第3讲 半导体二极管(稳压管)

模拟电子技术课件 第三章 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

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一、二极管的组成将PN结封装，引出两个电极，就构成二极管。

点接触型： 结面积小，结电容小 <1pF 故结允许的电流小 最高工作频率高 >100MHz

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 可做整流管

平面型： 结面积可小、可大 小的工作频率高 大的结允许的电流大 大功率整流

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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 )

i IS (e

u UT

1)

(常温下 UT 26m ) V材料 硅Si 锗Ge 开启电压 0.5V 0.1V

击穿 电压导通电压 0.5~0.8V 0.1~0.3V

反向饱 和电流

开启 电压

温度的 电压当量

反向饱和电流 1µA以下 几十µA

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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

i IS (e

u UT

1)u UT

若正向电压 u U T,则 i I Se ; 若反向电压 u U T,则 i I S。反向特性为横轴的平行线

2、伏安特性受温度影响

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

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三、二极管的等效电路1、将伏安特性折线化理想 二极管 导通时i与u成 线性关系

理想开关 导通时 UD=0 截止时IS=0

近似分析 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！

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三、二极管的等效电路2、微变等效电路当二极管静态基础上有一动态信号作用，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 Q点称为静态工作点

uD U T 根据电流方程，rd iD ID 推导过程见书P17

小信号作用 Q越高，rD越小。 静态电流

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四、二极管的主要参数 最大整流电流IF:最大平均值 最大反向工作电压UR:最大瞬时值, 反向电流 IR:即IS 反向电流 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

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五、稳压二极管1、伏安特性

进入稳压区的最小电流

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。

不至于损坏的最大电流

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2、主要参数

稳定电流IZ, 稳定工作时的参考电流, IZmin, 稳定功率PZM、最大功耗PZM= IZM UZ 稳定电压UZ、稳定电流IZ, 规定电流下稳压管的 反向击穿电压 动态电阻rZ、电压变化量和电流变化量的比值

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温度系数: 温度变化一度,稳压值的变化量小于4 v 有负温

度系数, 大于7v 有正温度系数,4~7v之间的认为时0 限流电阻的作用:保证实际工作电流在最小值和最 大值之间.

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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？

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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 流电流各为多少？ uD U Trd

IDQ

uD=V-iR

V 较小时应实测伏 安特性，用图解ID。

V=5V时，(近似) V UD ID R 5 0.7 21.5mA 200 V 10 50 mA V=10V时，I D R 200 (近似)

iD

I DQ

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讨论二rd uD U T u ,I d i iD I DQ rd

V=2V,ID≈2.6mA,rd ( 26 5 ) 10 ,I d ( )mA 0.5mA 2.6 10

V=5V,ID≈ 21.5mA,rd ( 26 5 ) 1.21 ,I d ( )mA 4.1mA 21.5 1.21 26 5 ) 0.52 ,I d ( )mA 9.6mA 50 0.52

V=10V,ID≈ 50mA,rd (

在伏安特性上，Q点越高，二极管的动态电阻越小！

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六、其他类型二极管 1.发光二极管 具有单向导电性,开启电压比普通的大.电压越大,发光越强.

2. 光电二极管 远红外线接收管,光能与电能的转换器件,利用PN结的光敏 特性,将光信号的变化转换为电信号. 用于遥控 报警和光电传感器. 3.还有变容二极管等等.