第二、三与讲 3 二极管及其基本电路 .ppt

学习指导 电子技术是当代高新技术的龙头。 半导体器件是现代电子技术的重要组成部分。 PN结是半导体器件的核心环节。 半导体二极管是由一个PN结构成的半导体器件,在电子电路有广泛的应用。? 主要内容: 1、半导体的基本知识; 2、PN结的形成及特点; 3、半导体二极管的结构、特性、参数、模型及应用电路。 学习目标： 1、掌握以下基本概念：半导体材料的特点、空穴、扩散运动、漂移运动、PN结正偏、PN结反偏； 2、了解PN结的形成过程及半导体二极管的单向导电性； 3、掌握半导体二极管的伏安特性及其电路的分析方法； 4、正确理解半导体二极管的主要参数； 5、掌握稳压管工作原理及使用中的注意事项，了解选管的一般原则。 2.1.1 半导体特性 常用的半导体材料有： 元素半导体：硅（Si）、锗（Ge） 化合物半导体：砷化镓（GaAs） 掺杂材料：硼(B)、铟(In)；磷(P)、锑(Sb)。 2.1.2 半导体的共价键结构 P型半导体中含有受主杂质，在常温下，受主杂质电离为带正电的空穴和带负电的受主离子。 N型半导体中含有施主杂质，在常温下，施主杂质电离为带负电的电子和带正电的施主离子。 除此之外，P型和N型半导体中还有少数受本征激发产生的电子-空穴对，通常本征激发产生的载流子要比掺杂产生的载流子少得多。 二极管在某个电路中可以这样来使用： 1、当作非线性电阻来使用，即所有时间内全部在正向导通区 2、当作开关来使用，即某段时间内导通，某段时间内截止 3、当作开关来使用，即在所有时间内均导通 4、当作开关来使用，即在所有时间内均截止 5、当作小电压稳压器件来使用，即所有时间内全部在正向导通区 6、当作大电压稳压器件来使用，即所有时间内全部在反向击穿区 已知R =10K，在VDD =10V、 VDD =1V两 种情况下，求电路的ID和VD。 解题思路 1、将二极管从电路中拿走，在此电路的基础上求两个二极管的阳极和阴极之间的电位差。 2、两个二极管的阳极和阴极之间的电位差共有三种情况： 1）均小于0 2）均大于0 3）一个为正，另一个为负 3、根据不同的情况做出判断： 1）均小于0 ：立即得出结论，两个二极管均截止 2）均大于0：这其中会有一大一小，可以得出结论，大的那个二极管一定导通，小的那个状态不定，需要做进一步的判断。大的那个二极管导通后用理想的导线代替，这时整个电路就转化成了只有一个二极管的电路，按照例3的方法继续判断，从而得出最后的结论。 3）一个为正，另一个为负：正的那个二极管一定导通，负的那个状态不定，需要做进一步的判断。正的那个二极管导通后用理想的导线代替，这时整个电路就转化成了只有一个二极管的电路，按照例3的方法继续判断，从而得出最后的结论。 晶体二极管 二、交流电阻r RL ED D u I Q U ?U ? I 或 实质是特性曲线静态工作点处的斜率 交流电导： g=dI/dU=I/UT 交流电阻：r=1/g= UT/I 室温下：UT=26mv 交流电阻：r=26mv/ ID(mA) 晶体二极管的正向交流电阻可由PN结电流方程求出： 由此可得： 晶体二极管的电阻 2.3.3 二极管的参数 (1) 最大整流电流IF (2) 反向击穿电压VBR和最大反向工作电压VRM (3) 反向电流IR (4) 正向压降VF (5) 极间电容CB 二极管的型号命名 2.4 二极管基本电路及其分析方法 2.4.1 二极管V- I 特性的建模 2.4.2 应用举例 直流模型：理想模型 恒压降模型 折线模型 指数模型 模型越来越准确，但是计算越来越复杂 直流模型用在直流电源作用的电路中 交流模型用在交流电源作用的电路中 交流模型：小信号模型 2.4.1 二极管V- I 特性的建模 1. 理想模型 3. 折线模型 2. 恒压降模型 正偏时导通，管压降为0V;反偏时截止，电流为0。 管子导通后,管压降认为是恒定的,典型值为0.7V。 管压降不是恒定的,而是随电流的增加而增加。 5. 小信号模型 二极管工作在正向特性的某一小范围内时，其正向特性可以等效成一个微变电阻。 即 根据 得Q点处的微变电导 则 常温下（T=300K） 2.4.1 二极管V- I 特性的建模 4. 指数模型 较完整且较准确 2.4.2 应用举例 一、用二极管直流模型来分析电路 二、用二极管交流模型来分析电路 2.4.2 应用举例 一、用二极管直流模型来分析电路 例1 二极管电路的静态工作情况分析 2.4.2 应用举例 1）理想模型 （1）VDD=10V 时