二極管伏安特性課件

二、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?.外加正向電壓(正向偏置)P區(qū)N區(qū)內(nèi)電場(chǎng)+

UR外電場(chǎng)外電場(chǎng)使多子向PN結(jié)移動(dòng),中和部分離子使空間電荷區(qū)變窄。IF限流電阻擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)形成正向電流IF。IF=I多子

I少子

I多子2.外加反向電壓(反向偏置)P

區(qū)N

區(qū)

+UR內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)外電場(chǎng)使少子背離PN結(jié)移動(dòng)，空間電荷區(qū)變寬。IRPN結(jié)的單向?qū)щ娦裕赫珜?dǎo)通，呈小電阻，電流較大;反偏截止，電阻很大，電流近似為零。漂移運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)形成反向電流IRIR=I少子

0正偏反偏二、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?.外加正向電壓(正向偏置)P區(qū)13、PN結(jié)單向?qū)щ姷臄?shù)學(xué)表達(dá)式反向飽和電流溫度的電壓當(dāng)量電子電量玻爾茲曼常數(shù)當(dāng)T=300(27

C)：UT

=26mV3、PN結(jié)單向?qū)щ姷臄?shù)學(xué)表達(dá)式溫度的電子電量玻爾茲曼常數(shù)當(dāng)21.2二極管及其應(yīng)用1.2.1二極管的結(jié)構(gòu)1.2.2二極管的伏安特性1.2.3二極管的主要參數(shù)1.2二極管及其應(yīng)用1.2.1二極管的結(jié)構(gòu)1.2.231.2.1半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和類型構(gòu)成：PN結(jié)+引線+管殼=二極管(Diode)符號(hào)：正極負(fù)極分類：按材料分硅二極管鍺二極管按結(jié)構(gòu)分點(diǎn)接觸型面接觸型點(diǎn)接觸型正極引線觸絲N型鍺片外殼負(fù)極引線負(fù)極引線

面接觸型N型鍺PN結(jié)

正極引線鋁合金小球底座金銻合金平面型正極

引線負(fù)極

引線集成電路中平面型PNP型支持襯底1.2.1半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和類型構(gòu)成：PN結(jié)+引4二極管伏安特性ppt課件51.2.2二極管的伏安特性一、PN結(jié)的伏安方程反向飽和電流溫度的電壓當(dāng)量電子電量玻爾茲曼常數(shù)當(dāng)T=300(27

C)：UT

=26mV1.2.2二極管的伏安特性一、PN結(jié)的伏安方程溫度的電6二、二極管的伏安特性O(shè)uD/ViD/mA正向特性UthUD(on)

死區(qū)電壓iD

=0Uth=

0.5V

0.1V(硅管)(鍺管)U

UthiD急劇上升0

U

Uth

UD(on)

=(0.6

0.8)V硅管0.7V(0.1

0.3)V鍺管0.2V反向特性ISU(BR)反向擊穿U(BR)

U

0iD=IS<0.1

A(硅)幾十

A

(鍺)U<

U(BR)反向電流急劇增大(反向擊穿)導(dǎo)通電壓二、二極管的伏安特性O(shè)uD/ViD/mA正向特性Uth7反向擊穿類型：電擊穿熱擊穿反向擊穿原因：齊納擊穿：(Zener)反向電場(chǎng)太強(qiáng)，將電子強(qiáng)行拉出共價(jià)鍵。

(擊穿電壓<6V，負(fù)溫度系數(shù))雪崩擊穿：反向電場(chǎng)使電子加速，動(dòng)能增大，撞擊使自由電子數(shù)突增?！狿N結(jié)未損壞，斷電即恢復(fù)。—PN結(jié)燒毀。(擊穿電壓>6V，正溫度系數(shù))擊穿電壓在6V左右時(shí)，溫度系數(shù)趨近零。反向擊穿類型：電擊穿熱擊穿反向擊穿原因：齊納擊穿：反向電場(chǎng)8硅管的伏安特性鍺管的伏安特性604020–0.02–0.0400.40.8–25–50iD

/mAuD/ViD

/mAuD

/V0.20.4–25–5051015–0.01–0.020結(jié)論：鍺管比硅管易導(dǎo)通，硅管比鍺管反向飽和電流小得多，所以硅管的單向?qū)щ娦院蜏囟确€(wěn)定性較好硅管的伏安特性鍺管的伏安特性604020–0.02–0.9溫度對(duì)二極管特性的影響604020–0.0200.4–25–50iD

/mAuD/V20C90CT升高時(shí)，由本征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度增加，導(dǎo)致PN結(jié)內(nèi)建電位差UB減小。UD(on)以(2

2.5)mV/

C下降思考：為什么溫度過(guò)高，將導(dǎo)致PN結(jié)失效？溫度對(duì)二極管特性的影響604020–0.0200.4–25101.2.3二極管的主要參數(shù)1.

IF—最大整流電流(最大正向平均電流)2.

URM—最高反向工作電壓，為U(BR)/23.

IR

—反向電流(越小單向?qū)щ娦栽胶?4.

fM—最高工作頻率(超過(guò)時(shí)單向?qū)щ娦宰儾?iDuDU(BR)IFURMO1.2.3二極管的主要參數(shù)1.IF—最大整流電流(11影響工作頻率的原因—PN結(jié)的電容效應(yīng)

結(jié)論：1.低頻時(shí)，因結(jié)電容很小，對(duì)PN結(jié)影響很小。高頻時(shí)，因容抗變小，使結(jié)電容分流，導(dǎo)致單向?qū)щ娦宰儾睢?.結(jié)面積小時(shí)結(jié)電容小，工作頻率高。影響工作頻率的原因—PN結(jié)的電容效應(yīng)121.3二極管電路的分析方法1.3.1理想二極管及二極管特性的折線近似*1.3.2圖解法和微變等效電路法1.3二極管電路的1.3.1理想二極管及二極管特性的折131.3.1理想二極管及二極管特性的折線近似一、理想二極管特性u(píng)DiD符號(hào)及等效模型SS正偏導(dǎo)通，uD=0；反偏截止，iD=0U(BR)=

二、二極管的恒壓降模型uDiDUD(on)uD=UD(on)0.7V(Si)0.2V(Ge)UD(on)三、二極管的折線近似模型uDiDUD(on)

U

I斜率1/rDrDUD(on)1.3.1理想二極管及二極管特性的折線近似一、理想二極管14UD(on)例1.3.1硅二極管，R=2k

，分別用二極管理想模型和恒壓降模型求出VDD=2V和VDD=10V時(shí)IO和UO的值。UOVDDIORUOVDDIOR[解]VDD=2V

理想IO=VDD/R=2/2

=1(mA)UO=VDD=2V恒壓降UO=VDD–UD(on)=2

0.7=1.3(V)IO=UO/R=1.3/2

=0.65(mA)VDD=10V

理想U(xiǎn)O=VDD=10VIO=VDD/R=10/2

=5(mA)恒壓降UO=10

0.7=9.3(V)IO=9.3/2=4.65(mA)UOVDDIORVDD大，

采用理想模型VDD小，

采用恒壓降模型UD(on)例1.3.1硅二極管，R=2k，15例1.3.2

試求電路中電流I1、I2、IO和輸出電壓UO的值。解：假設(shè)二極管斷開(kāi)UP=15VUP>UN二極管導(dǎo)通等效為0.7V的恒壓源UO=VDD1

UD(on)=15

0.7=14.3(V)IO=UO/RL=14.3/3

=4.8(mA)I2=(UO