1、1.1.1 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體1.1.3 PN結(jié)結(jié)半半導(dǎo)體導(dǎo)體 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)1.1.1 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體一、何謂一、何謂半半導(dǎo)體和本征半導(dǎo)體導(dǎo)體和本征半導(dǎo)體常用：硅常用：硅 Si、鍺、鍺 Ge、砷化鎵、砷化鎵 GaAs本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 純凈的單晶半導(dǎo)體純凈的單晶半導(dǎo)體二、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電機(jī)理二、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電機(jī)理硅硅(鍺鍺)的原子結(jié)構(gòu)模型的原子結(jié)構(gòu)模型表示四價(jià)元素原子核和表示四價(jià)元素原子核和內(nèi)層電子所具有的凈電荷內(nèi)層電子所具有的凈電荷硅硅(鍺鍺)的晶格結(jié)構(gòu)示意圖的晶格結(jié)構(gòu)示意圖二、本

2、征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電機(jī)理二、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電機(jī)理n共價(jià)鍵共價(jià)鍵n本征激發(fā)，成對(duì)產(chǎn)生自本征激發(fā)，成對(duì)產(chǎn)生自由電子和空穴由電子和空穴n有兩種載流子導(dǎo)電：空有兩種載流子導(dǎo)電：空穴帶正電，電子帶負(fù)電穴帶正電，電子帶負(fù)電n復(fù)合復(fù)合n動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡n溫度一定時(shí)，自由電子溫度一定時(shí)，自由電子-空穴對(duì)的濃度一定。溫空穴對(duì)的濃度一定。溫度升高或受光照時(shí)，載度升高或受光照時(shí)，載流子濃度增大流子濃度增大n常溫下導(dǎo)電性能差常溫下導(dǎo)電性能差硅硅(鍺鍺)的晶格結(jié)構(gòu)示意圖的晶格結(jié)構(gòu)示意圖摻雜后的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體摻雜后的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體其導(dǎo)電能力大大增強(qiáng)，導(dǎo)電性能得到改善。其導(dǎo)電能力大大增強(qiáng)，導(dǎo)電性能得到改善

3、。摻入摻入五價(jià)五價(jià)雜質(zhì)元素（如磷、砷、銻）雜質(zhì)元素（如磷、砷、銻） N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 摻入摻入三價(jià)三價(jià)雜質(zhì)元素（如硼、鋁、銦）雜質(zhì)元素（如硼、鋁、銦） P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體一、一、N N 型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電機(jī)理型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電機(jī)理晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)n雜質(zhì)正離子不是載流子。雜質(zhì)正離子不是載流子。n多子：自由電子；少子：空穴。多子：自由電子；少子：空穴。n整個(gè)半導(dǎo)體呈電中性。整個(gè)半導(dǎo)體呈電中性。電結(jié)構(gòu)電結(jié)構(gòu)二、二、P P 型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電機(jī)理型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電機(jī)理晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)n多子：空穴；少子：自由電子。多子：空穴；少子：自由電子。n整個(gè)半導(dǎo)體呈電中

4、性。雜質(zhì)負(fù)離子不是載流子。整個(gè)半導(dǎo)體呈電中性。雜質(zhì)負(fù)離子不是載流子。電結(jié)構(gòu)電結(jié)構(gòu)三、雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能小結(jié)三、雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能小結(jié) 導(dǎo)電性能主要取決于多子濃度。導(dǎo)電性能主要取決于多子濃度。 多子濃度主要由摻雜濃度決定，其值較大且穩(wěn)定，多子濃度主要由摻雜濃度決定，其值較大且穩(wěn)定，故雜質(zhì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性能得到顯著改善。故雜質(zhì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性能得到顯著改善。 少子對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性能也有影響，少子對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性能也有影響，少子由本征少子由本征激發(fā)產(chǎn)生，其大小隨溫度升高和光照而增大，故半導(dǎo)體激發(fā)產(chǎn)生，其大小隨溫度升高和光照而增大，故半導(dǎo)體器件對(duì)溫度、光照敏感，在應(yīng)用中要注意溫度、光照對(duì)器件對(duì)溫度、光

5、照敏感，在應(yīng)用中要注意溫度、光照對(duì)半導(dǎo)體器件及其電路性能的影響。半導(dǎo)體器件及其電路性能的影響。1.1.3 PN結(jié)結(jié)一、何謂一、何謂PN 結(jié)結(jié)PN 結(jié)結(jié)內(nèi)電場(chǎng)阻礙擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)阻礙擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 促進(jìn)漂移運(yùn)動(dòng)促進(jìn)漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)一、何謂一、何謂PN 結(jié)結(jié)空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng) 空間電荷區(qū)及其內(nèi)電場(chǎng)空間電荷區(qū)及其內(nèi)電場(chǎng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，形成達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，形成PN 結(jié)結(jié)二、二、PN 結(jié)的形成結(jié)的形成1.1.3 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦远?、二、PN 結(jié)的形成結(jié)的形成 續(xù)續(xù)n動(dòng)態(tài)平衡時(shí)：擴(kuò)散電流動(dòng)態(tài)平衡時(shí)：擴(kuò)散電流 等于漂移電流，等于漂移電流，流過(guò)流過(guò)

6、PNPN 結(jié)的總電流為零。空間結(jié)的總電流為零?？臻g 電荷區(qū)寬度一定，內(nèi)電電荷區(qū)寬度一定，內(nèi)電 場(chǎng)強(qiáng)度一定。場(chǎng)強(qiáng)度一定。n接觸電位差（或內(nèi)建電接觸電位差（或內(nèi)建電 位差）的大小與半導(dǎo)體位差）的大小與半導(dǎo)體 材料、摻雜濃度和溫度材料、摻雜濃度和溫度 有關(guān)。有關(guān)。動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的PN結(jié)中的結(jié)中的載流子運(yùn)動(dòng)及電流載流子運(yùn)動(dòng)及電流三、三、PN 結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?加在加在PN結(jié)上的電壓稱為偏置電壓。結(jié)上的電壓稱為偏置電壓。 若若P區(qū)端電位高于區(qū)端電位高于N區(qū)端電位，則稱區(qū)端電位，則稱PN結(jié)外接正向結(jié)外接正向電壓或正向偏置，簡(jiǎn)稱正偏。電壓或正向偏置，簡(jiǎn)稱正偏。 PN結(jié)正偏時(shí)導(dǎo)通，呈現(xiàn)很小

7、的結(jié)電阻，產(chǎn)生較大結(jié)正偏時(shí)導(dǎo)通，呈現(xiàn)很小的結(jié)電阻，產(chǎn)生較大的正向電流；反偏時(shí)截止，呈現(xiàn)很大的結(jié)電阻，反向電的正向電流；反偏時(shí)截止，呈現(xiàn)很大的結(jié)電阻，反向電流近似為零。流近似為零。這種單方向?qū)ㄌ匦苑Q為單向?qū)щ娦?。這種單方向?qū)ㄌ匦苑Q為單向?qū)щ娦浴?反之，若反之，若P區(qū)端電位高于區(qū)端電位高于N區(qū)端電位，則稱區(qū)端電位，則稱PN結(jié)外結(jié)外接反向電壓或反向偏置，簡(jiǎn)稱反偏。接反向電壓或反向偏置，簡(jiǎn)稱反偏。 PN 結(jié)為何具有單向?qū)щ娦裕拷Y(jié)為何具有單向?qū)щ娦?？正向電流正向電?IF I擴(kuò)散擴(kuò)散 大大正偏時(shí)導(dǎo)通正偏時(shí)導(dǎo)通反向飽和電流反向飽和電流 IR = I少子漂移少子漂移 很小很小 0反偏時(shí)截止反偏時(shí)截止請(qǐng)留

8、意請(qǐng)留意正、反偏的接法正、反偏的接法四、四、PN結(jié)伏安特性表達(dá)式結(jié)伏安特性表達(dá)式式中式中) 1(eT/SUuIiIS 反向飽和電流反向飽和電流UT 溫度電壓當(dāng)量溫度電壓當(dāng)量常溫下（常溫下（T=300K）: UT = 26mVqkTU TiP 區(qū)區(qū)_uPN玻爾茲曼常數(shù)玻爾茲曼常數(shù)電子電荷量電子電荷量熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫度/絕對(duì)溫度絕對(duì)溫度五、五、PN結(jié)的反向擊穿特性結(jié)的反向擊穿特性PN結(jié)未損壞，可逆。結(jié)未損壞，可逆。電擊穿：電擊穿：熱擊穿：熱擊穿： PN結(jié)燒毀，不可逆。結(jié)燒毀，不可逆。 當(dāng)加于當(dāng)加于PN結(jié)兩端的反向電壓增大到一定值時(shí)，結(jié)兩端的反向電壓增大到一定值時(shí)，PN結(jié)的反向電流將隨反向電壓的增

9、加而急劇增大，結(jié)的反向電流將隨反向電壓的增加而急劇增大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿。這種現(xiàn)象稱為反向擊穿。 自學(xué)：知識(shí)拓展自學(xué)：知識(shí)拓展1. 了解本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理，掌握重要了解本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理，掌握重要 概念，理解半導(dǎo)體器件的性能受溫度影響的原因。概念，理解半導(dǎo)體器件的性能受溫度影響的原因。2. 理解理解PN結(jié)的工作原理，結(jié)的工作原理，掌握掌握PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴＝Y(jié)的單向?qū)щ娦?。主要要求：主要要求：自由電子與空穴、載流子、自由電子與空穴、載流子、N型和型和P型半導(dǎo)體、多型半導(dǎo)體、多子與少子、擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散電流與漂子與少子、擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散電流與漂移電

10、流、移電流、PN結(jié)、結(jié)、PN結(jié)的正偏與反偏、結(jié)的正偏與反偏、PN結(jié)的單結(jié)的單向?qū)щ娦?、反向擊穿向?qū)щ娦浴⒎聪驌舸┑雀拍?。等概念?重點(diǎn)：重點(diǎn)：1.2.1 二極管的結(jié)構(gòu)與類型二極管的結(jié)構(gòu)與類型1.2.2 二極管的伏安特性二極管的伏安特性1.2.3 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型 平面型平面型適用高頻、小電流適用高頻、小電流適用低頻、大電流適用低頻、大電流主要用于集成電路主要用于集成電路面接觸型面接觸型1.2.1 二極管的結(jié)構(gòu)與類型二極管的結(jié)構(gòu)與類型常見的普通二極管外形常見的普通二極管外形一、伏安方程一、伏安方程) 1(eTD/SDUuIi式中式中IS 反向飽和電流反向飽和電流U

11、T 溫度電壓當(dāng)量溫度電壓當(dāng)量常溫下（常溫下（T=300K）: UT = 26mVuD_iD1.2.2 二極管的伏安特性二極管的伏安特性二、伏安特性曲線二、伏安特性曲線n具有單向?qū)щ娦裕陔娐分锌删哂袉蜗驅(qū)щ娦?，在電路中可用作開關(guān)。用作開關(guān)。n導(dǎo)通后具有恒壓特性。導(dǎo)通后具有恒壓特性。n應(yīng)避免工作于反向擊穿區(qū)。應(yīng)避免工作于反向擊穿區(qū)。 可見：可見：n死區(qū)電壓死區(qū)電壓Uth n導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓U D(on)n反偏截止反偏截止n反向擊穿，反向擊穿，反向擊穿電壓反向擊穿電壓U(BR) *討論：硅管和鍺管的伏安特性有何異同？討論：硅管和鍺管的伏安特性有何異同？n硅管硅管死區(qū)電壓較大，死區(qū)電壓較大，反向電流

12、很小，反向工作電壓較高，允反向電流很小，反向工作電壓較高，允許的最高結(jié)溫高。實(shí)用中多用硅管。許的最高結(jié)溫高。實(shí)用中多用硅管。n 死區(qū)電壓死區(qū)電壓 又稱門坎電壓又稱門坎電壓 Uth = 0.5 V 0.1 V(硅管硅管)(鍺管鍺管)UD(on) 0.7 V 硅管硅管 0.2 V 鍺管鍺管n 導(dǎo)通導(dǎo)通 電壓電壓溫度升高時(shí)，正向?qū)▔航禍p小，反向電流增大。溫度升高時(shí)，正向?qū)▔航禍p小，反向電流增大。n在室溫附近，溫度每升高在室溫附近，溫度每升高 1 C，正向?qū)▔航导s減小，正向?qū)▔航导s減小 2 2.5mV 。n溫度每升高溫度每升高 10 C，反向電，反向電流約增大一倍。流約增大一倍。三、溫度對(duì)二極

13、管特性的影響三、溫度對(duì)二極管特性的影響(1) 最大整流電流最大整流電流IF(2) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓UBR和和最大反向工作電壓最大反向工作電壓URMUBR/ 21.2.3 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)指二極管長(zhǎng)期運(yùn)行允許通過(guò)的指二極管長(zhǎng)期運(yùn)行允許通過(guò)的最大正向平均最大正向平均電流。電流。URM指允許施加在二極管兩端的最大反向電壓。指允許施加在二極管兩端的最大反向電壓。結(jié)電容對(duì)二極管的分流作用結(jié)電容對(duì)二極管的分流作用 (1) 最大整流電流最大整流電流IF(2) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓UBR和和最大反向工作電壓最大反向工作電壓URM(3) 反向電流反向電流IR(4) 最高工作頻率最高工

14、作頻率 fM 越小，則單向?qū)щ娦院蜏囟确€(wěn)越小，則單向?qū)щ娦院蜏囟确€(wěn)定性越好。硅管的定性越好。硅管的 0.7V，二極管導(dǎo)通，二極管導(dǎo)通，等效為等效為 0.7 V 的恒壓源的恒壓源解：解：假設(shè)二極管斷開假設(shè)二極管斷開UP = 15 V9V12V133 DD2LLN VRRRUUP N 0.7V，二極管導(dǎo)通，二極管導(dǎo)通，等效為等效為 0.7 V 的恒壓源的恒壓源UO= VDD1 UD(on)= （15 0.7）V = 14.3 VIO= UO / RL= 14.3 V/ 3 k = 4.8mAI1= IO + I2 = （4.8 + 2.3） mA = 7.1 mAI2 = (UO VDD2) /

15、R = (14.3 12) V/ 1 k = 2.3 mAPNVDD2UORLR1 k 3 k IOI1I215 V12VVDD10.7V例例1.3.2 試求圖示硅二極管電路中電流試求圖示硅二極管電路中電流 I1、I2、IO 和輸出電壓和輸出電壓 UO 的值。的值。三、二極管應(yīng)用電路及其分析三、二極管應(yīng)用電路及其分析 續(xù)續(xù)例例1.3.3 下圖所示電路中，輸入電壓下圖所示電路中，輸入電壓 為振幅為振幅15V的正弦波，試畫的正弦波，試畫出輸出電壓波形。出輸出電壓波形。三、二極管應(yīng)用電路及其分析三、二極管應(yīng)用電路及其分析 續(xù)續(xù)解題分析：解題分析：u i 為交變大信號(hào)，因此二極管交為交變大信號(hào)，因此二

16、極管交替工作于導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)。替工作于導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)。u i 振幅遠(yuǎn)大于振幅遠(yuǎn)大于0.7V，因此可采用理想模型分析法。，因此可采用理想模型分析法。 解：解：u i 為正半周時(shí)，二極管正偏導(dǎo)通，為正半周時(shí)，二極管正偏導(dǎo)通，u o= u i 例例1.3.3 下圖所示電路中，輸入電壓下圖所示電路中，輸入電壓 為振幅為振幅15V的正弦波，試畫的正弦波，試畫出輸出電壓波形。出輸出電壓波形。三、二極管應(yīng)用電路及其分析三、二極管應(yīng)用電路及其分析 續(xù)續(xù)解題分析：解題分析：u i 為交變大信號(hào)，因此二極管交為交變大信號(hào)，因此二極管交替工作于導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)。替工作于導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)。u i 振幅遠(yuǎn)大于振幅遠(yuǎn)大于0.

17、7V，因此可采用理想模型分析法。，因此可采用理想模型分析法。 解：解：u i 為正半周時(shí)，二極管正偏導(dǎo)通，為正半周時(shí)，二極管正偏導(dǎo)通，u o= u i u i 為負(fù)半周時(shí)，二極管反偏截止，為負(fù)半周時(shí)，二極管反偏截止，u o= 0 例例1.3.3 下圖所示電路中，輸入電壓下圖所示電路中，輸入電壓 為振幅為振幅15V的正弦波，試畫的正弦波，試畫出輸出電壓波形。出輸出電壓波形。三、二極管應(yīng)用電路及其分析三、二極管應(yīng)用電路及其分析 續(xù)續(xù)解題分析：解題分析：u i 為交變大信號(hào)，因此二極管交為交變大信號(hào)，因此二極管交替工作于導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)。替工作于導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)。u i 振幅遠(yuǎn)大于振幅遠(yuǎn)大于0.7V，因

18、此可采用理想模型分析法。，因此可采用理想模型分析法。 解：解：u i 為正半周時(shí)，二極管正偏導(dǎo)通，為正半周時(shí)，二極管正偏導(dǎo)通，u o= u i u i 為負(fù)半周時(shí)，二極管反偏截止，為負(fù)半周時(shí)，二極管反偏截止，u o= 0 故可畫出故可畫出u o波形為波形為此為半波整流電路此為半波整流電路例例1.3.4 下圖所示的二極管電路中，設(shè)下圖所示的二極管電路中，設(shè) VA、VB 均為理想二極管，均為理想二極管，當(dāng)輸入電壓當(dāng)輸入電壓 UA、UB 為低電壓為低電壓 0 V 和高電壓和高電壓 5 V 的不同組合時(shí)，的不同組合時(shí)，求輸出電壓求輸出電壓 UO 的值。的值。電路電路習(xí)慣畫法習(xí)慣畫法三、二極管應(yīng)用電路及

19、其分析三、二極管應(yīng)用電路及其分析 續(xù)續(xù)例例1.3.4 下圖所示的二極管電路中，設(shè)下圖所示的二極管電路中，設(shè) VA、VB 均為理想二極管，均為理想二極管，當(dāng)輸入電壓當(dāng)輸入電壓 UA、UB 為低電壓為低電壓 0 V 和高電壓和高電壓 5 V 的不同組合時(shí)，的不同組合時(shí)，求輸出電壓求輸出電壓 UO 的值。的值。輸入電壓輸入電壓理想二極管理想二極管輸出輸出電壓電壓UAUBVAVB0 V0 V正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通0 V解：解：0V0V 三、二極管應(yīng)用電路及其分析三、二極管應(yīng)用電路及其分析 續(xù)續(xù)例例1.3.4 下圖所示的二極管電路中，設(shè)下圖所示的二極管電路中，設(shè) VA、VB 均為理想二極管，均

20、為理想二極管，當(dāng)輸入電壓當(dāng)輸入電壓 UA、UB 為低電壓為低電壓 0 V 和高電壓和高電壓 5 V 的不同組合時(shí)，的不同組合時(shí)，求輸出電壓求輸出電壓 UO 的值。的值。輸入電壓輸入電壓理想二極管理想二極管輸出輸出電壓電壓UAUBVAVB0 V0 V正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通0 V解：解：0V5V0 V5 V正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通0 V反偏反偏截止截止 三、二極管應(yīng)用電路及其分析三、二極管應(yīng)用電路及其分析 續(xù)續(xù)例例1.3.4 下圖所示的二極管電路中，設(shè)下圖所示的二極管電路中，設(shè) VA、VB 均為理想二極管，均為理想二極管，當(dāng)輸入電壓當(dāng)輸入電壓 UA、UB 為低電壓為低電壓 0 V 和高電壓和高電

21、壓 5 V 的不同組合時(shí)，的不同組合時(shí)，求輸出電壓求輸出電壓 UO 的值。的值。輸入電壓輸入電壓理想二極管理想二極管輸出輸出電壓電壓UAUBVAVB0 V0 V正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通0 V解：解：5V0V0 V5 V正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通0 V反偏反偏截止截止5 V0 V正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通0 V反偏反偏截止截止三、二極管應(yīng)用電路及其分析三、二極管應(yīng)用電路及其分析 續(xù)續(xù)例例1.3.4 下圖所示的二極管電路中，設(shè)下圖所示的二極管電路中，設(shè) VA、VB 均為理想二極管，均為理想二極管，當(dāng)輸入電壓當(dāng)輸入電壓 UA、UB 為低電壓為低電壓 0 V 和高電壓和高電壓 5 V 的不同組合時(shí)，的不同組合時(shí)，

22、求輸出電壓求輸出電壓 UO 的值。的值。輸入電壓輸入電壓理想二極管理想二極管輸出輸出電壓電壓UAUBVAVB0 V0 V正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通0 V解：解：5V5V0 V5 V正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通0 V反偏反偏截止截止5 V0 V正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通0 V反偏反偏截止截止 5 V5 V正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通5 V實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)了與與功能功能三、二極管應(yīng)用電路及其分析三、二極管應(yīng)用電路及其分析 續(xù)續(xù)-V26V+ +V1例例1.3.5 試分析下圖所示的硅二極管電路試分析下圖所示的硅二極管電路:（1）畫出電壓傳輸特性曲線；）畫出電壓傳輸特性曲線；（2）已知）已知u i10sin t V，畫出

23、畫出u i 和和u O的波形的波形。 5.1k- -+ui+-2V+-V24V- -+ +uOV1 （1）分析電路工作情況）分析電路工作情況 當(dāng)當(dāng) u i 2.7V 時(shí)，時(shí)，V1管導(dǎo)通，管導(dǎo)通，V2管截止，管截止，u O 2.7V ；當(dāng)；當(dāng) 4.7V u i 2.7V 時(shí)，時(shí)， V1管和管和V2管均截止，管均截止，u O u i ；當(dāng)當(dāng) u i 4.7V 時(shí)，時(shí)，V1管截止，管截止，V2管導(dǎo)通，管導(dǎo)通，u O 4.7V。 解：解：5.1k- -+ui+-2V+-VD24V- -+ +uOVD1+- -0.7V5.1k- -+ui+-2V+-V24V- -+ +uOV15.1k- -+ui+-2

24、V+-VD24V- -+ +uOVD15.1k- -+ui+-2V+-V24V- -+ +uOV15.1k- -+ui+-2V+-VD24V- -+ +uOVD1_ _+ +0.7V斷開二極管，分析各二極管導(dǎo)通條件：斷開二極管，分析各二極管導(dǎo)通條件：V1只能在只能在u i 2.7V 時(shí)導(dǎo)通；時(shí)導(dǎo)通；V2只能在只能在u i 4.7V時(shí)導(dǎo)通；時(shí)導(dǎo)通；當(dāng)當(dāng) 4.7V u i 2.7V 時(shí)，時(shí)， 兩管均截止兩管均截止例例1.3.5 解續(xù)解續(xù)24-2-40BADCui/V24-4-2uO/V-4.72.70tuO/Vt0ui/V2.7-4.710-10雙向限幅電路雙向限幅電路用以限制信號(hào)電壓范圍，常用作

25、保護(hù)電路。用以限制信號(hào)電壓范圍，常用作保護(hù)電路。（2）畫出電壓傳輸特性曲線和）畫出電壓傳輸特性曲線和 u i 、 u O 的波形，如下圖所示。的波形，如下圖所示。 一、二極管電路的直流圖解分析一、二極管電路的直流圖解分析 M（VDD ,0）N （ 0 , VDD/R ） 直流負(fù)載線直流負(fù)載線直流工作點(diǎn)參數(shù)為：直流工作點(diǎn)參數(shù)為： UQ = 0.7 V，IQ= 5 mA二極管直流電阻二極管直流電阻 140mA 5/V7 . 0QQDIURuDVDDR1.2 V100 iD直流工作點(diǎn)直流工作點(diǎn)QIQUQiD / mA12840 0.3 0.6uD / V1.20.9uD = VDD iDRiD =

26、f (uD) 求解求解可得二極管電流、電壓可得二極管電流、電壓Q點(diǎn)越高，點(diǎn)越高，二極管直流電阻越小二極管直流電阻越小。1.3.2 圖解分析法和小信號(hào)模型分析法圖解分析法和小信號(hào)模型分析法iD / mAuD /VOVDDVDD/ RQIQUQiD / mA tOn 靜態(tài)靜態(tài) 靜態(tài)分析靜態(tài)分析 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) n 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài) 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析dQDiIi dQDuUu n 總量總量=靜態(tài)量靜態(tài)量+ 動(dòng)態(tài)量：動(dòng)態(tài)量： , 二、二極管電路的交流圖解分析二、二極管電路的交流圖解分析C 對(duì)交流信號(hào)近似短路對(duì)交流信號(hào)近似短路VDDuiuDRCiD ui =Uimsin t ，Uim很小很小id二、二極管

27、電路的交流圖解分析二、二極管電路的交流圖解分析 tO uD ud = uiiD / mAuD /VOVDDVDD/ RQIQUQiD / mA tO tO uiid三、二極管電路的小信號(hào)模型分析法三、二極管電路的小信號(hào)模型分析法斜率斜率1/rdQiurDDddd didddrurui 二極管的小信號(hào)模型二極管的小信號(hào)模型UQ= UD(on)RUVIQDDQ n工程中，工程中，動(dòng)態(tài)分析采用小信號(hào)模型分析法動(dòng)態(tài)分析采用小信號(hào)模型分析法靜態(tài)分析采用估算法：靜態(tài)分析采用估算法：iD / mAuD /VOVDDVDD/ RQIQUQiD / mA tO tO uiid斜率斜率1/rd)1e ( TD/S

28、D UuIi由由TQTSdTQe1UIUIrUU 得得rd = UT / IQ 26 mV / IQ交流電阻交流電阻rd 很小。很小。IQ越大，越大，rd 越小越小二極管的小信號(hào)模型二極管的小信號(hào)模型QiurDDddd 三、二極管電路的小信號(hào)模型分析法三、二極管電路的小信號(hào)模型分析法例例1.3.7 圖示為硅二極管低電壓穩(wěn)壓電路，輸入電壓圖示為硅二極管低電壓穩(wěn)壓電路，輸入電壓U I為為10V，試分析，試分析當(dāng)當(dāng)U I 變化變化 1V時(shí)輸出電壓時(shí)輸出電壓U O的相應(yīng)變化量和輸出電壓值。的相應(yīng)變化量和輸出電壓值。 U I有有變化時(shí)的變化時(shí)的等效電路等效電路 1. 靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：求求U I 為為

29、10V、變化量為零、變化量為零時(shí)的時(shí)的U O、I Q 2. 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析: 求求U I變化變化 1V時(shí)相應(yīng)變化量時(shí)相應(yīng)變化量U O rd = 26mV / IQ mA= 26 / 3.1 8.39 例例1.3.7 電路電路解：解：mV79. 2V)1 (300039. 839. 8IddO URrrU例例1.3.7 電路的電路的小信號(hào)等效電路小信號(hào)等效電路U O =UQ 0.7 V,IQ = (10 0.7) V/3k = 3.1 mA圖示為硅二極管低電壓穩(wěn)壓電路，輸入電壓圖示為硅二極管低電壓穩(wěn)壓電路，輸入電壓U I為為10V，試分析，試分析當(dāng)當(dāng)U I 變化變化 1V時(shí)輸出電壓時(shí)輸出電壓U

30、 O的相應(yīng)變化量和輸出電壓值。的相應(yīng)變化量和輸出電壓值。 U O =UQ 0.7 V,IQ = (10 0.7) V/3k = 3.1 mA2. 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析: 求求U I變化變化 1V時(shí)相應(yīng)變化量時(shí)相應(yīng)變化量U O rd = 26mV / IQ mA= (26 / 3.1 ) 8.39 例例1.3.7 電路電路mV79. 2V)1 (300039. 839. 8IddO URrrUUOU OU O 700 mV 2.79 mV3. 綜合分析綜合分析:利用二極管的正向恒壓特性可進(jìn)行穩(wěn)壓，但一般只用于利用二極管的正向恒壓特性可進(jìn)行穩(wěn)壓，但一般只用于34V以下。以下。 1. 靜態(tài)分析：靜態(tài)分析

31、：求求U I 為為10V、變化量為零、變化量為零時(shí)的時(shí)的U O、I Q 解：解：例例1.3.7怎樣選用合適的分析方法對(duì)二極管應(yīng)用電路進(jìn)行分析怎樣選用合適的分析方法對(duì)二極管應(yīng)用電路進(jìn)行分析 ？ 討論討論答：二極管電路分析方法主要有圖解分析法和模型分析法，前者常答：二極管電路分析方法主要有圖解分析法和模型分析法，前者常用于觀察器件工作情況是否合適，后者用以分析電路性能，通常采用于觀察器件工作情況是否合適，后者用以分析電路性能，通常采用模型分析法。分析時(shí)先選用合適的模型，再進(jìn)行電路分析。用模型分析法。分析時(shí)先選用合適的模型，再進(jìn)行電路分析。 對(duì)直流電路或大信號(hào)電路，應(yīng)采用理想模型或恒壓降模型，若對(duì)直

32、流電路或大信號(hào)電路，應(yīng)采用理想模型或恒壓降模型，若忽略二極管導(dǎo)通電壓時(shí)不會(huì)引起較大的計(jì)算誤差，則用理想模型，忽略二極管導(dǎo)通電壓時(shí)不會(huì)引起較大的計(jì)算誤差，則用理想模型，否則用恒壓降模型。否則用恒壓降模型。分析時(shí)，首先假設(shè)二極管未通，看二極管能否分析時(shí)，首先假設(shè)二極管未通，看二極管能否被正偏導(dǎo)通，能則等效為恒壓源（或短路），否則等效為斷開，然被正偏導(dǎo)通，能則等效為恒壓源（或短路），否則等效為斷開，然后進(jìn)行電路分析。后進(jìn)行電路分析。 對(duì)既含有直流電源又含有小信號(hào)源的電路，對(duì)既含有直流電源又含有小信號(hào)源的電路，電路中的電流、電電路中的電流、電壓由靜態(tài)量和動(dòng)態(tài)量疊加而得。壓由靜態(tài)量和動(dòng)態(tài)量疊加而得。先用

33、恒壓降模型估算靜態(tài)工作點(diǎn)，先用恒壓降模型估算靜態(tài)工作點(diǎn)，后由公式求后由公式求 rd ，再用小信號(hào)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，最后綜合分析。，再用小信號(hào)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，最后綜合分析。 1. 掌握二極管的理想模型、恒壓降模型及其應(yīng)用，了解掌握二極管的理想模型、恒壓降模型及其應(yīng)用，了解 二極管的折線模型。二極管的折線模型。2. 了解二極管電路的圖解分析法和小信號(hào)模型分析法和了解二極管電路的圖解分析法和小信號(hào)模型分析法和 仿真分析法；了解二極管的主要應(yīng)用。仿真分析法；了解二極管的主要應(yīng)用。主要要求：主要要求： 通過(guò)多練習(xí)，掌握理想模型和恒壓降模型分析法。通過(guò)多練習(xí)，掌握理想模型和恒壓降模型分析法。重點(diǎn)：重點(diǎn)：

34、1.4.1 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管1.4.2 發(fā)光二極管與光電二極管發(fā)光二極管與光電二極管1.4.3 變?nèi)荻O管和肖特基變?nèi)荻O管和肖特基二極管二極管一、符號(hào)與伏安特性一、符號(hào)與伏安特性iZ /mAuZ/VO UZ IZmin IZM UZ IZ IZ二、主要參數(shù)二、主要參數(shù)1. 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 UZ 2. 穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流 IZ 3. 最大工作電流最大工作電流 IZM和最小穩(wěn)定工作電流和最小穩(wěn)定工作電流 IZminP ZM = UZ IZM4. 最大耗散功率最大耗散功率 PZM1.4.1 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管rZ = UZ / IZrZ 越小，穩(wěn)壓效果越好。越小，穩(wěn)壓效果越好。6. 穩(wěn)定電壓

35、溫度系數(shù)穩(wěn)定電壓溫度系數(shù) CT%100/ZZT TUUC5. 動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻 rZ 與普通二極管與普通二極管有何異同？有何異同？IR = IDZ + IOUO= UI UR n 當(dāng)當(dāng) UI 波動(dòng)波動(dòng) 、RL不變時(shí)不變時(shí) OU 顯顯著著DZIRI OUn 當(dāng)當(dāng) RL 變化變化 、UI 不變時(shí)不變時(shí)通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)穩(wěn)壓管電流的大小，以調(diào)整降壓電阻通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)穩(wěn)壓管電流的大小，以調(diào)整降壓電阻R上上的壓降，使的壓降，使UO基本穩(wěn)定?；痉€(wěn)定。 IUUR OULR OU 顯顯著著DZIRI三、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理三、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理 要給要給穩(wěn)壓管加上足夠大的反偏電壓，使穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管加上足夠大

36、的反偏電壓，使穩(wěn)壓管工作于反向擊穿區(qū)；工作于反向擊穿區(qū)；同時(shí)要同時(shí)要給穩(wěn)壓管串接大小適當(dāng)給穩(wěn)壓管串接大小適當(dāng)?shù)牡南蘖麟娮瑁蘖麟娮?，使穩(wěn)壓管的工作電流使穩(wěn)壓管的工作電流 IDZ 滿足：滿足： I Zmin I DZ I ZM 四、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的組成原則四、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的組成原則例例1.4.1解：解：圖示穩(wěn)壓電路中，已知穩(wěn)壓管參數(shù)為圖示穩(wěn)壓電路中，已知穩(wěn)壓管參數(shù)為UZ = 12V，I Z = 5mA ，I ZM = 50mA，試分析：（，試分析：（1）若）若UI = 3V，RL = R，求，求UO ；（2）若）若UI = 20V，其允許變化量為，其允許變化量為 2V，I O 的變化范圍的變化

37、范圍為為015mA，試選擇限流電阻，試選擇限流電阻R的阻值與功率。的阻值與功率。UOUIRRLIOIDZ（1）當(dāng)）當(dāng)UI = 3V 時(shí)，時(shí)，V5 . 1V23ILLO URRRU （2）當(dāng)）當(dāng)UI = 20V 時(shí)，只要時(shí)，只要R 值合適，電路可穩(wěn)壓工作。值合適，電路可穩(wěn)壓工作。 當(dāng)當(dāng)UI 最大且最大且I O 最小時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流最大，最小時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流最大，R 值應(yīng)值應(yīng)使使 I DZ I ZM。ZMOminIIRUU ZImax穩(wěn)壓管反偏截止穩(wěn)壓管反偏截止200mA50V)12220(minOZMZaxImminIIUUR 當(dāng)當(dāng)UI 最小且最小且IO 最大時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓管最大時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流最小，的電流最小，R 值應(yīng)使值應(yīng)使 I DZ I Z ，例例1.4.1 解續(xù)解續(xù)UIRRLIOIDZZOmax