2-2半导体二极管方案.ppt

三、 半导体二极管 1 二极管的结构类型 二极管的结构示意图 (a) 点接触型 (b) 面接触型 (c) 平面型 2 二极管的伏安特性 二极管的伏安特性曲线 (a) 测试电路 (b) 特性曲线 伏安特性方程 正向特性 在正向区，加入正向电压后，二极管并没有出现电流，有一个死区。当正向电压加到一个被称为开启电压Uth后，正向电流开始出现，正向特性曲线非线性较大，当正向电流较大时，特性曲线也具有一定线性度。 硅二极管和锗二极管的正向特性有所不同，主要表现在开启电压不同，硅二极管的Uth大约在0.5V；锗二极管的Uth 大约在0.1V。 反向特性 在反向区，硅二极管和锗二极管的特性有所不同。硅二极管的反向击穿特性比较硬、比较陡，反向饱和电流很小；锗二极管的反向击穿特性比较软，过渡比较圆滑，反向饱和电流较大。 从击穿机理上看，当硅二极管|UBR|≥7V时，主要是雪崩击穿；当|UBR|≤4V时，则主要是齐纳击穿。当|UBR|在4V～7V之间时，两种击穿都有。 3 二极管的主要参数 (1) 最大整流电流 IF ——二极管长期连续工作时，允许通过二极管的最大正向平均电流。 (2) 最大反向工作电压URM ——二极管安全工作时，所能承受的最大反向电压。一般URM约为反向击穿电压UBR的一半。 (3) 反向电流IR ——一般是指二极管未击穿时的反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微安(?A)级。 IR值越小，二极管单向导电性越好。 (4) 最高工作频率fM ——二极管工作的上限频率，由PN结的结电容大小决定。二极管的工作频率超过fM时，单向导电性变差。 四 、二极管的等效模型 理想模型 二极管正向导通时，其正向压降为零；二极管反向截止时，认为反向电阻为无穷大，反向电流为零，称为理想二极管。此时理想二极管相当于理想开关。 该模型主要用于信号幅值远远大于二极管的正向压降，可以忽略二极管正向压降和反向电流的电路中。 1. 理想模型 恒压降模型 认为二极管的正向压降为常数、反向电阻为无穷大、反向电流为零。此时二极管可以用一个理想二极管串联一个恒压源UD表示。硅管的正向压降UD为0.7V。 2. 恒压降模型 折线化模型 在正向曲线上选取一点Q(UD,ID)，连接Q点和(Uth,0)点。注意rD不是动态电阻rd，因为斜线不是切线。折线模型不固定，与Q点的选取有关。 3. 折线化模型 Q Q 二极管的动态电阻属于交流参数，是二极管对它两端交流电压呈现出的电阻值。rd可以用二极管伏安特性曲线斜率的倒数来表示，rd的大小和工作点Q有关。 二极管的动态电阻的物理意义 4. 小信号模型 小信号模型 用于计算UD, ID在Q点附近的微小变化。注意，一定要先提供一个工作点Q ！！！ 4. 小信号模型 五、 二极管基本应用电路 半波整流电路和输入输出波形 1 整流电路 (a) 电路图 (b) 输入输出波形 2 限幅电路 (a) (b) 3 开关电路 二极管与门 与门输入输出电压关系 六、 稳压二极管 1 稳压二极管的伏安特性 稳压二极管的符号与伏安特性 稳压二极管的伏安特性与普通二极管相似，其正向特性为指数曲线。当稳压二极管外加反向电压时，当反向电压增大到反向击穿电压时，稳压二极管反向击穿。此时如果反向电流在一定范围内，其反向击穿特性陡直，几乎平行于纵轴，呈现很好的稳压特性。 2 稳压二极管的主要参数 (1) 稳定电压UZ 在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。 (2) 动态电阻rZ 其概念与一般二极管的动态电阻相同，只不过稳压二极管的动态电阻是从它的反向特性曲线上求取的。rZ愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。 rZ =?UZ /?IZ (3) 最大耗散功率 PZM — 稳压管的最大功率损耗取决于PN结的面积和散热等条件。反向工作时PN结的功率损耗为