第04章半導(dǎo)體分立器件(編輯修改稿)
2024-10-23 00:38 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 擊穿電壓的部分，它可以用來(lái)抑制干擾脈沖，提高電路的抗干擾能力。 并聯(lián)限幅器的輸出電壓波形是輸入電壓波形中低于穩(wěn)壓二極管擊穿電壓的部分，它可以用來(lái)整形和穩(wěn)定輸出波形的幅值，還可以將輸入的正弦波電壓整形為方波電壓。 2．恒流二極管 （ 1）恒流二極管的概念 – 恒流二極管簡(jiǎn)稱 CRD，是一種能在寬廣的電壓范圍內(nèi)提供恒定電流的半導(dǎo)體器件。它是利用場(chǎng)效應(yīng)原理制成的，實(shí)質(zhì)上是柵源短路的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管。 – 恒流二極管的符號(hào)見(jiàn)圖所示。 + （ 2）恒流二極管的伏安特性 如圖所示。 正向可分為四個(gè)部分。 在 OA段電流隨電壓 線性增加。在 AB段 電流隨電壓的增加變 慢， OB段總稱為起始區(qū)。在 BC段電流基本上不隨電壓的變化而變化，稱為飽和區(qū)或恒流區(qū)。在 CD段電流隨電壓急劇增加，稱為擊穿區(qū)。反向時(shí)，電流隨電壓的絕對(duì)值的增大而增大，不呈現(xiàn)電流飽和現(xiàn)象，它是兩個(gè)正向 PN結(jié)與溝道電阻并聯(lián)的結(jié)果。 D IH A C B O Us Ub E （ 3）恒流二極管的主要參數(shù) a．恒定電流 IH – 恒流二極管在恒流區(qū)時(shí)的電流值，稱為恒定電流。 c．起始電壓 US – 恒流二極管進(jìn)入恒流區(qū)所需的最小電壓稱為起始電壓。 d．擊穿電壓 UB – 擊穿區(qū)的電壓值。一般在 20~100V范圍內(nèi)，按 A、B、 C、 D等級(jí)分檔。 （ 4）恒流二極管的應(yīng)用 a．恒流源 – 單個(gè)恒流二極管或多個(gè)恒流二極管的串并聯(lián)都可以方便地作為恒流源，用于半導(dǎo)體器件、集成電路工作點(diǎn)的穩(wěn)定。如圖所示。 – 如圖所示為單個(gè)恒流二極管組成的恒流源，只要恒流二極管的端電壓在 US和 UB之間變化，就能保證流過(guò)負(fù)載的電流恒定。 IH RL + – 如圖為兩個(gè)恒流二極管并聯(lián)組成的恒流源，其目的是增大工作電流，即 IH=IH1+IH2。但要求電壓范圍為： – US=max（ US1,US2） UB=min（ UB1,UB2ZH=ZH1ZH2/（ ZH1+ZH2） IH RL + + IH1 IH2 – 如圖為兩個(gè)恒流二極管串聯(lián)組成的恒流源，其目的是增大工作電壓，即： – US=US1+US2 UB=UB1+UB2 – 但要求 IH1=IH2 + IH1 IH2 b．恒流二極管用于波形變換 – 如圖為兩只恒流二極管構(gòu)成的雙向恒流產(chǎn)生矩形波電路。當(dāng)輸入正弦波正半周時(shí)， CRD1恒流， CRD2導(dǎo)通，穩(wěn)壓二極管處于反向狀態(tài)，輸出高電平。當(dāng)輸入正弦波負(fù)半周時(shí)， CRD1導(dǎo)通 ， CRD2恒流，穩(wěn)壓二極管處于正向，輸出低電平。 CRD1 CRD2 Dz 如圖為兩只恒流二極管組成雙向恒流產(chǎn)生三角波的電路。輸入正弦波或方波，恒流二極管使電容器恒流充電、放電。當(dāng)兩只恒流二極管的IH相等時(shí)，輸出三角波電壓。 CRD1 C CRD2 3．變?nèi)荻O管 （ 1）變?nèi)荻O管的概念 變?nèi)荻O管是利用外加電壓可以改變二極管的空間電荷區(qū)寬度，從而改變電容量大小的特性而制成的非線性電容元件。其等效電路與符號(hào)如圖所示。 圖為變?nèi)? 二極管的等效電路， Cj為結(jié)電容（勢(shì)壘電 容）， Rj為勢(shì)壘電阻， RS是半導(dǎo)體材料的電 阻， LS是封裝電感， CS是封裝電容。通常，由于 LS很小， Rj很大，故可簡(jiǎn)化為圖的等效電路。圖為變?nèi)荻O管的表示符號(hào)。 Cc Rj Cj LS RS (a) (b) (c) Cj RS （ 2）變?nèi)荻O管的壓容特性 結(jié)電容 （ pF） 突變結(jié) 二極管 超突變結(jié)二極 管 反向偏壓 （ v） 的壓容特性 如圖為變?nèi)荻O管的壓容特性曲線 。圖中 n為電容變化指 （ (n=1/3~3)。 當(dāng) n=1/2時(shí) ，稱為突變結(jié) ， 該變?nèi)荻O管適用于參量放大器 ，具有 Q值大 ， 截止頻率高 ， 噪聲小等特點(diǎn) 。 當(dāng) n＞ 1/2時(shí) ， 稱為超突變結(jié) ， 屬于超突變結(jié)的變?nèi)荻O管 ， 適用于調(diào)諧電路 ， 其電容變化率高 。 結(jié)電容 （ pF） 突變結(jié)二極管 （ n=1/2) 超突變結(jié)二極管 (1/2) 反向偏壓 （ v） （ 4）變?nèi)荻O管的應(yīng)用 由于變?nèi)荻O管的結(jié)電容隨外加偏壓的不同而不同，故可用它來(lái)代替可變電容器。目前，廣泛應(yīng)用于 LC調(diào)諧電路、 RC濾波電路、電子調(diào)諧、自動(dòng)頻率控制、調(diào)幅、調(diào)相、調(diào)頻以及微波參量放大器、倍頻器、變頻器等電路中。 全橋、半橋和硅堆 1． 全橋組件 –（ 1） 結(jié)構(gòu) 在二極管整流電路中 ， 橋式整流 電路使用較多 。 因此 ， 常把四只 整流二極管按橋式全波整流電路 的形式連接并封裝成一體稱為全 橋組件 。 其結(jié)構(gòu)如圖所示 。 對(duì)外有四條引線 ， 分別為交流輸入端 （ 引線 ①② ） 和直流輸出端 （ 引線 ③④ ） 。 在使用時(shí) ， 要正確識(shí)別其引線功能 ，其優(yōu)點(diǎn)是使用方便 ， 缺點(diǎn)是若全橋組件內(nèi)如有一個(gè)二極管損壞 ， 則整個(gè)組件無(wú)法正常工作 。 交流輸入 交流輸入 ③ ① ④ ② 輸出正端 輸出負(fù)端 （ 2） 引腳排列規(guī)律 a． 長(zhǎng)方體全橋組件：其輸入 、 輸出端直接標(biāo)注在全橋組件的表面上 。 如圖所示 ，“ ~”對(duì)應(yīng)的引線表示交流輸入端 ， “ +”、“ ”對(duì)應(yīng)的引線表示直流輸出的正負(fù)端 。 b． 圓柱體全橋組件：表面一般只標(biāo)有 “ +”號(hào) ，對(duì)應(yīng)的引線表示直流輸出的正端 ， 負(fù)端引線在 “ +”的對(duì)面 ， 余下的另外兩條引線為交流輸入端 ， 如圖所示 。 c． 扁形全橋組件：除直接標(biāo)明正 、 負(fù)極與交流引線線符號(hào)外 ， 通常以靠近缺角端的引腳為正 （ 部分國(guó)產(chǎn)為負(fù) ） 極 ， 另一邊引線為負(fù)極 ，中間為交流輸入極 ， 如圖所示 。 d． 大功率方形全橋組件：該類全橋組件由于工作電流大 ， 使用是要另加散熱器 。 一般不標(biāo)型號(hào)和極性 ， 可在側(cè)面邊上尋找正極標(biāo)志 ， 如圖所示 。 正極對(duì)角線上的引線是負(fù)極端 ， 余下的兩引腳是交流端 。 對(duì)于缺角方形全橋組件的外形 ， 缺角處引腳為正極端 ， 其對(duì)角為負(fù)極端 ，其余兩極為交流輸入端 ， 如圖所示 。 2． 半橋組件 目前 ， 除全橋組件外 ，還
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