【正文】 減小 。 這也是半導(dǎo)體器件熱穩(wěn)定性差的主要原因 。 第二章 半導(dǎo)體器件 U I T2 T1 Di T2 T1 T2 T1 (131) 結(jié)構(gòu) 一個(gè) PN結(jié)加上管殼和引線，就成為半導(dǎo)體二極管。 引線 外殼線 觸絲線 基片 點(diǎn)接觸型 類型 ： （ 一般是 鍺 材料 ） 主要應(yīng)用在小電流、高頻電路。 167。 半導(dǎo)體二極管 一、 基本結(jié)構(gòu) 第二章 半導(dǎo)體器件 (132) 面接觸型 （一般是硅材料） 主要應(yīng)用在大電流、低頻電路。 第二章 半導(dǎo)體器件 PN結(jié) (133) 平面型 結(jié)面積小的用作開關(guān)管。 結(jié)面積大的用作大功率整流。 第二章 半導(dǎo)體器件 2sio陽(yáng)極 陰極 P型 (134) P N 符號(hào) 型號(hào) 字母 D表示 鍺 2AP* 2AK* 硅 2CP* 2CK* 第二章 半導(dǎo)體器件 (135) 1. （ 4） 第二章 半導(dǎo)體器件 ?半導(dǎo)體二極管的型號(hào) (補(bǔ)充 ) ?國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下： ? 2 A P 9 ? 用數(shù)字代表同類型器件的不同型號(hào) ? 用字母代表器件的類型， P代表普通管 ? 用字母代表器件的材料， A代表 N型 Ge ? B代表 P型 Ge， C代表 N型 Si， D代表 N型 Si ? 2代表二極管 ， 3代表三極管 1. （ 4） P15表 (136) (137) 二極管的伏安特性 O uD /V iD /mA 正向特性 Uth 死區(qū) 電壓 iD = 0 Uth = V V (硅管 ) (鍺管 ) U ? Uth iD 急劇上升 0 ? U ? Uth UD = ( ? ) V 硅管取 V ( ? ) V 鍺管取 V 反向特性 IS U (BR) 反向擊穿 ︱ U(BR) ︱ ︱ U︱ 0 iD = IS ?A(硅 ) ；幾十 ?A (鍺 ) ︱ U ︱ ︱ U(BR) ︱ 反向電流急劇增大 (反向擊穿 ) 第二章 半導(dǎo)體器件 (138) 反向擊穿類型： 電擊穿 熱擊穿 反向擊穿原因 ： 齊納擊穿 ： 反向電場(chǎng)太強(qiáng)，將電子強(qiáng)行拉出共價(jià)鍵。 (擊穿電壓 6 V，負(fù) 溫度系數(shù) ) 雪崩擊穿： 反向電場(chǎng)使電子加速，動(dòng)能增大，撞擊 使自由電子數(shù)突增。 — PN 結(jié)未損壞，斷電即恢復(fù)。 — PN 結(jié)燒毀。 (擊穿電壓 6 V，正 溫度系數(shù) ) 擊穿電壓在 6 V 左右時(shí)，溫度系數(shù)趨近零。 第二章 半導(dǎo)體器件 (139) 硅管的伏安特性 鍺管的伏安特性 60 40 20 – – 0 –25 –50 iD / mA uD / V iD / mA uD / V – 25 – 50 5 10 15 – – 0 第二章 半導(dǎo)體器件 (140) 特性曲線： uD iD 等效開關(guān)模型 S S 正偏導(dǎo)通 ， uD = 0； 第二章 半導(dǎo)體器件 理想模型 Duu ?? DL rr ??二極管常用等效模型 條件： 正偏電路 ： 符號(hào)： 反偏截止 ， iD = 0 U(BR) = ? (141) 二極管恒壓源等效模型 Duu ? DL rr ??DU第二章 半導(dǎo)體器件 uD iD UD(on) uD = UD(on) V (Si) V (Ge) (142) uD iD UD ?U ?I IUr D ???斜率 1/ rD rD UD 第二章 半導(dǎo)體器件 二極管低頻小信號(hào)模型 (143) 主要參數(shù) （ 1）最大整流電流 IOM 二極管長(zhǎng)期使用時(shí)，允許流過二極管的最大正向平均電流。 （ 2）反向擊穿電壓 VBR 二極管反向擊穿時(shí)的電壓值。 擊穿時(shí)反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過熱而燒壞。手冊(cè)上給出的最高反向工作電壓 VRWM一般是 VBR的一半。 第二章 半導(dǎo)體器件 (144) （ 3） 反向電流 IR 指二極管加反向峰值工作電壓時(shí)的反向電流。反向電流大，說(shuō)明管子的單向?qū)щ娦圆?，因此反向電流越小越好。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要大幾十到幾百倍。 以上均是二極管的直流參數(shù)，二極管的應(yīng)用主要利用它的單向?qū)щ娦浴Ｏ旅娼榻B兩個(gè)交流參數(shù)。 第二章 半導(dǎo)體器件 (145) （ 4） 微變電阻 rd iD vD ID VD Q ?iD ?vD rd是二極管特性曲線工作點(diǎn) Q附近電壓的變化與電流的變化之比： DDd ivr???顯然 ， rd是對(duì) Q附近的微小變化量的電阻。 ( 5 ) 二極管的極間電容 同 PN結(jié) 第二章 半導(dǎo)體器件 (146) 例 1： 下圖電路中 ， 硅二極管 ， R = 2 k?， 分別用二極管理想模型和近似模型求出 VDD = 2 V 和 VDD = 10 V 時(shí) IO 和 UO 的值 。 二極管應(yīng)用舉例 UD(on) 近似 模型 實(shí)際電路 理想模型 第二章 半導(dǎo)體器件 (147) [解 ] 1. VDD = 2 V 理想 IO = VDD / R = 2 / 2 = 1 (mA) UO = VDD = 2 V 近似 UO = VDD – UD(on) = 2 ? = (V) IO = UO / R = / 2 = (mA) 2. VDD = 10 V 理想 IO = VDD/ R = 10 / 2 = 5 (mA) 近似 UO = 10 ? = (V) IO = / 2 = (mA) VDD 大， 采用理想模型 VDD 小， 采用恒壓降模型 1. （ 2） 第二章 半導(dǎo)體器件 UD(on) 近似模型 理想模型 (148) 例 2： 試求電路中電流 I I IO 和輸出電壓 UO的值 。 解 ： 假設(shè)二極管斷開 UP = 15 V ( V) 9 12 31 3N ????UUP UN 二極管導(dǎo)通 等效為 V 的恒壓源 UO = VDD1 ? UD(on)= 15 ? = (V) IO = UO / RL= / 3 = (mA) I2 = (UO ? VDD2) / R = ( ? 12) / 1 = (mA) I1 = IO + I2 = + = (mA) 第二章 半導(dǎo)體器件 (149) 例 3： 二極管構(gòu)成 “ 門 ” 電路 ， 設(shè) D D2 均為理想二極管 ， 當(dāng)輸入電壓 UA、 UB 為低電壓 0 V 和高電壓 5 V 的不同組合時(shí) ， 求輸出電壓 UO 的值 。 0 V 輸入電壓 理想二極管 輸出 電壓 UA UB D1 D2 0 V 0 V 正偏 導(dǎo)通 正偏 導(dǎo)通 0 V 0 V 5 V 正偏 導(dǎo)通 反偏 截止 0 V 5 V 0 V 反偏 截止 正偏 導(dǎo)通 0 V 5 V 5 V 正偏 導(dǎo)通 正偏 導(dǎo)通 5 V 真值表 A B Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 第二章 半導(dǎo)體器件 (150) 例 4： 畫出硅二極管構(gòu)成的橋式整流電路在 ui = 15sin?t (V) 作用下輸出 uO 的波形。 按理想模型有： O t ui / V 15 RL D1 D2 D3 D4 ui B A uO O t uO/ V 15 第二章 半導(dǎo)體器件 解 ： 正半周 負(fù)半周 (151) 例 5： 畫出 uo的波形 R RL ui uR uo t t t ui uR uo 第二章 半導(dǎo)體器件 (152) RL ui uo ui uo t t 例 6： 二極管半波整流。 理想二極管：死區(qū)電壓 =0 ， 正向壓降 =0 第二章 半導(dǎo)體器件 如果二極管：死區(qū)電壓 =0 .5V， 正向壓降 ?(硅二極管 )， 曲線有什么變化？ (153) 第二章 半導(dǎo)體器件 例 7： 已知 ui = 4 sin ?t (V)， 二極管為理想二極管，畫出 uo的波形 。 (154) 167。 特殊二極管 穩(wěn)壓二極管 U I UZ IZ IZmax ?UZ ?IZ 穩(wěn)壓誤差 曲線越陡，電壓越穩(wěn)定。 + 第二章 半導(dǎo)體器件 工作條件： 反向擊穿 符號(hào) (155) I UZ IZ IZmax IZmin (156) 特點(diǎn)： 1）工作于反向擊穿狀態(tài)。 2）利用反向伏安特性上電流在一定范圍內(nèi)變化，穩(wěn)壓管兩端的電壓基本不變的特點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)壓。 第二章 半導(dǎo)體器件 I (157) 1. 穩(wěn)定電壓 UZ 流過規(guī)定電流時(shí)穩(wěn)壓管兩端的反向電壓值。 2. 穩(wěn)定電流 IZ 越大穩(wěn)壓效果越好， 小于 Imin 時(shí)不穩(wěn)壓。 3. 最大工作電流 IZM 最大耗散功率 PZM P ZM = UZ IZM 4. 動(dòng)態(tài)電阻 rZ 越小穩(wěn)壓效果越好 。 幾 ? ? 幾十 ? 第二章 半導(dǎo)體器件 ZZIUZr ???穩(wěn)壓二極管的參數(shù) : I UZ IZ IZmax IZmin (158) 5. 穩(wěn)定電壓溫度系數(shù) CT %10 0ZZT ????TUUCUZ 4 V， CT 0 (為齊納擊穿 )具有負(fù)溫度系數(shù) ； UZ 7 V， CT 0 (為雪崩擊穿 )具有正溫度系數(shù)； 4 V UZ 7 V， CTV 很小。 第二章 半導(dǎo)體器件 (159) 例 1： 有 2個(gè)穩(wěn)壓管，穩(wěn)定電壓分別是 5v、 2v, 串聯(lián)和并聯(lián)有幾種方式？ 對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定電壓是多少？ (外加電壓足夠大） 第二章 半導(dǎo)體器件 (160) 例 2： 穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用舉例 uo iZ DZ R iL i ui RL 5 m A 2 0 m A , V,10 m i nm a x ??? zzzW IIU已知 穩(wěn)壓管參數(shù) : ?? k2LR解： 令輸入電壓達(dá)到上限時(shí)，流過穩(wěn)壓管的電流為 Izmax 。 求： 電阻 R和輸入電壓 ui 的正常值。 mA25m a x ???LZWz RUIi102521 ???? RUiRu. zWi——方程 1 負(fù)載電阻 要求當(dāng)輸入電壓由正常值發(fā)生 ?20%波動(dòng)時(shí)，負(fù)載電壓基本不變。 第二章 半導(dǎo)體器件 (161) 令輸入電壓降到下限時(shí)，流過穩(wěn)壓管的電流為Izmin 。 mA10m i n ???LZWz RUIi101080 ???? RUiRu. zWi ——方程 2 聯(lián)立方程 2， 可解得 ： ??? k50V7518 .R,.u i第二章 半導(dǎo)體器件 uo iZ DZ R iL i ui RL (162) 光電二極管 反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。 I V 照度增加 第二章 半導(dǎo)體器件 符號(hào) 工作條件： 反向偏置 實(shí)物照片 (163) 發(fā)光二極管 第二章 半導(dǎo)體器件 LED (Light Emitting Diode) 工作條件： 正向偏置 一般工作 電流幾十 mA， 導(dǎo)通電壓 (1 ? 2) V 符號(hào) u /V