电子线路半导体二极管ppt

1、第一章第一章 半导体二极管.1结构类型和符号结构类型和符号.2伏安特性伏安特性.3 主要参数主要参数.4典型应用典型应用.5特殊二极管特殊二极管 半导体二极管半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管结构半导体二极管结构面接触型面接触型点接触型点接触型引线引线触丝触丝外壳外壳N型锗片型锗片N型硅型硅阳极引线阳极引线PNPN结结阴极引线阴极引线金锑合金金锑合金底座底座铝合金小球铝合金小球二极管二极管 : PN: PN结结 + + 管壳管壳 + +引线引线 类型：类型：点接触型、面接触型点接触型、面接触型和和平面型平

2、面型(1) (1) 点接触型点接触型(a)点接触型 一、结构类型一、结构类型.1 .1 结构类型和符号结构类型和符号特点：特点：PNPN结结面积很小，因而极间电容很结结面积很小，因而极间电容很小，不能承受高的反向电压和大的电流。小，不能承受高的反向电压和大的电流。用途：用途：主要用主要用于混频，高频于混频，高频检波及小电流检波及小电流整流等整流等(3) (3) 平面型平面型(2) (2) 面接触型面接触型(b)面接触型二、符号旧符号新符号阳极(Anode)阴极(Cathode)标记D1D2Diode特点：特点：PN结结结结面积大，可承面积大，可承受较大的电流，受较大的电流，极间电容也较极间电容

3、也较大大用途：用途：适用适用于整流于整流(c)平面型特点及用途：特点及用途：结面积较大时，适结面积较大时，适用于大面积整流；用于大面积整流；结面积较小时，适结面积较小时，适用于脉冲数字电路用于脉冲数字电路中做开关管中做开关管 .2 .2 伏安特性伏安特性I IS S : :反向饱和电流反向饱和电流V VT T = =kT/qkT/q : :温度的电压当量温度的电压当量室温（室温（T T=300 K=300 K）下）下 V VT T=26 mV=26 mV一、二极管方程（定量）一、二极管方程（定量）) 1(eTSVVII理想二极管(PN结）方程： 理想二极管的伏安特性曲线特性曲线（定性）特性曲线

4、（定性）单向导电性单向导电性两点区别：两点区别： 二、实际二极管的伏安特性二、实际二极管的伏安特性1)1)正向特性正向特性(V0)(V0)存在存在死区死区电压电压硅：硅：V Vthth=0.5 V =0.5 V 锗：锗：V Vthth=0.1 V=0.1 V 2)2)反向特性反向特性(V0)(V UN二极管导通二极管导通等效为等效为 0.7 V 的恒压源的恒压源 PNUO = VDD1 UD(on)= 15 0.7 = 14.3 (V)IO = UO / RL= 14.3 / 3 = 4.8 (mA)I2 = (UO VDD2) / R = (14.3 12) / 1 = 2.3 (mA)I1

5、 = IO + I2 = 4.8 + 2.3 = 7.1 (mA)例例:二极管构成二极管构成“门门”电路，电路，设设 V1、V2 均为理想二极管，均为理想二极管，当输入电压当输入电压 UA、UB 为低电压为低电压 0 V 和高电压和高电压 5 V 的不同组合的不同组合时，求输出电压时，求输出电压 UO 的值。的值。0 V5 V输入电压输入电压理想二极管理想二极管输出输出电压电压UAUBV1V20 V0 V正偏正偏导通导通正偏正偏导通导通0 V0 V5 V正偏正偏导通导通反偏反偏截止截止0 V5 V0 V反偏反偏截止截止正偏正偏导通导通0 V5 V5 V正偏正偏导通导通正偏正偏导通导通5 V二极

6、管的应用举例二极管的应用举例1 1：二极管半波整流二极管半波整流RLuiuouiuott二极管导通二极管导通二极管截止二极管截止Otui / V15RLD1D2D3D4uiBAuO二极管桥式整流二极管桥式整流ui = 15sin t (V) 作用下输出作用下输出 uO 的波形。的波形。OtuO/ V15二极管二极管S1S4导通导通二极管二极管S2S3导通导通二极管的应用举例二极管的应用举例2 2：二极管限幅二极管限幅RRLuiuRuotttuiuRuo单向限幅器：单向限幅器： 双向限幅器：双向限幅器： 例：例： ui = 2 sin t (V)ui 较小，宜采用恒压降模型较小，宜采用恒压降模型

7、ui 0.7 VD1、D2 均截止均截止uO = uiui 0.7 VD2 导通导通 D截止截止ui 0.7 VD1 导通导通 D2 截止截止uO = 0.7 VuO = 0.7 VOtuO/ V0.7Otui / V2 0.7思考题思考题: D1、D2 支路各串联恒压支路各串联恒压源，输出波形如何？源，输出波形如何？1D2D图解法和微变等效电路法图解法和微变等效电路法一、二极管电路的直流图解分析一、二极管电路的直流图解分析 uD = VDD iDRiD = f (uD) 1.2 V100 iD / mA128400.30.6uD / V1.20.9MN直流负载线直流负载线斜率斜率 1/R静态

8、工作点静态工作点斜率斜率1/RDiDQIQUQ也可取也可取 UQ = 0.7 VIQ= (VDD UQ) / R = 5 (mA) 二极管直流电阻二极管直流电阻 RD ( 14057 . 0QQDIURiD / mAuD /VO二、交流图解法二、交流图解法电路中含直流和小信号交流电源时电路中含直流和小信号交流电源时,二极管中含交、直流成分二极管中含交、直流成分C 隔直流隔直流 通交流通交流当当 ui = 0 时时iD = IQUQ= 0.7 V (硅硅)，0.2 V (锗锗)RUVIQDDQ 设设 ui = sin wtVDDVDD/ RQIQwtOuiUQ斜率斜率1/rdiD / mAuD

9、/VOVDDVDD/ RQIQwtOuiUQiD / mAwtOdQDiIi dQDuUu id斜率斜率1/rdQuirDDddd1 )1e (/SDD TUuIiTUUTUIUIrTQSdQe1 rd = UT / IQ= 26 mV / IQ当当 ui 幅度较小时，二极管伏安特性在幅度较小时，二极管伏安特性在Q点附近近似为直线点附近近似为直线设设 ui = sin wt三、微变等效电路分析法三、微变等效电路分析法对于交对于交流信号流信号电路可电路可等效为等效为例例: ui = 5sin t (mV)，VDD= 4 V，R = 1 k ， 求求 iD 和和 uD。解解 1. 静态分析静态分析

10、令令 ui = 0，取，取 UQ 0.7 VIQ = (VDD UQ) / R = 3.3 mAuiudRidrd2. 动态分析动态分析rd = 26 / IQ = 26 / 3.3 8 ( )Idm= Udm/ rd= 5 /8 0.625 (mA)id = 0.625 sin t3. 总电压、电流总电压、电流dQDuUu dQDiIi = (0.7 + 0.005 sin t ) V= (3.3 + 0.625 sin t ) mA稳压二极管特性曲线稳压二极管特性曲线U UI II IZ ZI IZmaxZmax U UZ Z I IZ Z稳压误差稳压误差曲线越陡，电压曲线越陡，电压越稳定

11、越稳定U UZ Z动态电阻：动态电阻：ZZIUZrr rz z越小，稳压性能越好越小，稳压性能越好.5 .5 特殊二极管特殊二极管一、稳压二极管（一）符号、伏安特性（一）符号、伏安特性 (a)(a)符号 注意：稳压二极管在工作时应注意：稳压二极管在工作时应 反接反接 串入一只电阻串入一只电阻 电阻的作用：限流保护，误差调节电阻的作用：限流保护，误差调节（二）主要参数(1) (1) V VZ Z 稳定电压稳定电压 (2) (2) I IZ Z 稳定工作电流稳定工作电流 I IZminZmin I IZmaxZmax (3)(3)P PZMZM 最大耗散功率最大耗散功率取决于取决于PNPN结的面积

12、和散热等条件，超过则热击穿结的面积和散热等条件，超过则热击穿 P PZM ZM = = V VZ Z I IZmaxZmax应用电路应用电路（三）稳压二极管的应用举例：（三）稳压二极管的应用举例：5mA 20mA, V,10minmaxzzzIIV稳压管的技术参数稳压管的技术参数: :u uo oi iZ ZD DZ ZR Ri iL Li iu ui iR RL L负载电阻负载电阻： k2LR求：求：电阻电阻R R 和输入电压和输入电压 u ui i 的正常值。的正常值。解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为I Iz zmaxmaxmA25m

13、axLZzRVIi10252 . 1RViRuZi 方程方程 1 1要求：要求：当输入电压由正常值发生当输入电压由正常值发生 20%20%波动时，负载电压基波动时，负载电压基本不变。本不变。令输入电压降到下限时，令输入电压降到下限时，流过稳压管的电流为流过稳压管的电流为I Iz zminminmA10minLZzRVIi10108 . 0RViRuZi 方程方程 2 2u uo oi iZ ZD DZ ZR Ri iL Li iu ui iR RL L联立方程联立方程1 1、2 2，可解得：，可解得：k50V7518.R,.ui图B将电信号转换为光信号的器件将电信号转换为光信号的器件常用于显示，或做光纤传输中的光发射端常用于显示，或做光纤传输中的光发射端三、发光二极管三、发光二极管 （LED） 二、光电二极管二、光电二极管图A无光照时与普通二极管一样，具有