KUID解：二極管交流電阻為所以交流電流為25七月2023模擬電子技術(shù)55三、最大整流電流IF四、最大反向工作電壓URM五、反向電流IR允許通過(guò)的最大正向平均電流。通常取U(BR)的一半，超過(guò)U(BR)容易發(fā)生反向擊穿。未擊穿時(shí)的反向電流。IR越小，單向?qū)щ娦阅茉胶谩Ａ?、最高工作頻率fM工作頻率超過(guò)f

M時(shí)，二極管的單向?qū)щ娦阅茏儔摹?5七月2023模擬電子技術(shù)561.3.3半導(dǎo)體二極管模型由于二極管的非線性特性，當(dāng)電路加入二極管時(shí)，便成為非線性電路。實(shí)際應(yīng)用時(shí)可根據(jù)二極管的應(yīng)用條件作合理近似，得到相應(yīng)的等效電路，化為線性電路。對(duì)電子線路進(jìn)行定量分析時(shí),電路中的實(shí)際器件必須用相應(yīng)的電路模型來(lái)等效表示，這稱為“建?！?。25七月2023模擬電子技術(shù)57iu0一、理想模型

圖1.3.5理想二極管模型

（a)伏安特性（b)電路模型U<01（c)符號(hào)U0225七月2023模擬電子技術(shù)58iu0圖1.3.6恒壓降模型

UD(on)（a)伏安特性UUD(on)（b)電路模型2UD(on)二、恒壓降模型

U<UD(on)1UD(on)（c)符號(hào)UD(on)硅:UD(on)=0.7V鍺:UD(on)=0.3V25七月2023模擬電子技術(shù)59圖1.3.7折線模型UD(on)iu0（a)伏安特性U<UD(on)（b)

電路模型1UD(on)rD(on)三、折線模型

UUD(on)（c)符號(hào)2UD(on)rD(on)UD(on)rD(on)25七月2023模擬電子技術(shù)60四、小信號(hào)模型

圖1.3.8二極管的交流小信號(hào)等效模型

rD+-△U△IIDUDQiu0△U△I（a）伏安曲線（b）電路模型25七月2023模擬電子技術(shù)611.在大信號(hào)應(yīng)用中如何選擇二極管的等效模型？以上四種等效電路模型(理想模型

、恒壓降模型

、折線模型、小信號(hào)模型)均為二極管近似模型(線性化模型)。對(duì)不同電路模型可在不同需求時(shí)采用。思考題：2.在小信號(hào)應(yīng)用中如何選擇二極管的等效模型？25七月2023模擬電子技術(shù)62一、二極管整流電路圖1.3.9二極管半波整流電路及波形tui0

uot0(b)輸入、輸出波形關(guān)系1.3.4二極管基本應(yīng)用電路VRLuiuo(a)電路iu025七月2023模擬電子技術(shù)63二、二極管限幅電路圖1.3.11二極管上限幅電路及波形t

ui/V0

(b)輸入、輸出波形關(guān)系t0

uo/V2.7-5-55(a)電路E2VDRuiuou

i≥E+UD(ON)

D導(dǎo)通，否則截止。iuUD(on)02.725七月2023模擬電子技術(shù)64三、二極管開關(guān)電路利用二極管的單向?qū)щ娦詠?lái)接通或斷開電路，在數(shù)字電路中得到廣泛的應(yīng)用。在分析這種電路時(shí)，應(yīng)當(dāng)掌握一條基本原則，即判斷電路中的二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)還是截止?fàn)顟B(tài)，可以先將二極管斷開，然后觀察陰、陽(yáng)兩極間所加電壓是正偏還是反偏，若正偏則二極管導(dǎo)通，否則，二極管截止。若多個(gè)二極管都正偏，則正偏壓降大的二極管先導(dǎo)通，然后將導(dǎo)通二極管用等效模型代替，再分析其余二極管的導(dǎo)通、截止情況?，F(xiàn)舉例說(shuō)明。25七月2023模擬電子技術(shù)65例1.3.4二極管開關(guān)電路如圖1.3.14所示。當(dāng)輸入電壓u1和u2為0V或5V時(shí)，利用二極管理想模型分析，u1和u2在不同取值組合情況下，輸出電壓uo的值。圖1.3.14二極管開關(guān)電路表1.3.1例1.3.4輸入、輸出電壓關(guān)系u1u2二極管工作狀態(tài)uoV1V20V0V0V5V5V0V5V5V導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止導(dǎo)通截止導(dǎo)通截止0V0V0V5V25七月2023模擬電子技術(shù)661.穩(wěn)壓二極管的正向特性、反向特性與普通二極管基本相同，區(qū)別僅在于反向擊穿時(shí)，特性曲線更加陡峭。2.穩(wěn)壓管在反向擊穿后，能通過(guò)調(diào)節(jié)自身電流，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電壓的功能。，電壓幾乎不變，為-UZ。即當(dāng)一、穩(wěn)壓二極管的特性1.4.1穩(wěn)壓二極管1.4特殊二極管25七月2023模擬電子技術(shù)67二、穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)1.穩(wěn)定電壓UZ2.額定功耗PZ擊穿后流過(guò)管子的電流為規(guī)定值時(shí)，管子兩端的電壓值。由管子溫升所限定的參數(shù)，使用時(shí)不允許超過(guò)此值。3.穩(wěn)定電流IZ4.動(dòng)態(tài)電阻rZ5.溫度系數(shù)α在擊穿狀態(tài)下，兩端電壓變化量與其電流變化量的比值。表示單位溫度變化引起穩(wěn)壓值的相對(duì)變化量。一般為幾歐姆到幾十歐姆（越小越好）。25七月2023模擬電子技術(shù)68例上圖為穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路，即當(dāng)Ui和RL

變化時(shí)，輸出UO保持不變。試問(wèn)：該穩(wěn)壓電路要能夠穩(wěn)定工作，對(duì)限流電阻R有何要求。圖1.4.2穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路R

ILIZDZ

RLUiUo三、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路當(dāng)RL不變時(shí)：Ui

↑

IR

↑IR

IZ↑↑

IL≈C當(dāng)Ui不變時(shí)：RL

↑

IR

↓

IZ↑↑

IL↓↓25七月2023模擬電子技術(shù)69解：當(dāng)Ui,RL變化時(shí)，Ｄz中電流IZ

應(yīng)滿足圖1.4.2穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路R

ILIZVZ

RLUiUo何時(shí)IZ

最??？何時(shí)IZ

最大？25七月2023模擬電子技術(shù)70即1.

當(dāng)Ui=Uimin,RL=RLmin時(shí),IZ

最小，此時(shí)應(yīng)有R

ILIZVZ

RLUiUo25七月2023模擬電子技術(shù)712.

當(dāng)Ui=Umax,RL=RLmax時(shí),IZ最大，此時(shí)應(yīng)有即R

ILIZVZ

RLUiUo25七月2023模擬電子技術(shù)72Rmin<R<Rmax因此，可得限流電阻的取值范圍是：25七月2023模擬電子技術(shù)73小結(jié)2.PN結(jié)是現(xiàn)代半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。它具有單向?qū)щ娞匦?、擊穿特性和電容特性?.N型半導(dǎo)體中，電子是多子，空穴是少子；P型半導(dǎo)體中，空穴是多子，電子是少子；多子濃度由摻雜濃度決定，少子濃度很小且隨溫度的變化而變化。3.

半導(dǎo)體二極管由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，大信號(hào)應(yīng)用時(shí)表現(xiàn)為開關(guān)特性。4.利用PN結(jié)的擊穿特性可制作穩(wěn)壓二極管。用穩(wěn)壓二極管構(gòu)成穩(wěn)壓電路時(shí)，首先應(yīng)保證穩(wěn)壓管反向擊穿，另外必須串接限流電阻。25七月2023模擬電子技術(shù)74作業(yè)1.31.61.71.91.1025七月2023模擬電子技術(shù)75+4+4+4+4價(jià)電子圖1.1.2單晶硅和鍺共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)示意圖共價(jià)鍵(CovalentBond)25七月2023模擬電子技術(shù)76+4+4+4+4束縛電子圖1.1.3本征激發(fā)產(chǎn)生電子和空穴自由電子（帶正電）電子載流子（帶負(fù)電）空穴空穴載流子本征激發(fā)復(fù)合空穴在晶格中的移動(dòng).avi25七月2023模擬電子技術(shù)77圖1.1.4N型半導(dǎo)體原子結(jié)構(gòu)示意圖+4+5+4+4鍵外電子束縛電子施主原子(Doneratom)25七月2023模擬電子技術(shù)78圖1.1.5P型半導(dǎo)體原子結(jié)構(gòu)示意圖受主原子(Acceptoratom)空位+4+3+4+4束縛電子25七月2023模擬電子技術(shù)79+++++++++++++++PN（a）空穴和電子的擴(kuò)散圖1.2.1PN結(jié)的形成PN結(jié)的形成過(guò)程.avi25七月2023模擬電子技術(shù)80PN內(nèi)電場(chǎng)（b）平衡時(shí)的PN結(jié)圖1.2.1PN結(jié)的形成+++++++++++++++PN結(jié)又稱空間電荷區(qū)、耗盡區(qū)、阻擋區(qū)、勢(shì)壘區(qū)內(nèi)建電位差UB對(duì)Ge