半导体二极管稳压管.ppt

第4章常用半导体器件 第4章常用半导体器件 4 1半导体的基础知识 4 2半导体二极管 4 3稳压管 4 4半导体三极管 结束 基本要求 1 了解半导体基本知识和PN结的形成及其单向导电性 2 理解二极管的伏安特性 了解二极管的主要参数 3 了解硅稳压管的结构和主要参数 4 了解三极管的基本结构和电流放大作用 理解三极管的特性曲线及工作特点 了解三极管的主要参数 难点 三极管的电流放大原理以及输入 输出特性 含二极管和稳压管电路分析 重点 二极管的伏安特性 三极管的输入 输出特性及工作特点 含二极管和稳压管电路分析 将PN结封装 引出两个电极 就构成了二极管 点接触型 结面积小 结电容小故结允许的电流小最高工作频率高 面接触型 结面积大 结电容大故结允许的电流大最高工作频率低 平面型 结面积可小 可大小的工作频率高大的结允许的电流大 4 2半导体二极管 4 2 1基本结构 4 2 2二极管的伏安特性 60 40 20 0 02 0 04 0 0 4 0 8 25 50 I mA U V 正向特性 硅管的伏安特性 反向特性 从二极管的伏安特性可以反映出 2 伏安特性受温度影响 T 在电流不变情况下管压降u 反向饱和电流IS U BR T 正向特性左移 反向特性下移 1 单向导电性 4 2 3二极管的主要参数 1 最大整流电流IOM最大整流电流是指二极管长时间使用时 允许流过二极管的最大正向平均电流 2 反向工作峰值电压URM它是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压 一般是反向击穿电压的一半或三分之二 3 最大反向峰值电流IRM它是指二极管上加反向工作峰值电压时的反向电流值 二极管的应用 整流 检波 限幅 钳位 元件保护以及在数字电路中作为开关元件 4 最高工作频率fM 4 2 4二极管电路分析举例 定性分析 判断二极管的工作状态 导通截止 分析方法 将二极管断开 分析二极管两端电位的高低或所加电压UD的正负 若V阳 V阴或UD为正 正向偏置 二极管导通若V阳 V阴或UD为负 反向偏置 二极管截止 若二极管是理想的 正向导通时正向管压降为零 反向截止时二极管相当于断开 例4 1 在图中 输入电位VA 3V VB 0V 电阻R接负电源 15V 求输出端电位VY 解 因为VA高于VB 所以DA优先导通 如果二极管的正向压降是0 7V 则VY 2 3V 当DA导通后 DB因反偏而截止 在这里 DA起钳位作用 将输出端电位钳制在 2 3V 考虑管压降 UAB低于 6V一个管压降 为 6 3 或 6 7V 例4 2 电路如图 求 UAB 解 分析 取B点作参考点 断开二极管 分析二极管阳极和阴极的电位 在这里 二极管起钳位作用 U阳 6VU阴 12V U阳 U阴二极管导通 若忽略管压降 二极管可看作短路 UAB 6V 解 分析 两个二极管的阴极接在一起 取B点作参考点 断开二极管 分析二极管阳极和阴极的电位 忽略管压降 二极管可看作短路 UAB 0V 例4 3 电路如图 求 UAB D1承受反向电压为 6V 流过D2的电流为 在这里 D2起钳位作用 D1起隔离作用 U1阳 6V U2阳 0VU1阴 U2阴 12V UD1 6V UD2 12V UD2 UD1 D2优先导通 D1截止 例4 4 下图是二极管限幅电路 二极管D的正向压降可忽略不计 ui 6sin tV E 3V 试画出uo波形 解 在ui正半周 且ui E时 D导通 uo E 3V 在ui正半周 但ui E及ui负半周时 D均截止 uo ui t t ui V uo V 6 0 0 2 讨论 判断电路中二极管的工作状态 求解输出电压 判断二极管工作状态的方法 4 3稳压管 稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管 其表示符号如下图所示 稳压管工作于反向击穿区 4 3 1伏安特性 由于制造工艺的不同 其反向击穿电压一般比普通二极管低很多 普通二极管为数百伏 一般硅稳压管为几伏至几十伏 1 工作在反向击穿状态 即伏安特性曲线中的第三象限 稳压管的工作特点 2 反向击穿是可逆的 当去掉反向电压时 稳压管恢复正常 3 反向击穿特性曲线很陡 4 稳压管在使用时要串联适当数值的限流电阻 防止造成热击穿而损坏 含稳压管电路的分析 1 施加正向电压 稳压管 PN结 处于导通状态 2 施加反向电压且小于反向击穿电压 稳压管处于截至状态 3 施加反向击穿电压 稳压管处于稳压状态 4 3 2稳压管的主要参数 4 稳定电流IZ 3 动态电阻rZ 2 电压温度系数 U 5 最大允许耗散功率PZM 例4 5 图中通过稳压管的电流IZ等于多少 R是限流电阻 其值是否合适 IZ IZM 电阻值合适 解 返回 讨论 图示电路 两个稳压管VDZ1和VDZ2 其稳定电压分别为6 5V和8 5V 正向压降都是0 5V 试分析稳压管的状态并求输出电压 b 因VDZ1 VDZ2处于反向偏置且出输入电压大于稳压值 故均处于稳压状态 解 a 因VDZ2处于正向偏置而导通 将VDZ1反向偏置电压嵌位在0 5V 故VDZ1处于截止