第2章+半導(dǎo)體二極管與其基本應(yīng)用電路第一頁，共31頁。2.2半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)

半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，如：Si、Ge、GaAs。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力除了自身材質(zhì)以外，還與以下因素有關(guān)：

溫度；

光照、磁場(chǎng)、電場(chǎng)；

摻入雜質(zhì)。第二頁，共31頁。2.2.1本征半導(dǎo)體4價(jià)元素的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)本征半導(dǎo)體：完全純凈的半導(dǎo)體。第三頁，共31頁。載流子的產(chǎn)生和復(fù)合2.2.1本征半導(dǎo)體兩種載流子：自由電子和空穴本征激發(fā)動(dòng)態(tài)平衡第四頁，共31頁。2.2.2雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)

P型半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)

多子和少子摻雜濃度溫度第五頁，共31頁。2.3PN結(jié)2.3.1PN結(jié)的形成PN結(jié)的形成

第六頁，共31頁。1.PN結(jié)正偏——低阻2.3.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦詳U(kuò)散電流

限流電阻

第七頁，共31頁。2.PN結(jié)反偏——高阻2.3.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦云齐娏?/p>

第八頁，共31頁。PN結(jié)的勢(shì)壘電容2.3.3PN結(jié)的電容效應(yīng)1.勢(shì)壘電容第九頁，共31頁。2.擴(kuò)散電容PN結(jié)的擴(kuò)散電容2.3.3PN結(jié)的電容效應(yīng)第十頁，共31頁。2.4半導(dǎo)體二極管2.4.1二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)二極管的結(jié)構(gòu)示意圖(a)點(diǎn)接觸型(b)面接觸型(c)平面型二極管的符號(hào)第十一頁，共31頁。2.4.2二極管的伏安特性二極管的伏安特性曲線

(a)測(cè)試電路(b)特性曲線伏安特性方程第十二頁，共31頁。正向特性硅二極管的Uth大約在0.5V；鍺二極管的Uth大約在0.1V。2.4.2二極管的伏安特性第十三頁，共31頁。反向特性

2.4.2二極管的伏安特性反向擊穿：雪崩擊穿和齊納擊穿。第十四頁，共31頁。溫度對(duì)硅二極管伏安特性曲線的影響

2.4.2二極管的伏安特性第十五頁，共31頁。2.4.3二極管的主要參數(shù)(1)最大整流電流IF——二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)，允許通過二極管的最大正向平均電流。(2)最大反向工作電壓URM——二極管安全工作時(shí)，所能承受的最大反向電壓。一般URM約為反向擊穿電壓UBR的一半。(3)反向電流IR——一般是指二極管未擊穿時(shí)的反向電流值。硅二極管的反向電流一般在納安(nA)級(jí)；鍺二極管在微安(

A)級(jí)。(4)最高工作頻率fM——二極管工作的上限頻率，由PN結(jié)的結(jié)電容大小決定。二極管的工作頻率超過fM時(shí)，單向?qū)щ娦宰儾?。第十六頁，?1頁。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體二極管的命名如下:2CP10

第二位：A—N型鍺管B—P型鍺管

C—N型硅管D—P型硅管第三位：P小信號(hào)管、X低頻小功率管、D低頻大功率管、

G高頻小功率管、A高頻大功率管、Z整流管用字母表示材料用字母表示器件的類別用數(shù)字表示序號(hào)用字母表示規(guī)格號(hào)用數(shù)字表示電極數(shù)2.4.4二極管的型號(hào)及選擇1.型號(hào)第十七頁，共31頁。（1）要求正向壓降小應(yīng)選（）管；

2.4.4二極管的型號(hào)及選擇2.選用二極管的一般原則（同步練習(xí)）（2）要求反向電流小應(yīng)選（）管；

（3）要求反向擊穿電壓大應(yīng)選（）管；

（4）要求耐高溫應(yīng)選（）管；

A.鍺B.硅

（5）要求工作電流大應(yīng)選（）接觸型管；

（6）要求工作頻率高應(yīng)選（）接觸型管。

A.面接觸B.點(diǎn)接觸

第十八頁，共31頁。2.4.5二極管的等效模型理想模型

在信號(hào)幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二極管的正向壓降，可以忽略二極管正向壓降和反向電流。1.理想模型第十九頁，共31頁。恒壓降模型

當(dāng)工作電流較大，在一定范圍內(nèi)端電壓不變，此時(shí)二極管可以用一個(gè)理想二極管串聯(lián)一個(gè)恒壓源UD表示。（硅管的正向壓降UD=0.7V）2.恒壓降模型2.4.5二極管的等效模型第二十頁，共31頁。QQ

除直流信號(hào)外，再引入交流小信號(hào)。動(dòng)態(tài)變化量之間的關(guān)系可以用伏安特性曲線在Q點(diǎn)處的切線近似表示。該切線斜率的倒數(shù)為電阻rd，稱為動(dòng)態(tài)（交流）電阻。二極管的動(dòng)態(tài)電阻的物理意義

3.小信號(hào)模型2.4.5二極管的等效模型第二十一頁，共31頁。3.小信號(hào)模型2.4.5二極管的等效模型

rd的計(jì)算第二十二頁，共31頁。2.4.6二極管基本應(yīng)用電路半波整流電路和輸入輸出波形

1.整流電路(a)電路圖(b)輸入輸出波形第二十三頁，共31頁。2.限幅電路(a)(b)2.4.6二極管基本應(yīng)用電路VCC=5V第二十四頁，共31頁。3.開關(guān)電路二極管與門與門輸入輸出電壓關(guān)系2.4.6二極管基本應(yīng)用電路第二十五頁，共31頁。2.5穩(wěn)壓二極管2.5.1穩(wěn)壓二極管的伏安特性穩(wěn)壓二極管的符號(hào)與伏安特性第二十六頁，共31頁。2.5.2穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)(1)穩(wěn)定電壓UZ

在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流IZ下，所對(duì)應(yīng)的反向工作電壓。(2)動(dòng)態(tài)電阻rZ

其概念與一般二極管的動(dòng)態(tài)電阻相同，只不過穩(wěn)壓二極管的動(dòng)態(tài)電阻是從它的反向特性曲線上求取的。rZ愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。

rZ=

UZ/

IZ第二十七頁，共31頁。(3)最大耗散功率PZM

——

穩(wěn)壓管的最大功率損耗取決于PN結(jié)的面積和散熱等條件。反向工作時(shí)PN結(jié)的功率損耗為

PZM=UZ

IZMAX(4)最大穩(wěn)定工作電流

IZMAX

和最小穩(wěn)定工作電流IZMIN—————

穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定工作電流取決于最大耗散功率，即

IZMAX=PZMAX/UZ而IZMIN對(duì)應(yīng)UZMIN，即反向特性曲線剛剛擊穿處對(duì)應(yīng)的IZ。若工作電流IZ＜IZMIN則不能穩(wěn)壓。第二十八頁，共31頁。(5)穩(wěn)定電壓UZ的溫度系數(shù)——

溫度的變化將使UZ改變，在穩(wěn)壓管中當(dāng)|UZ|

＞7V時(shí)，UZ具有正溫度系數(shù)

>0，反向擊穿是雪崩擊穿。當(dāng)|UZ|＜4V時(shí)，UZ具有負(fù)溫度系數(shù)，反向