清華模電數(shù)電課件第3講半導(dǎo)體二極管.ppt

第三講半導(dǎo)體二極管 一 二極管的組成 二 二極管的伏安特性及電流方程 三 二極管的等效電路 四 二極管的主要參數(shù) 五 穩(wěn)壓二極管 一 二極管的組成 將PN結(jié)封裝 引出兩個電極 就構(gòu)成了二極管 點接觸型 結(jié)面積小 結(jié)電容小故結(jié)允許的電流小最高工作頻率高 面接觸型 結(jié)面積大 結(jié)電容大故結(jié)允許的電流大最高工作頻率低 平面型 結(jié)面積可小 可大小的工作頻率高大的結(jié)允許的電流大 二 二極管的伏安特性及電流方程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 反向飽和電流 擊穿電壓 溫度的電壓當(dāng)量 從二極管的伏安特性可以反映出 1 單向?qū)щ娦?2 伏安特性受溫度影響 T 在電流不變情況下管壓降u 反向飽和電流IS U BR T 正向特性左移 反向特性下移 正向特性為指數(shù)曲線 反向特性為橫軸的平行線 三 二極管的等效電路1 將伏安特性折線化 理想二極管 近似分析中最常用 理想開關(guān)導(dǎo)通時UD 0截止時IS 0 導(dǎo)通時UD Uon截止時IS 0 導(dǎo)通時i與u成線性關(guān)系 應(yīng)根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路 三 二極管的等效電路 Q越高 rd越小 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 ui 0時直流電源作用 小信號作用 靜態(tài)電流 2 微變等效電路 四 二極管的主要參數(shù) 最大整流電流IF 最大平均值最大反向工作電壓UR 最大瞬時值反向電流IR 即IS最高工作頻率fM 因PN結(jié)有電容效應(yīng) 結(jié)電容為擴散電容 Cd 與勢壘電容 Cb 之和 擴散路程中電荷的積累與釋放 空間電荷區(qū)寬窄的變化有電荷的積累與釋放 五 穩(wěn)壓二極管 1 伏安特性 進入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流 不至于損壞的最大電流 由一個PN結(jié)組成 反向擊穿后在一定的電流范圍內(nèi)端電壓基本不變 為穩(wěn)定電壓 2 主要參數(shù) 穩(wěn)定電壓UZ 穩(wěn)定電流IZ 最大功耗PZM IZMUZ 動態(tài)電阻rz UZ IZ 六 其它類型二極管 一 發(fā)光二極管發(fā)光二極管包括可見光 不可見光 激光等不同的類型 這里只對可見光發(fā)光二極管做一簡單介紹發(fā)光二極管的發(fā)光顏色決定于所用材料 目前有紅 綠 黃 橙等色 可以制成各種形狀 如長方型 圓形 見圖 a 所示 等 圖 b 所示為發(fā)光二極管的符號 圖1 2 12發(fā)光二極管 二 光電二極管 光電二極管是遠紅外線接受管 是一種光能與電能進行轉(zhuǎn)換的器件 它的幾種常見外形如圖1 2 13 a 所示 符號見圖 b 圖1 2 14 a 所示為光電二極管的伏安特性 在無光照時 與普通二極管一樣 具有單向?qū)щ娦?有光照時 特性曲線下移 它們分布在第三 四象限內(nèi) 圖1 2 13光電二極管的外形和符號 圖1 2 14光電二極管的伏安特性 特性曲線在第四象限時呈光電池特性 圖 b c d 所示分別是光電二極管工作在特性曲線的第一 三 四象限時原理電路 除上述特殊二極管外 還有利用PN結(jié)勢壘電容制成的變?nèi)荻O管 例 1 2 3 見右圖 圖1 2 15例圖1 2 3電路圖 討論1判斷電路中二極管的工作狀態(tài) 求解輸出電壓 判斷二極管工作狀態(tài)的方法 討論2電路如圖所示 已知ui 5sin t V 二極管導(dǎo)通電壓UD 0 7V 試畫出ui與uO的波形 并標(biāo)出幅值