CH3二极管及其基本电路ppt课件

1、3.1 半导体的根本知识半导体的根本知识3.3 半导体二极管半导体二极管3.4 二极管根本电路及其分析方法二极管根本电路及其分析方法3.5 特殊二极管特殊二极管3.2 PN结的构成及特性结的构成及特性3.1 半导体的根本知识半导体的根本知识 3.1.1 半导体资料 3.1.2 半导体的共价键构造 3.1.3 本征半导体 3.1.4 杂质半导体 3.1.1 半导体资料半导体资料 根据物体导电才干根据物体导电才干( (电阻率电阻率) )的不同，来划分的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。导体、绝缘体和半导体。典型的半导体有硅典型的半导体有硅SiSi和锗和锗GeGe以及砷化镓以及砷化镓GaAsGaAs

2、等。等。 3.1.2 半导体的共价键构造半导体的共价键构造硅和锗的原子构造简化模型及晶体构造硅和锗的原子构造简化模型及晶体构造3.1.3 本征半导体本征半导体共价健共价健 Si Si Si Si价电子价电子 绝对零度时，本征半导体的价电子被共价键束缚，无载流子，不导电，相当于绝缘体。 Si Si Si Si价电子价电子空穴空穴自在电子自在电子本征激发本征激发-由于温度升高，由于温度升高，产生电子产生电子-空穴对的景象空穴对的景象复合复合-自在电子会被空穴吸引，填补回去而成对消逝。自在电子会被空穴吸引，填补回去而成对消逝。温度一定时，电子空穴的数量是常数温度一定时，电子空穴的数量是常数3.1.4

3、 杂质半导体杂质半导体 Si Si Si Sip+多余多余电子电子磷原子磷原子在常温下即可变在常温下即可变为自在电子为自在电子失去一失去一个电子个电子变为正变为正离子离子1.N型半导体型半导体 N型半导体表示为：型半导体表示为： Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴2. P 型半导体型半导体P型半导体表示为：型半导体表示为： 本征半导体、杂质半导体本征半导体、杂质半导体 本节中的有关概念本节中的有关概念自在电子、空穴自在电子、空穴 N N型半导体、型半导体、P P型半导体型半导体 多数载流子、少数载流子多数载流子、少数载流子. 本征激发、复合本征激发、复合3.2 PN3.2 PN结的构

4、成及特性结的构成及特性 3.2.2 PN结的构成 3.2.3 PN结的单导游电性 3.2.4 PN结的反向击穿 3.2.5 PN结的电容效应 3.2.1 载流子的漂移与分散 3.2.1 载流子的漂移与分散载流子的漂移与分散漂移：漂移： 在电场作用引起载流子的定向运动称为漂移运动。产生在电场作用引起载流子的定向运动称为漂移运动。产生的电流称为漂移电流。的电流称为漂移电流。 电流方向为正电荷挪动的方向，大小与电场成正比。电流方向为正电荷挪动的方向，大小与电场成正比。分散：分散： 由载流子浓度差引起载流子的定向运动称为分散运动。由载流子浓度差引起载流子的定向运动称为分散运动。产生的电流称为分散电流。

5、产生的电流称为分散电流。 电流的方向为由浓度梯度高指向浓度梯度低，大小与浓电流的方向为由浓度梯度高指向浓度梯度低，大小与浓度梯度成正比。度梯度成正比。 3.2.2 PN结的构成结的构成多子的分散运动多子的分散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差 分散的结果使分散的结果使空间电荷区变宽。空间电荷区变宽。空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结 +构成空间电荷区构成空间电荷区 对于对于P P型半导体和型半导体和N N型半导体结合面，离型半导体结合面，离子薄层构成的空间电荷区称为子薄层构成的空间电荷区称为PNPN结。结。 在空间电荷区，由于短少多子，所以也在空间电荷区，由于短少多

6、子，所以也称耗尽层，或阻挠层阻止分散运动等。称耗尽层，或阻挠层阻止分散运动等。 PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场IF内电场内电场PN+ 内电场被加内电场被加强，少子的漂强，少子的漂移加强，由于移加强，由于少子数量很少，少子数量很少，构成很小的反构成很小的反向电流。向电流。IR+ PN PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向分散电流；简称正偏。大的正向分散电流；简称正偏。 PN PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流；简称反偏。小的反向漂移电流；简称反偏。 由此可以得出结论：由此

7、可以得出结论： PN PN结具有单导游电性。结具有单导游电性。 3.2.4 PN结的反向击穿结的反向击穿 当当PNPN结的反向电压添加结的反向电压添加到一定数值时，反向电流忽到一定数值时，反向电流忽然快速添加，此景象称为然快速添加，此景象称为PNPN结的反向击穿。结的反向击穿。热击穿热击穿不可逆不可逆 雪崩击穿雪崩击穿 齐纳击穿齐纳击穿 电击穿电击穿可逆可逆 3.2.5 PN结的电容效应结的电容效应(1) (1) 分散电容分散电容CDCD (2) (2) 势垒电容势垒电容CBCB3.3 二极管二极管 3.3.1 二极管的构造 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

8、 半导体二极管的构造半导体二极管的构造 在在PNPN结上加上引线和封装，就成为一个二极结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按构造分有点接触型、面接触型两大管。二极管按构造分有点接触型、面接触型两大类。类。(1) (1) 点接触型二极管点接触型二极管(a)(a)点接触型点接触型 二极管的构造表示图二极管的构造表示图 PN PN结面积结面积小，结电容小，小，结电容小，用于检波和变用于检波和变频等高频电路。频等高频电路。a面接触型面接触型 b集成电路中的平面型集成电路中的平面型(2) (2) 面接触型二极管面接触型二极管 PN PN结面积大，结面积大，用于工频大电流用于工频大电流整流电路。整

9、流电路。(b)(b)面接触型面接触型电路电路符号符号 3.3.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性1.1.二极管的伏安特性公式表示二极管的伏安特性公式表示)1e (/SDD TVIiv硅二极管的硅二极管的V-I V-I 特性特性VT-与温度有关的常与温度有关的常数。数。Is -反向饱和电流反向饱和电流vD 0 时，时，1e/ |DTVv|-TVIi/SDDev正偏时成指数函数正偏时成指数函数vD Vth, 那么那么D导通，可用理想模型、导通，可用理想模型、恒压模型或折线模型替代二极管；恒压模型或折线模型替代二极管；3) 假设假设VDO0,导通，导通，vD=0 , vs0 , D截止，截止，iD

10、=02 2静态任务情况分析静态任务情况分析V 0D VmA 1/DDD RVI理想模型理想模型R=10k 当当VDD=10V 时，时，mA 93. 0/ )(DDDD RVVI恒压模型恒压模型V 7 . 0D V硅二极管典型值硅二极管典型值折线模型折线模型V 5 . 0th V硅二极管典型值硅二极管典型值mA 931. 0DthDDD rRVVI k 2 . 0Dr设设V 69. 0DDthD rIVVa简单二极管电路简单二极管电路 b习惯画法习惯画法 例例2： 取取 B 点作参考点，断开点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。和阴极的电位。D6V12V3kB

11、AVAB+例例2:mA43122D IBD16V12V3kAD2VAB+如何判别二极管在电路中是导通的还是截止的如何判别二极管在电路中是导通的还是截止的u先假设二极管两端断开，确定二极管两端的电先假设二极管两端断开，确定二极管两端的电位差；位差；u假设电路出现两个或两个以上二极管，应先判别假设电路出现两个或两个以上二极管，应先判别接受正向电压较大的管子优先导通，再按照上述接受正向电压较大的管子优先导通，再按照上述方法判别其他的管子能否导通。方法判别其他的管子能否导通。u根据二极管两端加的是正电压还是反电压断定二根据二极管两端加的是正电压还是反电压断定二极管能否导通，假设为正电压且大于阈值电压，

12、极管能否导通，假设为正电压且大于阈值电压，那么管子导通，否那么截止；那么管子导通，否那么截止；V sin18itu t 3.5 特殊二极管特殊二极管VZIZIZM VZ IZ稳压二极管稳压时任稳压二极管稳压时任务在反向电击穿形状。务在反向电击穿形状。_+VIO 3.5.1 齐纳二极管(稳压二极管)3. 主要参数主要参数(1) 稳定电压稳定电压VZ 稳压管正常任务稳压管正常任务(反向击穿反向击穿)时管子两端的电压。时管子两端的电压。ZZ ZIVr(3) 稳定电流稳定电流 IZ 、最大稳定电流、最大稳定电流 IZM4. 稳压电路稳压电路正常稳压时正常稳压时 VO =VZ限流电阻限流电阻R的计算：的

13、计算：IR = IZ+ ILIR= (VI-VZ) / RIo = Vz/RLIzmin Iz Izmax(VI-Vz)/(Izmax+ IL )RmaxV sin12itut 3.5.2 变容二极管变容二极管a符号符号 b结电容与电压的关系纵坐标为对数刻度结电容与电压的关系纵坐标为对数刻度 特点：任务在反偏形状，电容与反向电压成正比。特点：任务在反偏形状，电容与反向电压成正比。3.5.3 肖特基二极管肖特基二极管a符号符号 b正向正向V-I特性特性特点：电容小、任务速度快、门槛电压低，常用作开关管特点：电容小、任务速度快、门槛电压低，常用作开关管3.5.4 光电子器件光电子器件1. 光电二极

14、管光电二极管 a符号符号 b电路模型电路模型 c特性曲线特性曲线 特点：任务在反偏形状，反向电流与光的照度成正比。特点：任务在反偏形状，反向电流与光的照度成正比。2. 发光二极管发光二极管符号符号光电传输系统光电传输系统 特点：正导游通时能发光，为可见光。特点：正导游通时能发光，为可见光。3. 激光二极管激光二极管a物理构造物理构造 b符号符号 end特点：正导游通时能发光，不是可见光，而是红外线。特点：正导游通时能发光，不是可见光，而是红外线。第三章小结第三章小结半导体在本征激发后具有导电性能，载流子浓度半导体在本征激发后具有导电性能，载流子浓度与温度有关；与温度有关；P P型半导体中多子为

15、空穴，少子为电子；型半导体中多子为空穴，少子为电子； N N型半导型半导体中多子为电子，少子为空穴；体中多子为电子，少子为空穴；PNPN结具有单相导电性；结具有单相导电性；正向偏置时：正向偏置时：管压降为管压降为0 0，电阻也为，电阻也为0 0。反向偏置时：反向偏置时：电流为电流为0 0，电阻为，电阻为。当当iD1mAiD1mA时，时， vD=0.7VvD=0.7V硅硅vD=0.2VvD=0.2V锗锗20015 . 07 . 0mAVViVVrDthDDDDDthDiriVv2005 . 0第三章习题常见类型第三章习题常见类型半导体根底知识正确的判别；半导体根底知识正确的判别；电子电路中二极管、稳压管任务形状的判别；电子电路中二极管、稳压管任务形状的判别；知电子电路的输入电压求输出