模拟电子技术基础第六章半导体二极管及其应用电路研讨.ppt

6.2.3 PN结的电容效应 (2) 扩散电容CD 扩散电容是由多子扩散后，在PN结的另一侧面积累而形成的。因 PN 结正偏时，由N区扩散到 P 区的电子，与外电源提供的空穴相复合，形成正向电流。刚扩散过来的电子就堆积在 P 区内紧靠PN结的附近，形成一定的多子浓度梯度分布曲线。 反之，由P区扩散到N区的空穴，在N区内也形成类似的浓度梯度分布曲线。 6.2.3 PN结的电容效应 扩散电容示意图 当外加正向电压不同时，扩散电流即外电路电流的大小也就不同。所以PN结两侧堆积的多子的浓度梯度分布也不相同，这就相当电容的充放电过程。势垒电容和扩散电容均是非线性电容。 6.2.4 PN结的反向击穿 当PN结的反向电压增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，此现象称为PN结的反向击穿。 热击穿——不可逆 雪崩击穿 齐纳击穿 电击穿——可逆 6 . 3 半导体二极管 6.3.1 半导体二极管的结构 6.3.2 二极管的伏安特性 6.3.3 二极管的主要参数 6.3.1 半导体二极管的结构 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 点接触型二极管结构示意图 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 6.3.2 二极管的伏安特性 二极管的伏安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 6.3.2 二极管的伏安特性 硅二极管的死区电压Vth=0.5 V左右， 锗二极管的死区电压Vth=0.1 V左右。 当0＜V＜Vth时，正向电流为零，Vth称为死区电压或开启电压。 当V＞0即处于正向特性区域。 正向区又分为两段： 当V＞Vth时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。 6.3.2 二极管的伏安特性 当V＜0时，即处于反向特性区域。反向区也分两个区域： 当VBR＜V＜0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V≥VBR时，反向电流急剧增加，VBR称为反向击穿电压 。 6.3.2 二极管的伏安特性 温度对二极管的性能有较大的影响，温度升高时，反向电流将呈指数规律增加，如硅二极管温度每增加8℃，反向电流将约增加一倍；锗二极管温度每增加12℃，反向电流大约增加一倍。 另外，温度升高时，二极管的正向压降将减小，每增加1℃，正向压降VF(VD)大约减小2mV，即具有负的温度系数。 6.3.2 二极管的伏安特性 温度对二极管伏安特性曲线的影响 6.3.3 二极管的主要参数 半导体二极管的参数包括最大整流电流IF、反向击穿电压VBR、最大反向工作电压VRM、反向电流IR、最高工作频率fmax和结电容Cj等。几个主要的参数介绍如下： (1) 最大整流电流IF—— 二极管长期连续工 作时，允许通过二 极管的最大整流 电流的平均值。 (2) 反向击穿电压VBR—— 和最大反向工作电压VRM 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。 6.3.3 二极管的主要参数 (4) 正向压降VF (5) 动态电阻rd 在室温下，在规定的反向电压下，一般是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(nA)级；锗二极管在微安(?A)级。 在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。小电流硅二极管的正向压降在中等电流水平下，约0.6～0.8V；锗二极管约0.2～0.3V。 反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数。显然， rd与工作电流的大小有关，即 rd =?VF /?IF (3) 反向电流IR 半导体二极管图片 6.4 二极管电路分析方法 6.4.1 图解分析方法 6.4.2 简化模型分析方法 6.4.1 图解分析方法 二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用非线性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图解分析法则较简单，但前提条件是已知二极管的V -I 特性曲线。 例1 电路如图所示，已知二极管的V-I特性曲线、电源VDD和电