第3讲半导体二极管 (2)

发布于:2021-10-16 04:49:34

第三讲 半导体二极管

第三讲 半导体二极管
一、二极管的组成 二、二极管的伏安特性及电流方程 三、二极管的等效电路 四、二极管的主要参数 五、稳压二极管

一、二极管的组成
将PN结封装,引出两个电极,就构成了二极管。

点接触型: 结面积小,结电容小 故结允许的电流小 最高工作频率高

面接触型: 结面积大,结电容大 故结允许的电流大 最高工作频率低

*面型: 结面积可小、可大 小的工作频率高 大的结允许的电流大

二、二极管的伏安特性及电流方程
二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性
i f (u)

u
i IS(eUT 1) (常温下UT 26mV)

击穿 电压

温度的 电压当量

材料 硅Si 锗Ge

开启电压 0.5V 0.1V

导通电压 0.5~0.8V 0.1~0.3V

反向饱 开启 和电流 电压
反向饱和电流 1?A以下 几十?A

从二极管的伏安特性可以反映出:

1. 单向导电性
正向特性为 指数曲线

u
i IS(eUT 1)

u

若正向电压u UT,则i ISeUT;

若反向电压u



U


T

则i





IS。

2. 伏安特性受温度影响

反向特性为横轴的*行线

T(℃)↑→在电流不变情况下管压降u↓

→反向饱和电流IS↑,U(BR) ↓ T(℃)↑→正向特性左移,反向特性下移

三、二极管的等效电路

1. 将伏安特性折线化

导通时i与u成 线性关系

理想 二极管

理想开关 导通时 UD=0 截止时IS=0

*似分析 中最常用

导通时UD=Uon 截止时IS=0

应根据不同情况选择不同的等效电路!

三、二极管的等效电路
2. 微变等效电路
当二极管在静态基础上有一动态信号作用时,则可将二极 管等效为一个电阻,称为动态电阻,也就是微变等效电路。

ui=0时直流电源作用

根据电流方程,rd



uD iD

UT ID

小信号作用
Q越高,rd越小。 静态电流

四、二极管的主要参数

? 最大整流电流IF:最大*均值 ? 最大反向工作电压UR:最大瞬时值 ? 反向电流 IR:即IS ? 最高工作频率fM:因PN结有电容效应
结电容为扩散电容(Cd)与势垒电容(Cb)之和。

扩散路程中 电荷的积累 与释放

空间电荷区 宽窄的变化 有电荷的积 累与释放

五、稳压二极管

1. 伏安特性
由一个PN结组 成,反向击穿后 在一定的电流范 围内端电压基本 不变,为稳定电 压。
2. 主要参数

进入稳压区的最小电流 不至于损坏的最大电流

稳定电压UZ、稳定电流IZ 最大功耗PZM= IZM UZ 动态电阻rz=ΔUZ /ΔIZ

讨论一
判断电路中二极管的工作状态,求解输出电压。
判断二极管工作状态的方法?

讨论二

1. V=2V、5V、10V时二极管中

的直流电流各为多少?

2. 若输入电压的有效值为5mV,

则上述各种情况下二极管中的交

ID

流电流各为多少?
rd
V=5V时,



uD iD



UT IDQ

Q

uD=V-iR

ID



V

UD R

V 较小时应实测伏安 特性,用图解法求ID。

(5 0.7)A 21.5mA 200

V=10V时,ID



V R



( 10 )A 200



50mA

讨论二

rd



uD iD



UT I DQ

,I

d

Ui rd

V=2V,ID≈2.6mA

V=5V,ID≈ 21.5mA

rd



( 26 ) 2.6

10,Id



( 5 )mA 10



0.5mA

rd



( 26 ) 21.5

1.21,Id



( 5 )mA 1.21



4.1mA

V=10V,ID≈ 50mA

rd



( 26) 50



0.52,Id



( 5 )mA 0.52



9.6mA

在伏安特性上,Q点越高,二极管的动态电阻越小!

清华大学 华成英 hchya@tsinghua.edu.cn

作业: 1-4;1-6


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