电工与电子技术课件 【ch06】二极管及应用电路

第六章电工与电子技术二极管及应用电路01半导体基础半导体基础01本征半导体本征半导体是纯净的，是未掺杂任何杂质且没有晶格缺陷的完整的半导体。常用的半导体材料有硅(Si)和锗(Ge),它们均为+4价元素，其最外层有4个价电子。每个硅原子最外层的4个价电子分别和周围4个硅原子的价电子形成共用电子对，构成共价键结构，共价键中的8个价电子处于相对稳定状态，但不会像绝缘体中的价电子那么稳定。半导体基础01本征半导体半导体基础01本征半导体本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。半导体基础02杂质半导体通过扩散工艺在本征半导体中掺入微量的杂质元素，其导电性会得到改善，控制掺入杂质的浓度就可以控制半导体的导电性能，掺入杂质的半导体称为杂质半导体。按照掺入元素的不同，杂质半导体可分为N型半导体和P型半导体。半导体基础02杂质半导体12N型半导体在本征半导体中掺入+5价杂质元素，如磷(P)等，这样所得到的杂质半导体为N型半导体。P型半导体在本征半导体中掺入+3价杂质元素，如硼(B)等，这样所得到的杂质半导体为P型半导体。02PN结PN结01PN结的形成如图6-2-1所示，利用不同的掺杂工艺，将P型半导体和N型半导体制作在同一个半导体硅片上，由于P区多子为空穴，N区多子为自由电子，所以必然会出现P区多子空穴向N区扩散，N区多子自由电子向P区扩散的现象。PN结01PN结的形成PN结02PN结的单向导电性PN结在无外加电压的情况下处于平衡状态。当PN结外加电压时，平衡状态被破坏，内部电流不再为零。按照PN结外加电压极性不同，可以分为PN结正向偏置和PN结反向偏置，两种情况下PN结的导电性完全不同。PN结02PN结的单向导电性PN结03PN结的伏安特性PN结两端所加电压u与流过该PN结的电流i之间的关系为：PN结04PN结的反向击穿u<U(BR)部分的曲线为PN结的反向击穿特性，当PN结两端外加的反向电压增加至一定值U(BR)后，流过PN结的反向电流急剧增加，此现象称为PN结的反向击穿。反向击穿分为热击穿和电击穿两种。PN结05PN结的电容效应PN结的电容效应根据产生机理不同，可分为势垒电容Cb和扩散电容Cd。03半导体二极管半导体二极管01二极管的伏安特性二极管的核心是PN结，所以采用PN结的伏安特性近似二极管的伏安特性，因此二极管具有单向导电性。半导体二极管02二极管的主要参数12最大整流电流IF:指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流，若通过二极管的正向平均电流超过此值，会烧坏二极管。最大反向工作电压URM:指二极管正常工作时所能承受的最大反向电压，超过此值时，二极管有可能因反向击穿而被损坏。通常规定最大反向工作电压URM为反向击穿电压UBR的一半。半导体二极管02二极管的主要参数34反向饱和电流IR：指二极管未发生击穿时的反向电流值。其值越小，说明二极管的单向导电性越好。最高工作频率fM:指二极管具有单向导电性的最高交流频率，当信号超过此频率时，则对结电容产生影响，二极管单向导电性受到影响。半导体二极管03含有二极管电路的分析由图6-3-2可以看出，二极管的伏安特性曲线是非线性的，为了便于对二极管电路进行分析，通常要对二极管的伏安特性曲线进行线性化近似，并用相应的线性元件构成的电路取代电路中的二极管，能够近似模拟二极管伏安特性的电路称为二极管的等效电路。半导体二极管03含有二极管电路的分析04半导体二极管稳压管及稳压电路01稳压管的伏安特性及参数稳压管的主要参数如下：(1)稳定电压Uz:指稳压管在反向击穿区域内的稳定工作电压。不同型号的稳压管，其稳定电压不同，即便是同一型号的稳压管，由于制造工艺的分散性，各个稳压管的稳定值也有差别。稳压管及稳压电路01稳压管的伏安特性及参数(2)稳定电流Iz:指稳压管工作在稳压状态时的参考电流，通常也称为最小稳定电流Izmin。稳压管工作时，电流低于此值时，稳压效果将变坏，甚至不能稳压。在保证不超过稳压管的额定功率前提下，电流越大，稳压管稳压效果越好。(3)额定功耗PZM:为稳压管正常工作时的最大功率损耗，为稳压管的稳定电压Uz与最大稳定电流Izmax的乘积。稳压管及稳压电路01稳压管的伏安特性及参数(4)动态电阻rZ：指当稳压管工作在稳压状态时，稳压管两端电压的变化量与流过稳压管电流的变化量之比。rZ越小，稳压管稳压效果越好。(5)温度系数α:用于反映温度变化对稳定电压的影响，是指温度每变化1℃所引起的稳定电压的变化量。稳压管及稳压