電工與電子技術課件 【ch06】二極管及應用電路

第六章電工與電子技術二極管及應用電路01半導體基礎半導體基礎01本征半導體本征半導體是純凈的，是未摻雜任何雜質且沒有晶格缺陷的完整的半導體。常用的半導體材料有硅(Si)和鍺(Ge),它們均為+4價元素，其最外層有4個價電子。每個硅原子最外層的4個價電子分別和周圍4個硅原子的價電子形成共用電子對，構成共價鍵結構，共價鍵中的8個價電子處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，但不會像絕緣體中的價電子那么穩(wěn)定。半導體基礎01本征半導體半導體基礎01本征半導體本征半導體中有兩種載流子：自由電子和空穴。半導體基礎02雜質半導體通過擴散工藝在本征半導體中摻入微量的雜質元素，其導電性會得到改善，控制摻入雜質的濃度就可以控制半導體的導電性能，摻入雜質的半導體稱為雜質半導體。按照摻入元素的不同，雜質半導體可分為N型半導體和P型半導體。半導體基礎02雜質半導體12N型半導體在本征半導體中摻入+5價雜質元素，如磷(P)等，這樣所得到的雜質半導體為N型半導體。P型半導體在本征半導體中摻入+3價雜質元素，如硼(B)等，這樣所得到的雜質半導體為P型半導體。02PN結PN結01PN結的形成如圖6-2-1所示，利用不同的摻雜工藝，將P型半導體和N型半導體制作在同一個半導體硅片上，由于P區(qū)多子為空穴，N區(qū)多子為自由電子，所以必然會出現P區(qū)多子空穴向N區(qū)擴散，N區(qū)多子自由電子向P區(qū)擴散的現象。PN結01PN結的形成PN結02PN結的單向導電性PN結在無外加電壓的情況下處于平衡狀態(tài)。當PN結外加電壓時，平衡狀態(tài)被破壞，內部電流不再為零。按照PN結外加電壓極性不同，可以分為PN結正向偏置和PN結反向偏置，兩種情況下PN結的導電性完全不同。PN結02PN結的單向導電性PN結03PN結的伏安特性PN結兩端所加電壓u與流過該PN結的電流i之間的關系為：PN結04PN結的反向擊穿u<U(BR)部分的曲線為PN結的反向擊穿特性，當PN結兩端外加的反向電壓增加至一定值U(BR)后，流過PN結的反向電流急劇增加，此現象稱為PN結的反向擊穿。反向擊穿分為熱擊穿和電擊穿兩種。PN結05PN結的電容效應PN結的電容效應根據產生機理不同，可分為勢壘電容Cb和擴散電容Cd。03半導體二極管半導體二極管01二極管的伏安特性二極管的核心是PN結，所以采用PN結的伏安特性近似二極管的伏安特性，因此二極管具有單向導電性。半導體二極管02二極管的主要參數12最大整流電流IF:指二極管長期工作時允許通過的最大正向平均電流，若通過二極管的正向平均電流超過此值，會燒壞二極管。最大反向工作電壓URM:指二極管正常工作時所能承受的最大反向電壓，超過此值時，二極管有可能因反向擊穿而被損壞。通常規(guī)定最大反向工作電壓URM為反向擊穿電壓UBR的一半。半導體二極管02二極管的主要參數34反向飽和電流IR：指二極管未發(fā)生擊穿時的反向電流值。其值越小，說明二極管的單向導電性越好。最高工作頻率fM:指二極管具有單向導電性的最高交流頻率，當信號超過此頻率時，則對結電容產生影響，二極管單向導電性受到影響。半導體二極管03含有二極管電路的分析由圖6-3-2可以看出，二極管的伏安特性曲線是非線性的，為了便于對二極管電路進行分析，通常要對二極管的伏安特性曲線進行線性化近似，并用相應的線性元件構成的電路取代電路中的二極管，能夠近似模擬二極管伏安特性的電路稱為二極管的等效電路。半導體二極管03含有二極管電路的分析04半導體二極管穩(wěn)壓管及穩(wěn)壓電路01穩(wěn)壓管的伏安特性及參數穩(wěn)壓管的主要參數如下：(1)穩(wěn)定電壓Uz:指穩(wěn)壓管在反向擊穿區(qū)域內的穩(wěn)定工作電壓。不同型號的穩(wěn)壓管，其穩(wěn)定電壓不同，即便是同一型號的穩(wěn)壓管，由于制造工藝的分散性，各個穩(wěn)壓管的穩(wěn)定值也有差別。穩(wěn)壓管及穩(wěn)壓電路01穩(wěn)壓管的伏安特性及參數(2)穩(wěn)定電流Iz:指穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時的參考電流，通常也稱為最小穩(wěn)定電流Izmin。穩(wěn)壓管工作時，電流低于此值時，穩(wěn)壓效果將變壞，甚至不能穩(wěn)壓。在保證不超過穩(wěn)壓管的額定功率前提下，電流越大，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓效果越好。(3)額定功耗PZM:為穩(wěn)壓管正常工作時的最大功率損耗，為穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓Uz與最大穩(wěn)定電流Izmax的乘積。穩(wěn)壓管及穩(wěn)壓電路01穩(wěn)壓管的伏安特性及參數(4)動態(tài)電阻rZ：指當穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時，穩(wěn)壓管兩端電壓的變化量與流過穩(wěn)壓管電流的變化量之比。rZ越小，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓效果越好。(5)溫度系數α:用于反映溫度變化對穩(wěn)定電壓的影響，是指溫度每變化1℃所引起的穩(wěn)定電壓的變化量。穩(wěn)壓管及穩(wěn)壓