【正文】 如圖， R = 1k?， VREF = 3V，二極管為硅二極管。 回主頁 總目錄 章目錄 上一頁 下一頁 退出 （ 3） 限幅電路 在電子電路中，常用限幅電路對各種信號進(jìn)行處理。設(shè)折線模型中 rD=?。 解： ovt?? ?2 ?3 ?4o回主頁 總目錄 章目錄 上一頁 下一頁 退出 （ 2） 二極管的靜態(tài)工作情況分析 V 0D ?VmA 1/DDD ?? RVI理想模型 例 如圖為硅二極管基本電路， R=10k?，對于下列兩種情況，求電路的 ID和 VD： （ 1） VDD=10V；（ 2）VDD=1V。試?yán)枚O管理想模型定性地繪出 vo的波形。 回主頁 總目錄 章目錄 上一頁 下一頁 退出 （ 4） 小信號模型 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 rd，即 DDd ivr???? ?)1( /SDD ?? TVveIdvd得 Q點處的微變電導(dǎo) gd DDd dvdig ? TVvTeVI /S D?TVID?dd1gr ?則 DIVT? （ 常溫下， T=300K） )mA()mV(26DI?QTViD?TD vvsT eIiVv ???? DD m V ,26Q點處， QVvTTeVIg /SdD?則 回主頁 總目錄 章目錄 上一頁 下一頁 退出 2. 模型分析法應(yīng)用舉例 （ 1）整流電路 例 二極管基本電路如圖所示。 回主頁 總目錄 章目錄 上一頁 下一頁 退出 （ 3） 折線模型 為了較真實地描述二極管的伏安特性，在恒壓降模型的基礎(chǔ)上，作一定地修正，即認(rèn)為二極管的管壓降隨其電流的增加而增加，可以用一個 電源 和 內(nèi)阻 rD來近似 。 不過，這只有當(dāng)二極管的電流 iD近似等于或大于 1mA時才是正確的。 在實際電路中，當(dāng)電源電壓遠(yuǎn)比二極管的管壓降大時，可利用此模型來近似分析。 簡化模型分析方法 是非常簡單有效的工程近似分析方法。 圖解法 和 迭代法 都不實用。 圖解法簡單直觀，但不現(xiàn)實，并不實用，僅對電路的工作原理和相關(guān)重要概念有很大幫助。已知電源 VDD和電阻 R，求二極管兩端電壓 vD和流過二極管的電流 iD。本節(jié)重點介紹采用簡化模型，分析幾種基本的二極管電路，如限幅電路、開關(guān)電路、低電壓穩(wěn)壓電路等。 回主頁 總目錄 章目錄 上一頁 下一頁 退出 國家標(biāo)準(zhǔn)對半導(dǎo)體器件型號的命名舉例如下： 回主頁 總目錄 章目錄 上一頁 下一頁 退出 回主頁 總目錄 章目錄 上一頁 下一頁 退出 二極管的基本電路及其分析方法 一、簡單二極管電路的圖解分析方法 二極管是一種 非線性器件 ，因而其電路一般要采用非線性電路的分析方法，相對來說比較復(fù)雜，而圖解分析法則較簡單，但前提條件是已知二極管的VI特性曲線。 二極管的參數(shù)是正確使用二極管的依據(jù)，一般半導(dǎo)體器件手冊中都給出不同型號管子的參數(shù)。它由兩部分組成： 勢壘電容 CB和 擴散電容 CD。 5. 動態(tài)電阻 rd rd 是二極管特性曲線上工作點 Q 附近電壓的變化與電流的變化之比： ddd ivr??? 顯然， rd 是對 Q 附近的微小變化區(qū)域內(nèi)的電阻。 小電流 硅二極管 的正向壓降在中等電流水平下 ， 約 ～ ； 鍺二極管約 ～ 。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百倍。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆?，因?反向電流越小越好 。手冊上給出的 最高反向工作電壓 VWRM一般是VBR的一半，以確保管子安全運行。 VBR 二極管反向擊穿時的電壓值。 當(dāng)在 4V～ 7V之間兩種擊 穿都有 ， 有可能獲得零溫度系數(shù)點 。 回主頁 總目錄 章目錄 上一頁 下一頁 退出 在反向區(qū) ， 硅二極管 的反向擊穿特性比較硬 、 比較陡 ， 反向飽和電流也很?。?鍺二極管 的反向擊穿特性比較軟 ， 過渡比較圓滑 ， 反向飽和電流較大 。 回主頁 總目錄 章目錄 上一頁 下一頁 退出 2. 反向特性 當(dāng) V＜ 0時處于反向特性區(qū)域，反向區(qū)分兩個區(qū)域： 當(dāng) VBR＜ V＜ 0時，反向電流很小，且基本不隨反向電壓的變化而變化，此時的反向電流稱反向飽和電流 IS 。 當(dāng) 0＜ V＜ Vth時，正向電流為零， Vth稱為 死區(qū)電壓 或 門坎電壓 。 PN結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。 (a)點接觸型 二極管的結(jié)構(gòu)示意圖 回主頁 總目錄 章目錄 上一頁 下一頁 退出 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 。 二極管按結(jié)構(gòu)分有 點接觸型 、 面接觸型 和 平面型三大類。 當(dāng)外加電壓使 PN結(jié)上壓降發(fā)生變化時 ， 離子薄層的厚度也相應(yīng)地隨之改變 ， 這相當(dāng) PN結(jié)中存儲的電荷量也隨之變化 ， 猶如電容的充放電 。 所以 PN結(jié)兩側(cè)堆積的多子的濃度梯度分布也不相同 ， 這就相當(dāng)電容的充放電過程 。 擴散電容示意圖 回主頁 總目錄 章目錄 上一頁 下一頁 退出 反之 ， 由 P區(qū)擴散到 N區(qū)的空穴 ， 在 N區(qū)內(nèi)也形成類似的濃度梯度分布曲線 。 因 PN結(jié)正偏時 ， 由 N區(qū)擴散到 P區(qū)的電子與外電源提供的空穴相復(fù)合 ， 形成 正向電流 。 齊納擊穿： 高摻雜情況下，耗盡層很窄，宜于形成強電場，而破壞共價鍵，使價電子脫離共價鍵束縛形成電子－空穴對，致使電流急劇增加。在 4v與 7v之間，兩種擊穿都有。 擊穿形式分為兩種： 雪崩擊穿 齊納擊穿 iDOVBR?D擊穿并不意味著 PN結(jié)燒壞 四 、 PN結(jié)的反向擊穿 回主頁 總目錄 章目錄 上一頁 下一頁 退出 雪崩擊穿： 如果摻雜濃度較低，不會形成齊納擊穿，而當(dāng)反向電壓較高時，能加快少子的漂移速度，從而把電子從共價鍵中撞出，形成雪崩式的連鎖反應(yīng)。 回主頁 總目錄 章目錄 上一頁 下一頁 退出 3. PN結(jié) V– I 特性的表達(dá)式 其中： iD/ mA1 . 00. 5– 0. 5– 1 . 0 0. 50 1. 0 ?D/VPN結(jié)的伏安特性 iD= – IS––)1( /SD D ?? TnVveIiIS —— 反向飽和電流 VT —— 溫度的電壓當(dāng)量 且在常溫下（ T=300K） V0 2 ?? qkTV TPN結(jié)所加端電壓 vD與流過它的電流 iD的關(guān)系為： k為玻耳茲曼常數(shù)， T為熱力學(xué)溫度， q為電子的電量。 由此可以得出結(jié)論： PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。少子漂移加強，但少子數(shù)量有限，只能形成較小的反向電流。 在一定溫度條件下，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無關(guān)，這個電流也稱為 反向飽和電流 。 內(nèi)電場對多子擴散運動的阻礙增強，擴散電流大大減小。 動畫： PN結(jié)正向偏置 回主頁 總目錄 章目錄 上一頁 下一頁 退出 PN結(jié)正向偏置 內(nèi)電場被削弱，多子的擴散加強能夠形成較大的擴散電流。 內(nèi)電場對多子擴散運動的阻礙減弱 ， 擴散電流加大 。 P區(qū)的電位低于 N區(qū)的電位 ， 稱為加 反向電壓 ，簡稱 反偏 。 在空間電荷區(qū) ， 由于多子已擴散到對方并復(fù)合掉了或者說消耗盡了 ， 所以空間電荷區(qū)也稱 耗盡區(qū) 。 此時將在 N型半導(dǎo)體和 P型半導(dǎo)體的結(jié)合面上形成如下物理過程： 因濃度差 ? 空間電荷區(qū)形成 內(nèi)電場 ? 內(nèi)電場促使少子漂移 ? 內(nèi)電場阻止多子擴散 ? 多子的擴散運動 ?由 雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū) 回主頁 總目錄 章目錄 上一頁 下一頁 退出 最后多子 擴散 和少子的漂移 達(dá)到 動態(tài)平衡 。 若無外來的超量載流子的注入或電場的作用，晶體內(nèi)的載流子濃度趨向于均勻直至擴散電流為零。 對于 空穴 ，其移動方向與電場 方向相同 ； 對于 電子 ，其移動方向與電場的 方向相反 。 3. 雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度 ① T = 300K室溫下 ,本征硅的電子和空穴濃度： n = p = 1010/cm3 ③ 本征硅的原子濃度： 1022/cm3 以上三個濃度基本上依次相差 106/cm3。 N型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖 回主頁 總目錄 章目錄 上一頁 下一頁 退出 少量摻雜，平衡狀態(tài)下： ni2 =np 其中， ni為本征濃度， n為自由電子濃度， p為空穴濃度。 2. N 型半導(dǎo)體 回主頁 總目錄 章目錄 上