1、低頻電子線路,山東大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 劉志軍,低頻電子線路,2,回顧上節(jié)課,1.2 PN結(jié)與半導(dǎo)體二極管 PN結(jié)的形成 PN結(jié)的單向?qū)щ娦?PN結(jié)電阻特性和電容特性 PN結(jié)擊穿特性,低頻電子線路,3,本節(jié)課內(nèi)容,1.2.5 晶體二極管及其基本電路 1.2.6 二極管基本應(yīng)用電路 1.2.7 其它二極管簡介,低頻電子線路,4,1.2.5 晶體二極管及其基本電路,二極管是基本的半導(dǎo)體器件。 二極管可以組成各種各樣的電路形式。 二極管電路應(yīng)用十分廣泛。,低頻電子線路,5,1、二極管工藝與類型, 結(jié)構(gòu)和符號 二極管是由管芯(PN結(jié))加電極引線和管殼制成。 結(jié)構(gòu)示意和電路符號如圖。,低頻電子線路,

2、6,二極管結(jié)構(gòu)示意及符號（圖）,低頻電子線路,7,工藝與類型,根據(jù)制作工藝不同分為： 平面型二極管：適合整流， 低頻應(yīng)用(結(jié)電容大) 面接觸型二極管：適合整流， 低頻應(yīng)用(結(jié)電容大) 點接觸型二極管 ：適合檢波， 可高頻應(yīng)用(結(jié)電容小),低頻電子線路,8,二極管類型圖示,低頻電子線路,9,二極管主要參數(shù)及特性曲線,參數(shù)是描述器件性能的技術(shù)指標(biāo)。 特性曲線是描述器件性能的圖形表示。,低頻電子線路,10,主要參數(shù),最大整流電流IF 最大反向工作電壓VR 反向電流IR 最高工作頻率fm 直流電阻和交流電阻,低頻電子線路,11,最大整流電流IF,管子穩(wěn)定工作時，所允許通過的最大正向平均電流。 使用時不

3、應(yīng)超過此值（可加散熱片）。,低頻電子線路,12,最大反向工作電壓 VR,指工作時允許所加最大反向電壓。 通常取擊穿電壓V(BR)的作為VR。,低頻電子線路,13,反向電流 IR,是指擊穿前的反向電流值。 此值越小表示管子單向?qū)щ娦阅茉胶谩?與IS有關(guān)（再加上表面漏電流），故與溫度有關(guān)。,低頻電子線路,14,最高工作頻率 fm,是由管子的結(jié)電容所決定的。 Fm 越大頻率特性越好。 Fm 大說明管子結(jié)電容小。,低頻電子線路,15,直流電阻和交流電阻,直流電阻 R 是二極管所加直流電壓V與所流過直流電流I之比。其幾何意義是曲線割線,是直線斜率的倒數(shù)。 交流電阻 r 是其工作狀態(tài)(I,V)處電壓改變量

4、與電流改變量之比。幾何意義是曲線Q點處切線斜率的倒數(shù)。,低頻電子線路,16,二極管電阻的幾何意義（圖 ）,低頻電子線路,17,二極管特性曲線（圖）,特性曲線與PN結(jié)相似,低頻電子線路,18,二極管特性曲線,閾值電壓(又稱為導(dǎo)通電壓、死區(qū)電壓等) 硅管VD(ON) 0.50.7V 鍺管VD(ON) 0.10.3V,低頻電子線路,19,二極管模型及應(yīng)用電路,對電子線路進行分析(定量分析)時,電路中的實際器件必須用相應(yīng)的電路模型來等效表示，這稱為：“建?！薄?計算機輔助分析計算要使用管子的模型。,低頻電子線路,20,二極管電路模型(折線化) （圖）,低頻電子線路,21,二極管電路模型（圖）,低頻電子

5、線路,22,二極管大信號模型（圖 ）,以上三種電路模型(近似、簡化、理想)均為二極管近似模型(線形化)。 對不同電路模型可在不同需求時采用。,低頻電子線路,23,1.2.6 二極管基本應(yīng)用電路,二極管在低頻和高頻以及數(shù)字電路均有廣泛的應(yīng)用。 以下主要介紹二極管在低頻電路的幾種應(yīng)用。,低頻電子線路,24,二極管幾種基本應(yīng)用,整流電路 限幅電路 電平選擇電路,低頻電子線路,25,二極管整流電路,把交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姺Q為“整流”。 反之稱為“逆變”。 整流 交流電 直流電 逆變,低頻電子線路,26,二極管半波整流電路及波形（圖）,改變電路及二極管的接入方式,可得不同波形。,低頻電子線路,27,二極管

6、限幅電路,又稱為：“削波電路”, 能夠把輸入電壓變化范圍加以限制，常用于波形變換和整形。 限幅電路的傳輸特性(指信號輸出和輸入的關(guān)系)。,低頻電子線路,28,限幅電路傳輸特性（圖）,低頻電子線路,29,二極管限幅電路及波形（圖）,低頻電子線路,30,二極管電平選擇電路,能夠從多路輸入信號中選出最低電平或最高電平的電路稱為電平選擇電路。,低頻電子線路,31,二極管電平選擇電路（圖）,低頻電子線路,32,上例說明,以上為低電平選擇電路。 輸入V1、V2，加入方波信號。 E為電源，為5V電壓。 看輸出V0的變化情況。,低頻電子線路,33,高電平選擇電路,若將VD1,VD2換向,將E加負值,則可變?yōu)楦?/p>

7、電平選擇電路。 以上電路若輸入數(shù)字量，則為或門電路。,低頻電子線路,34,穩(wěn)壓二極管及穩(wěn)壓電路,穩(wěn)壓二極管正是利用PN結(jié)的“反向擊穿特性”。 穩(wěn)壓二極管可用于限幅和穩(wěn)壓。,低頻電子線路,35,穩(wěn)壓二極管符號及特性,低頻電子線路,36,穩(wěn)壓二極管符號（圖）,低頻電子線路,37,雙向穩(wěn)壓管符號（圖）,低頻電子線路,38,穩(wěn)壓二極管主要參數(shù),穩(wěn)壓電壓 VZ 額定功耗 Pz 穩(wěn)定電流 Iz 動態(tài)電阻 rz 溫度系數(shù) ,低頻電子線路,39,穩(wěn)壓電壓VZ,指管子長期穩(wěn)定時的工作電壓值。,低頻電子線路,40,額定功耗Pz :,與材料、結(jié)構(gòu)、工藝有關(guān)。 使用時不允許超過此值。,低頻電子線路,41,穩(wěn)定電流Iz

8、,工作電流小于此值時穩(wěn)壓效果較差，要求大于此值才能正常工作。,低頻電子線路,42,動態(tài)電阻 rz,是在擊穿狀態(tài)下,管子兩端電壓變化量與電流變化量的比值。 反映在特性曲線上，是工作點出切線斜率的倒數(shù)。 一般為幾歐姆到幾十歐姆（越小越好）。,低頻電子線路,43,溫度系數(shù),指管子受溫度影響的程度。 7V是正溫系數(shù)(雪崩擊穿)； 5V是負溫系數(shù)(齊納擊穿)； 57V溫度系數(shù)最小。,低頻電子線路,44,穩(wěn)壓二極管電路,指穩(wěn)壓二極管應(yīng)用電路。,低頻電子線路,45,穩(wěn)壓電路 （圖）,低頻電子線路,46,穩(wěn)壓電路分析,當(dāng)Vi和RL變化時，電路可使輸出電壓Vo保持穩(wěn)定。 VO = ViIR I = IZIL,低

9、頻電子線路,47,穩(wěn)壓電路分析,當(dāng)Vi變化時:I I 變 IZ變(VZ不變)則VO不變。 IR=VR 當(dāng)RL變: IL變I變IR=VR變 IZ不變VZ不變VO不變,低頻電子線路,48,穩(wěn)壓電路分析,是依靠R上電壓變化進行調(diào)節(jié)。 對限流電阻R要合理選擇 Rmax要使Vz還能工作， Rmin不能使IZ太大，以免燒毀。 對限流電阻R要合理選擇計算見書介紹。,低頻電子線路,49,1.2.7 其他二極管簡介,除以上基本二極管，還有許多其他用途的二極管。 如：變?nèi)荻O管 光電二極管 發(fā)光二極管 肖特基二極管等。,低頻電子線路,50,變?nèi)荻O管,變?nèi)荻O管結(jié)電容（反向時勢壘電容）比較大。 在高頻電路有廣泛應(yīng)用，如電壓功率交換、電子調(diào)諧、功率調(diào)制等。,低頻電子線路,51,變?nèi)荻O管（圖）,低頻電子線路,52,光電二極管,具有光電轉(zhuǎn)換性能（光電管外殼用玻璃窗口）。 受光照端為前極，不受光照端為后極。,低頻電子線路,53,光電二極管（圖）,低頻電子線路,54,發(fā)光二極管,具有 電光 轉(zhuǎn)換的性能 。 可見光有 紅、黃、綠、藍、紫等。 發(fā)光亮度與工作電流成比例。 可用于各種指示燈、七段數(shù)碼燈等。,低頻電子線路,55,發(fā)光二極管（圖）,低頻電子線路,56,肖特基二極管,金屬與N型二極管接觸形成勢壘區(qū)制成的二極管，稱為肖特基或表面勢壘二極管。 同樣具有單向?qū)щ娦?，但依靠多?shù)載流子進行工