模拟电子技术康第五版-ch03-3

3.3 二极管,3.3.1 二极管的结构,3.3.2 二极管的伏安特性,3.3.3 二极管的主要参数,3.3.1 二极管的结构,在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分有点接触型、面接触型两大类。,(1) 点接触型二极管,PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。,（a）面接触型 （b）集成电路中的平面型 （c）代表符号,(2) 面接触型二极管,PN结面积大，用于工频大电流整流电路。,(b)面接触型,1、点接触型二极管：,结面积小，允许电流小、极间电容小，用于检波和变频等高频电路。,2、面接触型二极管：,3、平面型二极管：,用于集成电路制造工艺中，结面积可大可小，小的工作频率高，大的允许电流大，用于高频整流和开关电路。,结面积大、允许电流大，极间电容大，适于大电流整流，工作频率低。,二极管的内部结构：,工作速度和大功率两者难以得兼。,3.3.2 二极管的V-I 特性,二极管的V-I 特性曲线可用下式表示,锗二极管2AP15的V-I 特性,硅二极管2CP10的V-I 特性,(1) 正向特性,硅二极管的死区电压Vth=0.5V，工作电压0.6-0.7V 锗二极管的死区电压Vth=0.1 V，工作电压0.2-0.3V,当0VVth时，正向电流为零，Vth称死区电压或开启电压。,正向区分为两段：,当V Vth时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。,反向区也分两个区域：,当VBRV0时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称反向饱和电流IS,当VVBR时，反向电流急剧增加，VBR称为反向击穿电压 。,(2) 反向特性,一般硅管的反向电流比锗管的小得多。,外加反向电压增大到一定数值时，反向电流突然剧增，这种现象称为PN结的反向击穿。对应的电压值成为反向击穿电压 VBR,若|VBR|7V时,主要是雪崩击穿；若|VBR|4V时, 则主要是齐纳击穿。,(3) PN结的反向击穿特性,二极管的伏安特性曲线与材料和温度的关系：,温度升高， IS增大(1倍/10C),温度升高， Vth下降，正向曲线左移22.5mV/ C。,硅二极管的性能优于锗二极管,(1) 最大整流电流IF,(2)反向击穿电压VBR,(3) 反向电流IR,(4) 正向压降VF,在室温，规定的反向电压下，最大反向工作电压下的反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安(1 A)级；锗二极管在百微安(100 A)级。,在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。硅二极管约0.60.7V；锗二极管约0.20.3V。,二极管连续工作时，允许流过的最大整流电流的平均值。,二极管反向电流急剧增加时对应的反向电压值称为反向击穿电压VBR。为安全计，在实际工作时，最大反向工作电压VRM一般只按反向击穿电压VBR的一半计算。,3.3.3 二极管的主要参数,(5) 极间电容Cd,(7) 二极管的高频等效电路,势垒电容，扩散电容 Cd = CB+ CD,3.3.3 二极管的主要参数,(6)反向恢复时间TRR,由于二极管中PN结电容效应的存在，当二极管外加电压极性翻转时，其原工作状态不能在瞬间完全随之变化。特别是二极管从正向偏置变成反向偏置时，电流由正变负翻转后瞬间有较大，经过一定时间后反向电流才变得很小。,直流电阻RD,直流电阻定义：,静态工作点（直流工作点）Q的概念:,Q1,Q2,由图可知：, 二极管的直流电阻不是一个常量， 而是与其工作点有关，电流越大， 直流电阻越小。, 二极管反偏时的直流电阻很大。, 二极管具有单向导电特性。,静态工作点是指加在二极管上的直流偏置电压和电流。,（8）二极管的直流电阻和交流电阻,交流电阻（动态电阻）rd,定义：,可见，二极管的动态电阻与工作点有关，并且可用静态电流来计算，ID rd 。,正偏时：几几十,反偏时：几百k几M,二极管的直流电阻和交流电阻,半导体二极管图片,附 录,半导体二极管图片,附 录,半导体二极管图片,附 录,