【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 正向特性 反向特性 死區(qū)電壓 （ 1）正向特性 二極管外加正向電壓較小時(shí)，外電場(chǎng)不足以克服內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散的阻力， PN結(jié)仍處于截止?fàn)顟B(tài) 。 反向電壓大于擊穿電壓時(shí)，反向電流急劇增加。 正向電壓大于死區(qū)電壓后，正向電流 隨著正向電壓增大迅速上升。通常死區(qū)電壓硅管約為 ， 鍺管約為 。 （ 2）反向特性 外加反向電壓時(shí)， PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)，反向電流很小； 顯然二極管的伏安特性不是直線，因此屬于非線性電阻元件。 導(dǎo)通后二極管的正向壓降變化不大，硅管約為 ～ ，鍺管約為 ～ 。溫度上升，死區(qū)電壓和正向壓降均相應(yīng)降低。 普通二極管被擊穿后，由于反向電流很大，一般都會(huì)造成“熱擊穿”， 熱擊穿不同于齊納擊穿和雪崩擊穿 ，這兩種擊穿不會(huì)從根本上損壞二極管，而 熱擊穿將使二極管永久性損壞。 熱擊穿問(wèn)題 3. 二極管的主要參數(shù) 1）最大整流電流 IDM： 指管子長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，允許通過(guò)的最大正向平均電流。 2）最高反向工作電壓 URM： 二極管運(yùn)行時(shí)允許承受的最高反向電壓。 3）反向電流 IR： 指管子未擊穿時(shí)的反向電流，其值越小，則管子的單向?qū)щ娦栽胶谩? 4. 二極管的應(yīng)用舉例 二極管應(yīng)用范圍很廣，主要是利用它的單向?qū)щ娦?，常用于整流、檢波、限幅、元件保護(hù)以及在數(shù)字電路中用作開關(guān)元件等。 D Tr u1 RL u2 ＋UL － 二極管半波整流電路 ＋ u － u D A U＋ F 二極管鉗位電路 R uO ui D1 D2 二極管限幅電路 討論 PN結(jié)擊穿現(xiàn)象包括哪些？擊穿是否意味著二極管的永久損壞？ 反向電壓增加到一定大小時(shí)，通過(guò)二極管的反向電流劇增，這種現(xiàn)象稱為二極管的 反向擊穿 。 反向擊穿電壓一般在幾十伏以上（高反壓管可達(dá)幾千伏）。反向擊穿現(xiàn)象分有雪崩擊穿和齊納擊穿兩種類型。 雪崩擊穿 ： PN結(jié)反向電壓增加時(shí)，空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)。通過(guò)空間電荷區(qū)的電子和空穴，在內(nèi)電場(chǎng)作用下獲得較大能量，它們運(yùn)動(dòng)時(shí)不斷地與晶體中其它 原子發(fā)生碰撞，通過(guò)碰撞使其它共價(jià)鍵產(chǎn)生本征激發(fā)又出現(xiàn)電子 –空穴對(duì)，這種現(xiàn)象稱為碰撞電離。新產(chǎn)生的電子 —空穴對(duì)與原有的電子和空穴一樣，在電場(chǎng)作用下，也向相反的方向運(yùn)動(dòng)，重新獲得能量，再通過(guò)碰撞其它原子，又產(chǎn)生電子 –空穴對(duì)，從而 形成載流子的倍增效應(yīng) 。當(dāng)反向電壓增大到某一數(shù)值， 載流子的倍增情況就像在陡峻的山坡上積雪發(fā)生雪崩一樣，突然使反向電流急劇增大，發(fā)生二極管的 雪崩擊穿 。 齊納擊穿 ： 在加有較高的反向電壓下， PN結(jié)空間電荷區(qū)中存一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)，它能夠破壞共價(jià)鍵將束縛電子分離出來(lái)造成電子 –空穴對(duì)，形成較大的反向電流。發(fā)生齊納擊穿需要的電場(chǎng)強(qiáng)度約為 2 10V/cm，這只有在雜質(zhì)濃度特別大的 PN結(jié)中才能達(dá)到，因?yàn)?雜質(zhì)濃度大，空間電荷區(qū)內(nèi)電荷密度也大，因而空間電荷區(qū)很窄，電場(chǎng)強(qiáng)度可能很高，致使 PN結(jié)產(chǎn)生 雪崩擊穿 。 齊納擊穿和雪崩擊穿都不會(huì)造成二極管的永久性損壞。 穩(wěn)壓二極管是一種特殊的面接觸型二極管，其實(shí)物圖、圖符號(hào)及伏安特性如圖所示： 當(dāng)反向電壓加到某一數(shù)值時(shí)，反向電流劇增，管子進(jìn)入反向擊穿區(qū)。圖中 UZ穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值 。 特殊二極管 1. 穩(wěn)壓管 穩(wěn)壓管實(shí)物圖 由圖可見，穩(wěn)壓管特性和普通二極管類似，但其 反向擊穿是可逆的，不會(huì)發(fā)生“熱擊穿” ，而且其反向擊穿后的特性曲線比較陡直，即 反向電壓基本不隨反向電流變化而變化 ， 這就是穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓特性 。 陽(yáng)極 陰極穩(wěn)壓管圖符號(hào) 穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用： 電流增量 Δ I 很大，只會(huì)引起很小的電壓變化 Δ U。曲線愈陡，動(dòng)態(tài)電阻 rz=Δ U/Δ I愈小，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓性能愈好 。一般地說(shuō)， UZ為 8V左右的穩(wěn)壓管的動(dòng)態(tài)電阻較小，低于這個(gè)電壓時(shí)， rz隨齊納電壓的下降迅速增加，使低壓穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓性能變差。 穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓 UZ，低的為 3V，高的可達(dá) 300V，穩(wěn)壓二極管在工作時(shí)的正向壓降約為 。 I/mA 40 30 20 10 5 10 15 20 （ μ A） 正向 0 － 12 － 8 － 4 反向 Δ UZ Δ IZ U/V 注意： 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中一般都要加限流電阻 R，使穩(wěn)壓管電流工作在 Izmax和 Izmix的范圍內(nèi)。穩(wěn)壓管在應(yīng)用中要采取適當(dāng)?shù)拇胧┫拗仆ㄟ^(guò)管子的電流值，以保證管子不會(huì)造成 熱擊穿 。 穩(wěn)壓管的主要參數(shù)： （ 1） 穩(wěn)定電壓 UZ：反向擊穿后穩(wěn)定工作的電壓 。 （ 2） 穩(wěn)定電流 IZ：工作電壓等于穩(wěn)定電壓時(shí)的電流 。 （ 3） 動(dòng)態(tài)電阻 rZ：穩(wěn)定工作范圍內(nèi) ， 管子兩端電壓的變化量與相應(yīng)電流的變化量之比 。 即： rZ=ΔUZ/ΔIZ （ 4） 耗散功率 PZM和最大穩(wěn)定電流 IZM。 額定耗散功率 PZM是在穩(wěn)壓管允許結(jié)溫下的最大功率損耗 。 IZM是指穩(wěn)壓管允許通過(guò)的最大電流 。 二者關(guān)系可寫為： PZM=UZIZM 討論 回顧二極管的反向擊穿時(shí)特性： 當(dāng)反向電壓超過(guò)擊穿電壓時(shí)，流過(guò)管子的電流會(huì)急劇增加。 擊穿并不意味著管子一定要損壞，如果我們采取適當(dāng)?shù)拇胧┫拗仆ㄟ^(guò)管子的電流，就能保證管子不因過(guò)熱而燒壞。 在反向擊穿狀態(tài)下， 讓流過(guò)管子的電流在一定的范圍內(nèi)變化，這時(shí)管子兩端電壓變化很小 ，利用這一點(diǎn)可以達(dá)到 “穩(wěn)壓”的效果。 穩(wěn)壓管是怎么實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作用的？ 2. 發(fā)光二極管 單個(gè)發(fā)光二極管實(shí)物 發(fā)光二極管圖符號(hào) 發(fā)光二極管是一種能把電能直接轉(zhuǎn)換成光能的固體發(fā)光元件。發(fā)光二極管和普通二極管一樣，管芯由 PN結(jié)構(gòu)成，具有單向?qū)щ娦?。左圖所示為發(fā)光二極管的實(shí)物圖和圖符號(hào)。 發(fā)光二極管是一種功率控制器件，常用來(lái)作為數(shù)字電路的數(shù)碼及圖形顯示的七段式或陣列式器件；單個(gè)發(fā)光二極管常作為電子設(shè)備通斷指示燈或快速光源以及光電耦合器中的發(fā)光元件等。 3. 光電二極管 光電二極管也和普通二極管一樣，管芯由 PN結(jié)構(gòu)成，具有單向?qū)щ娦浴９怆姸O管的管殼上有一個(gè)能射入光線的“窗口”，這個(gè)窗口用有機(jī)玻璃透鏡進(jìn)行封閉，入射光通過(guò)透鏡正好射在管芯上。 問(wèn)題討論 利用穩(wěn)壓管的正向壓降，是否也可以穩(wěn)壓？ 利用穩(wěn)壓管的正向壓降是不能進(jìn)行穩(wěn)壓的。 因?yàn)榉€(wěn)壓管的正向特性與普通二極管相同，正向電阻非常小，工作在正向?qū)▍^(qū)時(shí)，正向電壓一般為 ，此電壓數(shù)值一般變化不大。 雙極型三極管 雙極型晶體管的基本結(jié)構(gòu)和類型 雙極型晶體管是由兩個(gè)背靠背、互有影響的 PN結(jié)構(gòu)成的。在工作過(guò)程中兩種載流子都參與導(dǎo)電，所以全名稱為雙極結(jié)型晶體管。