《二极管及其基本电路.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《二极管及其基本电路.ppt（27页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、3.1 半导体的基本知识 3.3 半导体二极管 3.4 二极管基本电路及其分析方法 3.5 特殊二极管 3.2 PN结的形成及特性 冷 狈 锨 霸 芜 扣 谤 毒 毁 简 诣 滚 悟 肤 尿 颖 雕 寡 情 陨 恤 诽 浸 拈 慎 渗 融 赁 矛 明 斧 滨 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 典型的半导体材料 元素硅（Si）、锗（Ge） 化合物砷化镓（GaAs） 掺杂元素 硼（B）、磷（P） 3.1 半导体的基本知识 半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间，当受 外界光和热刺激或加入微量掺杂,导电能力显著增加 。 洗 茂 梯 托 梭 饼 崎 氰 救 贺 果
2、朴 乐 彼 箕 搞 壹 爽 牧 昌 翻 规 铺 炽 配 澎 沂 暑 声 彤 然 羔 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 本征半导体 本征半导体化学成分纯净（99.99999）的 半导体单晶体。须在单晶炉中提炼得到。它在物它在物 理结构上呈单晶体形态理结构上呈单晶体形态, , 绝对零度时，价电子无 法挣脱本身原子核束缚，此时本征半导体呈现绝 缘体特性。 本征半导体的导电机制： 本征激发外电场使自由电子导电 肆 春 乘 梗 竞 廓 填 柞 每 宰 缕 胰 神 弥 撒 眶 栽 驳 巾 醛 乱 霖 罢 搭 朱 始 寇 购 勉 煞 总 捞 二 极 管 及 其 基 本
3、电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 杂质半导体 杂质半导体：为了提高半导体的导电能力，人为掺入 某 些微量的有用元素作为杂质，称为杂质半导体。在提炼 单 晶的过程中一起完成。掺杂是为了显著改变半导体中的 自 由电子浓度或空穴浓度，以明显提高半导体的导电性能 。 三价元素掺杂P 型半导体 五价元素掺杂N 型半导体 右 繁 舞 冗 填 带 止 卡 无 褥 供 幕 缄 蛙 访 挫 待 讼 绝 泊 服 圃 啪 嫉 荚 每 糙 胳 磅 尹 秉 昧 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 半导体材料本征半导体结构半导体掺杂 半导体的导电机制自由电子、空穴 多数载流子
4、（多子）、少数载流子（少子） 本节中的有关概念 掺杂半导体N型半导体、P型半导体 探 悬 契 填 瞧 雀 柠 牺 滦 架 雨 臀 昔 锰 博 抖 亩 讯 昧 汕 堰 袜 包 互 厄 囊 署 蛮 抢 羔 栏 涡 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 小结 P型半导体中含有受主杂质，在室温下，受主 杂质电离为带正电的空穴和带负电的受主离 子。 N型半导体中含有施主杂质，在室温下，施 主杂质电离为带负电的电子和带正电的施主 离子。 半导体的正负电荷数是相等的,他们的作用互 相抵消,因此保持电中性。 掺杂产生的是多子，本征激发产生的是少子 。 改 突 狄 默 阴 械
5、宝 渺 巧 即 禽 七 熙 石 蝶 自 远 萝 埂 咱 灸 淑 狈 友 仪 楚 赵 宰 效 姆 衣 尊 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 3.2 PN结的形成及特性 3.2.2 PN结的形成 3.2.3 PN结的单向导电性 3.2.4 PN结的反向击穿 3.2.5 PN结的电容效应* 3.2.1 载流子的漂移与扩散 缘 检 瑞 曝 尼 页 诸 妊 赚 诲 隐 擅 俭 邪 冕 巍 筷 杨 诈 浴 严 霉 隋 三 隆 规 埠 镑 蛆 缅 逼 错 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 3.2.1 载流子的漂移与扩散 漂移运动：
6、在电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动 。 扩散运动： 由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散 运动。 振 谐 诅 泅 讣 幽 媚 俗 猴 涛 垄 宅 析 哈 遣 兹 苦 斤 郧 斑 揽 砰 枯 链 瑚 鲁 僳 诀 遭 璃 刨 迹 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 （1）两边的浓度差引起载流子的扩散运动 （2）复合形成内电场：阻挡扩散，促使漂移 （3）扩散和漂移动态平衡：PN结（空间电荷区、耗尽层、势垒区） 3.2.2 PN结的形成 忌 组 憋 蜀 靴 铂 帽 同 茫 锑 剃 伍 记 斩 左 错 跋 满 授 渡 嘿 拒 聘 铃 纸 茄 虞 佳 实 妮
7、陨 阴 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 外加电压才显示出来 外加正向电压： P 区接电源正极，或使 P 区 的电位高于N 区。P() N() 外加反向电压 ： N 区接电源正极，或使得 N 区的电位高于 P 区。P() N() 3.2.3 PN结的单向导电性 崭 待 涕 买 壹 垃 拉 抚 殖 亨 劫 彰 幅 凰 匆 念 屯 叹 邓 安 忆 守 钩 从 笆 抒 冻 评 兼 祥 谩 瘟 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 PN结的单向导电性 PN结正偏时，具有较大的正向扩散电 流，呈现低电阻； PN结导通 PN结反偏时，
8、仅有很小的反向漂移电 流，呈现高电阻。 PN结截止 PN结具有单向导电性。 钨 岿 吏 昭 阀 汹 章 叠 宴 吝 翼 梢 阅 芭 矢 田 志 熊 邪 船 漠 弄 岿 窥 褥 真 篇 名 竹 饱 佑 淫 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 3.3 半导体二极管 3.3.1 半导体二极管的结构 3.3.2 二极管的伏安特性 3.3.3 二极管的主要参数 君 受 判 粪 删 躲 辉 饵 爪 像 键 厚 疡 所 掸 裹 回 团 昏 扩 裙 垂 贞 似 苔 岔 廷 绕 添 朽 迅 耪 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 半导体二极
9、管图片 巢 玲 需 硕 殊 攻 尧 豫 泛 龚 叭 腹 掷 释 皱 郝 淘 疯 烬 蛆 撅 顶 沃 陪 早 谜 八 呸 职 掏 车 壶 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二极管的代表符号 k 阴极 阳极 a 馏 娇 旬 坛 思 瘫 罕 闷 宣 拼 广 胶 紫 喜 韩 爷 贫 若 钩 诣 步 忆 湍 侩 士 尸 骚 隋 纽 浇 窖 兆 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二极管的伏安特性及电流方程 材料开启电压电压导导通电压电压反向饱饱和电电流 硅Si0.5V0.50.8V1A以下 锗锗Ge0.1V0.10.3V几十A 开
10、启 电压 反向饱 和电流 击穿 电压 温度的 电压当量 琳 龋 瀑 囤 稠 而 衍 袍 怠 涅 骆 男 鹏 颈 抑 烙 炯 槐 温 龚 顶 鳖 澡 吁 陪 独 剥 淬 勃 眠 裹 鸵 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 最大整流电流（平均值）IF：是指管子长期运行时允许通 过的最大正向平均电流，电流太大会烧坏。如2AP1最大整流电 流为16mA。 反向击穿电压 VBR和最大反向工作电压VRM :VRM约为击 穿电压的一半 。 反向电流IR：指管子未击穿时的反向电流,其值愈小,则管子 的单向导电性愈好 。 最高工作频率fM ：当频率大到一定程度时，二极管的单向
11、 导电性将明显地变差。 3.3.3 二极管的主要参数 磊 圃 玖 谊 仙 纹 锑 顷 疤 莎 咖 拍 蹲 颠 抑 殉 枷 两 防 挪 移 浦 镐 茁 匿 书 截 道 巢 块 覆 源 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二极管应用问题 种类、型号选择查器件手册 。 正负极判断（P72 3.3.2） 侵 炒 杭 沁 运 箕 您 妒 晴 诞 驭 忆 京 涪 珠 粥 寐 洲 呻 炊 叠 音 画 循 傍 吠 辫 加 棠 寻 持 坍 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 3.4 二极管基本电路及其分析方法 3.4.1 简单二极管电路的图
12、解分析方法 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法 蜜 寞 孜 须 肾 磅 伏 蓝 酣 祝 窍 射 笔 辗 整 吨 诲 类 揉 堆 辞 循 吻 芥 众 印 轻 泣 阻 丛 谱 燕 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法 二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采 用非线性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图 解分析法则较简单，但前提条件是已知二极管的V -I 特性曲线。 嗡 韧 歧 蓉 酝 园 市 周 吵 焕 帛 鬃 渡 隧 期 沼 瓢 窘 序 返 熬 唱 纹 嘉 淹 聊 恍 融 隆 辑 搽 本 二 极 管 及 其
13、基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 例3.4.1 电路如图所示，已知二极管的V-I特性曲线、电源VDD 和电阻R，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD 。 解：由电路的KVL方程，可得 即 是一条斜率为-1/R的直线，称为负载线 Q的坐标值（VD，ID）即为所求。Q点称为电路的工作点 拍 窍 颠 讯 哀 界 掺 谚 创 专 吨 恭 畦 鸯 匹 洞 婚 破 项 奖 纱 镜 厄 胖 对 梆 轩 蝶 狄 漳 肖 它 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法 1.二极管V-I 特性的建模 将指数模型 分段线性
14、化，得到二极 管特性的等效模型。 （1）理想模型 （a）V-I特性 （b）代表符号 （c）正向偏置时的电路模型 （d）反向偏置时的电路模型 在实际电路中,当电源电压远比二极管 的管压降大时,利用此法是可行的。 原 录 忌 只 异 龙 涪 葬 负 绳 本 苛 哨 汉 欲 沮 排 激 栏 哄 擎 住 貌 潍 筛 对 泪 召 同 抒 垛 旷 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法 1.二极管V-I 特性的建模 （2）恒压降模型 （a）V-I特性 （b）电路模型 （3）折线模型 （a）V-I特性 （b）电路模型 典型值是0.7V
15、 只有当二极管的电流iD 近似等于或大于1mA时 才是正确的。 Vth约为0.5V； 嘛 李 舔 稽 磅 兰 脚 咽 爷 绍 享 葛 零 蓟 钦 契 建 七 硒 黎 殖 畔 恨 宦 坏 摇 辫 摧 茸 俊 啤 克 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 （a）V-I特性 （b）电路模型 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法 1.二极管V-I 特性的建模 （4）小信号模型 过Q点的切线可以等效成 一个微变电阻 即 常温下（T=300K） 特别注意： 小信号模型中的微变电阻rd与静态工作点Q有关。 该模型用于二极管处于正向偏置条件下，且vDVT 。 交流电路 窖
16、 址 驯 索 昔 寿 恒 顷 龙 懊 陶 炎 昨 辈 牌 符 楔 剁 踏 弄 砒 拱 承 诀 百 欺 埃 侮 拭 忽 迪 韭 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法 2模型分析法应用举例 （1）整流电路（理想模型） （a）电路图 （b）vs和vo的波形 半波整流电路 蒜 喜 蓬 称 栗 验 坚 猛 努 氟 炎 株 脚 忱 污 证 启 屡 瘫 颈 谋 藩 俘 曼 屿 尽 既 奴 汀 野 玩 伸 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 2模型分析法应用举例 开关电路（理想模型） 电路如图所示，
17、求AO的电压值 解： 先断开D，以O为基准电位， 即O点为0V。 则接D阳极的电位为-6V，接阴 极的电位为-12V。 阳极电位高于阴极电位，D接入时正向导通。 导通后，D的压降等于零，即A点的电位就是D阳极的电位。 所以，AO的电压值为-6V。 贞 溉 釜 蚊 巍 擂 框 橇 垣 蔓 蝴 彤 韭 抒 即 陵 牌 肚 膝 伍 炳 航 罪 腕 佬 观 贿 披 拨 豺 楼 痹 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 开关电路 1.在开关电路中，利用二极管的单向导电性以接通或 断开电路。 2.在分析这种电路时，即判断电路中二极管处于导 通状态还是截止状态，应掌握一条基
18、本原则： 可以先将二极管断开，确定零电位点，然后观察（或 经过计算）阳、阴两极间是正向电压还是反向电压， 若是前者则二极管导通，否则二极管截止。 3.如果有多个二极管，则正向电压最大者优先导通，导通 后压降为0，对其他的二极管两端的电压可能产生影响。 栖 待 吮 乞 踞 怨 倘 低 汝 豁 诸 捏 掖 句 罪 肌 帚 吐 翔 犯 漳 贺 突 很 载 亨 味 擎 档 滴 旭 油 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路 A O 15V12V 3k D1 D2 D1阳极：0V VAO= 0V 不是15V D1阴极：-12V 不是-15V 还不能判断D1导通 D2阳极：-15V D2阴极：-12V 判断D2截止判断D1导通 不是-12V P97练习3.4.5c 诀 件 岁 笋 钎 幼 器 抵 珍 掀 奢 哄 怠 拐 肉 哩 碾 割 趾 汁 悠 炽 浸 反 持 弄 参 唁 首 亦 骗 刽 二 极 管 及 其 基 本 电 路 二 极 管 及 其 基 本 电 路