【正文】 升高， IS 將急劇增大 。P N外電場方向內(nèi)電場方向V RIS第四版童詩白27　　 當 PN 結(jié)正向偏置時，回路中將產(chǎn)生一個較大的正向電流， PN 結(jié)處于 導通狀態(tài) ； 當 PN 結(jié)反向偏置時，回路中反向電流非常小，幾乎等于零， PN 結(jié)處于 截止狀態(tài) ?！　? （動畫 14） （動畫 15）綜上所述：可見， PN 結(jié)具有 單向?qū)щ娦?。第四版童詩白28IS ：反向飽和電流UT ：溫度的電壓當量在常溫 (300 K)下， UT ? 26 mV三、三、 PN 結(jié)的電流方程結(jié)的電流方程PN結(jié)所加端電壓 u與流過的電流 i的關系為公式推導過程略第四版童詩白29四、 PN結(jié)的伏安特性　　 i = f (u )之間的關系曲線。604020– – 0 –25–50i/ mAu / V正向特性死區(qū)電壓擊穿電壓U(BR)反向特性圖 　 PN結(jié)的伏安特性反向擊穿齊納擊穿雪崩擊穿第四版童詩白30五、 PN結(jié)的電容效應　　當 PN上的電壓發(fā)生變化時， PN 結(jié)中儲存的電荷量將隨之發(fā)生變化，使 PN結(jié)具有電容效應。電容效應包括兩部分 勢壘電容擴散電容1. 勢壘電容 Cb是由 PN 結(jié)的空間電荷區(qū)變化形成的。(a) PN 結(jié)加正向電壓 （ b) PN 結(jié)加反向電壓?N空間電荷區(qū)PV RI + UN空間電荷區(qū)PRI+? UV第四版童詩白31　 　 空間電荷區(qū)的正負離子數(shù)目發(fā)生變化，如同電容的放電和充電過程。勢壘電容的大小可用下式表示：　 　 由于 PN 結(jié) 寬度 l 隨外加電壓 u 而變化，因此 勢壘電容 Cb不是一個常數(shù) 。其 Cb = f (U) 曲線如圖示。? ：半導體材料的介電比系數(shù)；S ：結(jié)面積；l ：耗盡層寬度。O uCb圖 （b)第四版童詩白322. 擴散電容 Cd?Q是由多數(shù)載流子在擴散過程中積累而引起的。在某個正向電壓下， P 區(qū)中的電子濃度 np(或 N 區(qū)的空穴濃度 pn)分布曲線如圖中曲線 1 所示。x = 0 處為 P 與 耗盡層的交界處當電壓加大， np (或 pn)會升高，如曲線 2 所示 (反之濃度會降低 )。O xnPQ 12　 　 當加反向電壓時，擴散運動被削弱，擴散電容的作用可忽略?！?　 正向電壓變化時，變化載流子積累電荷量發(fā)生變化，相當于電容器充電和放電的過程 —— 擴散電容效應。圖 PNPN 結(jié)第四版童詩白33綜上所述：PN 結(jié)總的結(jié)電容 Cj 包括勢壘電容 Cb 和擴散電容 Cd 兩部分 。Cb 和 Cd 值都很小，通常為幾個皮法 ~ 幾十皮法， 有些結(jié)面積大的二極管可達幾百皮法。當反向偏置時，勢壘電容起主要作用，可以認為 Cj ? Cb。一般來說，當二極管正向偏置時，擴散電容起主要作用，即可以認為 Cj ? Cd；在信號頻率較高時，須考慮結(jié)電容的作用。第四版童詩白34 半導體二極管在 PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極管。二極管按結(jié)構分有 點接觸型、面接觸型和平面型圖 外形第四版童詩白351 點接觸型二極管(a)點接觸型 二極管的結(jié)構示意圖 PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。第四版童詩白363 平面型二極管 往往用于集成電路制造工藝中。 PN 結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關電路中。2 面接觸型二極管 PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。(b)面接觸型(c)平面型4　二極管的代表符號D第四版童詩白37 二極管的伏安特性曲線可用下式表示硅二極管 2CP10的 伏安 特性正向特性反向特性反向擊穿特性開啟電壓： 導通電壓： 一、伏安特性鍺二極管 2AP15的 伏安 特性UonU(BR)開啟電壓： 導通電壓： 第四版童詩白38二、溫度對二極管伏安特性的影響在環(huán)境溫度升高時，二極管的正向特性將左移，反向特性將下移。二極管的特性對溫度很敏感， 具有負溫度系數(shù)。– 50I / mAU / – 2551015––0溫度增加第四版童詩白39 二極管的參數(shù)(1) 最大整流電流 IF(2) 反向擊穿電壓 U（ BR） 和最高反向工作電壓 URM(3) 反向電流 IR(4) 最高工作頻率 fM(5) 極間電容 Cj在實際應用中，應根據(jù)管子所用的場合，按其所承受的最高反向電壓、最大正向平均電流、工作頻率、環(huán)境溫度等條件，選擇滿足要求的二極管。第四版童詩白40 二極管 等效電路一、由伏安特性折線化得到的等效電路　 1. 理想模型第四版童詩白41 二極管 等效電路一、由伏安特性折線化得到的等效電路　 2. 恒壓降模型第四版童詩白42 二極管 等效電路一、由伏安特性折線化得到的等效電路　3. 折線模型第四版童詩白43 二、二極管的微變等效電路 二極管工作在正向特性的某一小范圍內(nèi)時，其正向特性可以等效成一個微變電阻。即 根據(jù)得 Q點處的微變電導則常溫下（ T=300K）圖 第四版童詩白44 應用舉例 二極管的靜態(tài)工作情況分析理想模型（ R=10k?）VDD=10V 時恒壓模型（硅二極管典型值）折線模型（硅二極管典型值）設第四版童詩白45 　穩(wěn)壓二極管一、穩(wěn)壓管的伏安特性(a)符號 (b)2CW17 伏安特性 利用二極管反向擊穿特性實現(xiàn)穩(wěn)壓。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時工作在反向電擊穿狀態(tài)，反向電壓應大于穩(wěn)壓電壓。DZ第四版童詩白46(1) 穩(wěn)定電壓 UZ(2) 動態(tài)電阻 rZ 在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流 IZ下，所對應的反向工作電壓。rZ =?VZ /?IZ(3)最大耗散功率 PZM(4)最大穩(wěn)定工作電流 IZmax 和最小穩(wěn)定工作電流 IZmin(5)溫度系數(shù) —— ?VZ二、穩(wěn)壓管的主要參數(shù)第四版童詩白47↓ 穩(wěn)壓電路正常穩(wěn)壓時 UO =UZ 不加不加 R可以嗎？可以嗎？ 上述電路上述電路 UI為正弦波，且幅為正弦波，且幅值大于值大于 UZ ， UO的波形是怎的波形是怎樣的？樣的？（（ 1）） .設電源電壓波動設電源電壓波動 (負載不變負載不變)UI ↑→U O↑→U Z↑→ I Z↑↓UO↓←U R ↑ ← I R ↑（（ 2）） .設負載變化設負載變化 (電源不變電源不變 ) IO P25例例 UOUI第四版童詩白 RL → ↑如電路參數(shù)變化？48例 1：穩(wěn)壓二極管的應用RLui uORDZiiziLUZ穩(wěn)壓二極管技術數(shù)據(jù)為：穩(wěn)壓值 UZ=10V， Izmax=12mA，Izmin=2mA，負載電阻 RL=2k?，輸入電壓 ui=12V，限流電阻R=200 ?，求 iZ。若 負載電阻 變化范圍為 k? 4 k? ，是否還能穩(wěn)壓？第四版童詩白49RLui uORDZiiziLUZUZ=10V ui=12VR=200 ?Izmax=12mA Izmin=2mARL=2k? ( k? ~4 k?) iL=uo/RL=UZ/RL=10/2=5（ mA）i= （ ui UZ） /R=（ 1210） /=10 （ mA） iZ = i iL=105=5 （ mA）RL= k? , iL=10/=（ mA） , iZ ==（ mA）RL=4 k? , iL=10/4=（ mA） , iZ ==（ mA）負載變化 ,但 iZ仍在 12mA和 2mA之間 ,所以穩(wěn)壓管仍能起 穩(wěn)壓作用第四版童詩白50例 2：穩(wěn)壓二極管的應用解： ui和 uo的波形如圖所示 （ UZ＝ 3V）ui uODZR(a)(b)ui uORDZ第四版童詩白51一、發(fā)光二極管 LED (Light Emitting Diode)1. 符號和特性工作條件： 正向偏置一般工作電流幾十 mA， 導通電壓 (1 ? 2) V符號u /Vi /mAO 2特性　第四版童詩白52發(fā)光類型： 可見光： 紅、黃、綠顯示類型： 普通 LED ，不可見光： 紅外光點陣 LED七段 LED ,第四版童詩白53二、光電二極管符號和特性符號 特性uiOE = 200 lxE = 400 lx工作原理：三、變?nèi)荻O管四、隧道二極管五、肖特基二極管無光照時，與普通二極管一樣。有光照時，分布在第三、四象限。第四版童詩白54　雙極型晶體管 (BJT)　又稱半導體三極管、晶體三極管，或簡稱晶體管。(Bipolar Junction Transistor)三極管的外形如下圖所示。　　三極管有兩種類型： NPN 型和 PNP 型?！　?主要以 NPN 型為例進行討論。圖 　三極管的外形X：低頻小功率管D：低頻大功率管G：高頻小功率管A：高頻大功率管第四版童詩白55　晶體管的結(jié)構及類型常用的三極管的結(jié)構有硅平面管和鍺合金管兩種類型。圖 　三極管的結(jié)構(a)平面型 (NPN) (b)合金型 (PNP)NecNPb二氧化硅 be cPNPe 發(fā)射極， b基極， c 集電極。發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū)發(fā)射區(qū) 集電區(qū)第四版童詩白56圖 (b)　三極管結(jié)構示意圖和符號　　 NPN 型ecb符號集電區(qū)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)集電極 c基極 b發(fā)射極 eNNP第四版童詩白57集電區(qū)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)集電極 c發(fā)射極 e基極 b　　 cbe符號NNPPN圖 169?！∪龢O管結(jié)構示意圖和符號　 (b)PNP 型第四版童詩白58　晶體管的電流放大作用以 NPN 型三極管為例討論cNNPeb bec表面看　　三極管若實現(xiàn)放大，必須從三極管內(nèi)部結(jié)構和 外部所加電源的極性 來保證。　 不具備放大作用第四版童詩白59三極管內(nèi)部結(jié)構要求：NNPebc　　 1. 發(fā)射區(qū)高摻雜?！?　 2. 基區(qū)做得很薄 。通常只有幾微米到幾十微米，而且 摻雜較少 。　 　 三極管放大的外部條件 ：外加電源的極性應使 發(fā)射結(jié)處于正向偏置 狀態(tài)，而 集電結(jié)處于反向偏置 狀態(tài)。3. 集電結(jié)面積大。第四版童詩白60becRcRb一、晶體管內(nèi)部載流子的