1、3.1 3.1 二極管二極管11個個PNPN結(jié)（結(jié)（4 4學(xué)時）學(xué)時）3.3 3.3 場效應(yīng)管場效應(yīng)管3.2 3.2 三極管三極管22個個PNPN結(jié)結(jié)3.43.4各種放大器件電路性能比較各種放大器件電路性能比較第第3 3講講 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件3.1 3.1 二極管二極管 一、一、 二極管的結(jié)構(gòu)二極管的結(jié)構(gòu) 二、 二極管的二極管的V-IV-I特性特性 三、 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù) 四、 二極管基本電路及分析方法二極管基本電路及分析方法 五、 特殊二極管特殊二極管一、一、 二極管的結(jié)構(gòu)二極管的結(jié)構(gòu) 二極管按結(jié)構(gòu)分：二極管按結(jié)構(gòu)分：1.1.點接觸型點接觸型2.2.面接觸型面接觸

2、型在在PNPN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極管。結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極管。(1) (1) 點接觸型二極管點接觸型二極管(a)(a)點接觸型點接觸型 二極管的結(jié)構(gòu)示意圖二極管的結(jié)構(gòu)示意圖PNPN結(jié)面積小，結(jié)結(jié)面積小，結(jié)電容小，適用于高頻電容小，適用于高頻和數(shù)字電路。和數(shù)字電路。150MHz150MHz反向電壓、電流反向電壓、電流大時容易壞，只能流大時容易壞，只能流小電流。小電流。16mA16mA（a）面接觸型）面接觸型(2) (2) 面接觸型二極管面接觸型二極管(b)(b)面接觸型面接觸型PNPN結(jié)面積大，結(jié)結(jié)面積大，結(jié)電容大，工作頻率低，電容大，工作頻率低，適用于整流電路。適用

3、于整流電路。3kHz3kHz可承受較大的反可承受較大的反向電壓、電流。向電壓、電流。400mA400mA(3) (3) 平面型二極管平面型二極管通過擴散工藝形成通過擴散工藝形成PNPN結(jié)面積可大可小結(jié)面積可大可?。╞）集成電路中的平面型）集成電路中的平面型 （c）代表符號）代表符號 鍺二極管鍺二極管2AP152AP15的的V V- -I I 特性特性硅二極管硅二極管2CP102CP10的的V V- -I I 特性特性1 1、單向?qū)щ娞匦浴蜗驅(qū)щ娞匦远O管的電流與其端電壓的關(guān)系稱為伏安特性。二極管的電流與其端電壓的關(guān)系稱為伏安特性。 開啟電壓開啟電壓 反向飽和電流反向飽和電流 擊穿電壓擊穿電壓

4、正向特性為正向特性為指數(shù)曲線指數(shù)曲線反向特性為橫軸的平行線反向特性為橫軸的平行線 二、 二極管的二極管的V-IV-I特性特性（伏安特性伏安特性）2 2、V-IV-I特性受溫度影響特性受溫度影響T（）在電流不變情況下管壓降在電流不變情況下管壓降u 反向飽和電流反向飽和電流IS，U(BR) T（）正向特性左移正向特性左移，反向特性下移，反向特性下移增大增大1倍倍/101.1. 最大整流電流最大整流電流I IF F 是一個平均電流，通常是一個平均電流，通常是正弦波半波的平均值是正弦波半波的平均值2.2. 反向擊穿電壓反向擊穿電壓V VBRBR3.3. 反向電流反向電流I IR R描述二極管單向?qū)щ娦?/p>

5、強弱的描述二極管單向?qū)щ娦詮娙醯膮?shù)，小功率管小，大功率管大；參數(shù)，小功率管小，大功率管大；4.4. 正向壓降正向壓降V Vthth 或或 開啟電壓開啟電壓 或或 門坎電壓門坎電壓模型分析時常用到模型分析時常用到5.5. 極間電容極間電容C Cd d（C CB B、 C CD D ）對工作頻率有較大對工作頻率有較大影響影響end 三、 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)1 1）圖解法）圖解法 四、 二極管二極管分析方法分析方法及基本電路及基本電路例例3.4.1 電路如圖所示，已知電路如圖所示，已知二極管的二極管的V-I特性曲線、電源特性曲線、電源VDD和電阻和電阻R，求二極管兩端電，求二極管兩端

6、電壓壓vD和流過二極管的電流和流過二極管的電流iD 。 圖解法圖解法 和和 等效模型法等效模型法解：由電路的解：由電路的KVLKVL方程，方程，可得可得 RViDDDDv DDDD11VRRi v即即 斜率為斜率為-1/R的直線，的直線，負(fù)載線負(fù)載線 Q的坐標(biāo)值（的坐標(biāo)值（VD，ID）即為所求。）即為所求。Q點稱為電路的點稱為電路的工作點工作點圖解分析法則較簡單，但前提條件是已知二極管的圖解分析法則較簡單，但前提條件是已知二極管的V V - -I I 特特性曲線。性曲線。2 2）等效模型法（二極管）等效模型法（二極管V V- -I I 特性的建模）特性的建模） 將指數(shù)模型將指數(shù)模型 分段線性化

7、，得到二極分段線性化，得到二極管特性的等效模型。管特性的等效模型。)1e (DSD TVIiv（3 3）折線模型）折線模型（1 1）理想模型）理想模型（2 2）恒壓降模型）恒壓降模型（1 1）理想模型）理想模型等價于一個開關(guān)等價于一個開關(guān) （a a）V V- -I I特性特性 （b b）代表符號）代表符號 （c c）正向偏置時的電路模型）正向偏置時的電路模型 （d d）反向偏置時的電路模型）反向偏置時的電路模型（3 3）折線模型）折線模型（a）V-I特性特性 （b）電路模型）電路模型 （2 2）恒壓降模型）恒壓降模型等效于一個電池等效于一個電池（a）V-I特性特性 （b）電路模型）電路模型 （

8、a）簡單二極管電路）簡單二極管電路 （b）習(xí)慣畫法）習(xí)慣畫法 V 0D VmA 1/DDD RVI理想模型理想模型 當(dāng)當(dāng)VDD=10V 時，時，例例1 1：設(shè)簡單硅二極管基本電路如：設(shè)簡單硅二極管基本電路如圖（圖（a a）所示，圖（）所示，圖（b b）是它的習(xí)）是它的習(xí)慣畫法。對于慣畫法。對于VDD=10V和和VDD=1V 時，分別采用理想模型、恒壓降時，分別采用理想模型、恒壓降模型、折線模型計算電路的模型、折線模型計算電路的ID 和和VD。 R=10k mA 93. 0/ )(DDDD RVVI恒壓模型恒壓模型V 7 . 0D V（硅二極管典型值）（硅二極管典型值）折線模型折線模型V 5.0

9、th V（硅二極管典型值）（硅二極管典型值）mA 931.0DthDDD rRVVI k 2.0Dr設(shè)設(shè)V 69.0DDthD rIVV前前3 3種是靜態(tài)模型，根據(jù)實際問題選取合適的等效電種是靜態(tài)模型，根據(jù)實際問題選取合適的等效電路。路。電源電壓電源電壓管壓降管壓降 恒壓模型較理想；恒壓模型較理想；電源電壓較低時，電源電壓較低時， 折線模型較理想；折線模型較理想；（4 4）小信號模型（微變等效電路）小信號模型（微變等效電路） 當(dāng)二極管在靜態(tài)基礎(chǔ)上有一動態(tài)信號作用時，則可將二極當(dāng)二極管在靜態(tài)基礎(chǔ)上有一動態(tài)信號作用時，則可將二極管等效為一個電阻，稱為動態(tài)電阻，也就是微變等效電路。管等效為一個電阻，

10、稱為動態(tài)電阻，也就是微變等效電路。)(11sDDDDvv VRRi 過過Q點的切線點的切線可以等可以等效成一個微變電阻效成一個微變電阻DDdir v即即)1e (/SDD TVIiv根據(jù)根據(jù)得得Q點處的微變電導(dǎo)點處的微變電導(dǎo)DIVT 常溫下（常溫下（T T=300K=300K）QigDDdddv QVTTVI/SDev TVID QTViD （a）V-I特性特性 （b）電路模型）電路模型 特別注意：特別注意： 小信號模型中的微變電阻小信號模型中的微變電阻rd與靜態(tài)工作點與靜態(tài)工作點Q有關(guān)。有關(guān)。 該模型用于二極管處于正向偏置條件下，且該模型用于二極管處于正向偏置條件下，且vDVT 。 )mA(

11、)mV(26DDdIIVrT end例例2：圖示電路中，：圖示電路中，VDD = 5V，R = 5k ，恒壓降模型的，恒壓降模型的VD=0.7V，vs = 0.1sinw wt V。（。（1）求輸出電壓）求輸出電壓vO的交流量和總的交流量和總量；（量；（2）繪出）繪出vO的波形。的波形。 直流通路、交流通路、靜態(tài)、動態(tài)等直流通路、交流通路、靜態(tài)、動態(tài)等概念，在放大電路的分析中非常重要。概念，在放大電路的分析中非常重要。（1 1）整流電路）整流電路（a）電路圖）電路圖 （b）vs和和vo的波形的波形理想模型理想模型 四、 二極管分析方法及二極管分析方法及基本電路基本電路（2 2）限幅電路）限幅電

12、路 電路如圖，電路如圖，R = 1k，VREF = 3V，二極管為硅二極管。分，二極管為硅二極管。分別用理想模型和恒壓降模型求解，當(dāng)別用理想模型和恒壓降模型求解，當(dāng)vI = 6sinw wt V時，繪出相應(yīng)時，繪出相應(yīng)的輸出電壓的輸出電壓vO的波形。的波形。 理想模型理想模型恒壓降模型恒壓降模型（3 3）開關(guān)電路）開關(guān)電路電路如圖所示，利用理想模型求電路如圖所示，利用理想模型求解：當(dāng)解：當(dāng) v11和和v12為為0V或或5V時，不時，不同組合情況下的輸出電壓同組合情況下的輸出電壓vov11v12v11v12D1D2vo0V0V導(dǎo)通導(dǎo)通0V0V5V導(dǎo)通截止0V5V0V截止導(dǎo)通0V5V5V截止截止5

13、V 五、特殊二極管五、特殊二極管齊納二極管齊納二極管( (穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管) )變?nèi)荻O管肖特基二極管光電二極管發(fā)光二極管激光二極管光電子器件利用二極管利用二極管反向擊穿反向擊穿特性實現(xiàn)穩(wěn)壓。特性實現(xiàn)穩(wěn)壓。電流變化，電壓不變。電流變化，電壓不變。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時工作在反向電擊穿穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時工作在反向電擊穿狀態(tài)。狀態(tài)。1 1、齊納二極管、齊納二極管 ( (穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管) )（1 1）穩(wěn)定特性分析）穩(wěn)定特性分析穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓VZ動態(tài)電阻動態(tài)電阻rZ 在規(guī)定的穩(wěn)壓管在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流反向工作電流IZ下，下，所對應(yīng)的反向工作電所對應(yīng)的反向工作電壓。壓。rZ = VZ / IZ

14、進(jìn)入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流進(jìn)入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流IZmin不至于損壞的最大電流不至于損壞的最大電流IZmax （2 2）等效模型）等效模型zzozzVVr I（3 3）齊納二極管應(yīng)用電路分析）齊納二極管應(yīng)用電路分析若穩(wěn)壓管的電流太若穩(wěn)壓管的電流太小則不穩(wěn)壓，若穩(wěn)小則不穩(wěn)壓，若穩(wěn)壓管的電流太大則壓管的電流太大則會因功耗過大而損會因功耗過大而損壞，因而穩(wěn)壓管電壞，因而穩(wěn)壓管電路中必需有限制穩(wěn)路中必需有限制穩(wěn)壓管電流的限流電壓管電流的限流電阻！阻！例：如圖所示例：如圖所示（a）符號）符號 （b）結(jié)電容與電壓的關(guān)系（縱坐標(biāo)為對數(shù)刻度）結(jié)電容與電壓的關(guān)系（縱坐標(biāo)為對數(shù)刻度） 結(jié)電容隨反向電壓的增加而減小，普遍用于高頻技術(shù)中。結(jié)電容隨反向電壓的增加而減小，普遍用于高頻技術(shù)中。2 2、變?nèi)荻O管、變?nèi)荻O管（a）符號）符號 （b）正向）正向V-I特性特性1 1、制作原理不同；、制作原理不同；2 2、電容效應(yīng)非常??；、電容效應(yīng)非常??；3 3、門坎電壓和正向壓降很??；、門坎電壓和正向壓降很小；4 4、反向擊穿電壓較??；、反向擊穿電壓較?。? 3、肖特基二極管、肖特基二極管(1)