第一章半導(dǎo)體二極管ppt課件

1、第一章第一章 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管1.1 1.1 半導(dǎo)體的基本知識(shí)半導(dǎo)體的基本知識(shí) 在物理學(xué)中。根據(jù)材料的導(dǎo)電能力，可以將他們劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。 典型的半導(dǎo)體是硅Si和鍺Ge，它們都是4價(jià)元素。sisi硅原子硅原子Ge鍺原子鍺原子Ge+4+4硅和鍺最外層軌道上的硅和鍺最外層軌道上的四個(gè)電子稱為價(jià)電子。四個(gè)電子稱為價(jià)電子。 本征半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)束縛電子束縛電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4在絕對(duì)溫度在絕對(duì)溫度T=0K時(shí)，時(shí)，所有的價(jià)電子都被共價(jià)鍵所有的價(jià)電子都被共價(jià)鍵緊緊束縛在共價(jià)鍵中，不緊緊束縛在共價(jià)鍵中，不會(huì)成為自由電子，因此本會(huì)成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱

2、征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱，接近絕緣體。，接近絕緣體。一. 本征半導(dǎo)體 本征半導(dǎo)體化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體晶體。制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純度要達(dá)到99.9999999%，常稱為“九個(gè)9”。 這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)，也稱熱激發(fā)。 當(dāng)溫度升高或受到當(dāng)溫度升高或受到光的照射時(shí)，束縛光的照射時(shí)，束縛電子能量增高，有電子能量增高，有的電子可以掙脫原的電子可以掙脫原子核的束縛，而參子核的束縛，而參與導(dǎo)電，成為自由與導(dǎo)電，成為自由電子。電子。自由電子自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴空穴 自由電子產(chǎn)生的同時(shí)，在其原來(lái)的共價(jià)鍵中就出現(xiàn)了一個(gè)空位，稱為空穴。 可見(jiàn)本征激發(fā)同時(shí)產(chǎn)生電子空穴對(duì)。 外加能量越

3、高溫度越高），產(chǎn)生的電子空穴對(duì)越多。 與本征激發(fā)相反的與本征激發(fā)相反的現(xiàn)象現(xiàn)象復(fù)合復(fù)合在一定溫度下，本征激在一定溫度下，本征激發(fā)和復(fù)合同時(shí)進(jìn)行，達(dá)發(fā)和復(fù)合同時(shí)進(jìn)行，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。電子空穴到動(dòng)態(tài)平衡。電子空穴對(duì)的濃度一定。對(duì)的濃度一定。常溫常溫300K時(shí)：時(shí)：電子空穴對(duì)的濃度電子空穴對(duì)的濃度硅：硅：310cm104 . 1鍺：鍺：313cm105 . 2自由電子自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴空穴電子空穴對(duì)電子空穴對(duì)自由電子自由電子 帶負(fù)電荷帶負(fù)電荷 電子流電子流+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由電子自由電子E總電流總電流載流子載流子空穴空穴 帶正電荷帶正電荷 空穴流空穴流

4、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性取決于外加能量：本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性取決于外加能量：溫度變化，導(dǎo)電性變化；光照變化，導(dǎo)電性變化。溫度變化，導(dǎo)電性變化；光照變化，導(dǎo)電性變化。導(dǎo)電機(jī)制導(dǎo)電機(jī)制1. 半導(dǎo)體中兩種載流子半導(dǎo)體中兩種載流子帶負(fù)電的自由電子帶負(fù)電的自由電子帶正電的空穴帶正電的空穴 2. 本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴總是成對(duì)出現(xiàn)，本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴總是成對(duì)出現(xiàn)，稱為稱為 電子電子 - 空穴對(duì)。空穴對(duì)。3. 本征半導(dǎo)體中自由電子和空穴的濃度用本征半導(dǎo)體中自由電子和空穴的濃度用 ni 和和 pi 表示，顯然表示，顯然 ni = pi 。4. 由于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，自由電子和空穴不斷的產(chǎn)生又由于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，

5、自由電子和空穴不斷的產(chǎn)生又不斷的復(fù)合。在一定的溫度下，產(chǎn)生與復(fù)合運(yùn)動(dòng)不斷的復(fù)合。在一定的溫度下，產(chǎn)生與復(fù)合運(yùn)動(dòng)會(huì)達(dá)到平衡，載流子的濃度就一定了。會(huì)達(dá)到平衡，載流子的濃度就一定了。5. 載流子的濃度與溫度密切相關(guān)，它隨著溫度的升載流子的濃度與溫度密切相關(guān)，它隨著溫度的升高，基本按指數(shù)規(guī)律增加。高，基本按指數(shù)規(guī)律增加。小結(jié)小結(jié)二二. . 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量雜質(zhì)元素后的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。1. N1. N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)雜質(zhì)元素，例如磷，砷等，稱為N型半導(dǎo)體。 N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體多余電子多余電子磷原子磷原子硅原子硅原子+4+4+4+4+4+4+

6、4+4+5多數(shù)載流子多數(shù)載流子自由電子自由電子少數(shù)載流子少數(shù)載流子 空穴空穴+N型半導(dǎo)體施主離子施主離子自由電子自由電子電子空穴對(duì)電子空穴對(duì) 在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素，如硼、鎵等。在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素，如硼、鎵等?？昭昭ㄅ鹪优鹪庸柙庸柙?4+4+4+4+4+4+3+4+4多數(shù)載流子多數(shù)載流子 空穴空穴少數(shù)載流子少數(shù)載流子自由電子自由電子P型半導(dǎo)體受主離子受主離子空穴空穴電子空穴對(duì)電子空穴對(duì)2. P2. P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體模擬電子技術(shù)緒論.ppt雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意圖雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意圖+N型半導(dǎo)體多子多子電子電子少子少子空穴空穴P型半導(dǎo)體多子多子空穴空穴少子少子電子電子少子

7、濃度少子濃度與溫度有關(guān)與溫度有關(guān)多子濃度多子濃度與溫度無(wú)關(guān)與溫度無(wú)關(guān)+N型硅表示型硅表示P型硅表示型硅表示小結(jié)：小結(jié)：1. 摻入雜質(zhì)的濃度決定多數(shù)載流子濃度；溫度決摻入雜質(zhì)的濃度決定多數(shù)載流子濃度；溫度決定少數(shù)載流子的濃度。定少數(shù)載流子的濃度。3. 雜質(zhì)半導(dǎo)體總體上保持電中性。雜質(zhì)半導(dǎo)體總體上保持電中性。 4. 雜質(zhì)半導(dǎo)體的表示方法如下圖所示。雜質(zhì)半導(dǎo)體的表示方法如下圖所示。2. 雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子的數(shù)目要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本征半導(dǎo)雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子的數(shù)目要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本征半導(dǎo)體，因而其導(dǎo)電能力大大改善。體，因而其導(dǎo)電能力大大改善。(a)N (a)N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體(b) P (b) P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體圖圖

8、 雜質(zhì)半導(dǎo)體的的簡(jiǎn)化表示法雜質(zhì)半導(dǎo)體的的簡(jiǎn)化表示法內(nèi)電場(chǎng)E因多子濃度差因多子濃度差形成內(nèi)電場(chǎng)形成內(nèi)電場(chǎng)多子的擴(kuò)散多子的擴(kuò)散 空間電荷區(qū)空間電荷區(qū) 阻止多子擴(kuò)散，促使少子漂移。阻止多子擴(kuò)散，促使少子漂移。PNPN結(jié)合結(jié)合+P型半導(dǎo)體+N型半導(dǎo)體+空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)多子擴(kuò)散電流多子擴(kuò)散電流少子漂移電流少子漂移電流耗盡層耗盡層三三. PN. PN結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦?1 . PN結(jié)的形成 少子飄移少子飄移補(bǔ)充耗盡層失去的多子，耗盡層窄，補(bǔ)充耗盡層失去的多子，耗盡層窄，E多子擴(kuò)散多子擴(kuò)散 又失去多子，耗盡層寬，又失去多子，耗盡層寬，EP型半導(dǎo)體+N型半導(dǎo)體+內(nèi)電場(chǎng)E多子擴(kuò)散電流多子擴(kuò)散電

9、流少子漂移電流少子漂移電流耗盡層耗盡層動(dòng)態(tài)平衡：動(dòng)態(tài)平衡： 擴(kuò)散電流擴(kuò)散電流 漂移電流漂移電流總電流總電流0勢(shì)壘勢(shì)壘 UO硅硅 0.5V鍺鍺 0.1V2. PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?1) 加正向電壓正偏）加正向電壓正偏）電源正極接電源正極接P區(qū)，負(fù)極接區(qū)，負(fù)極接N區(qū)區(qū) 外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相反。外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相反。 外電場(chǎng)削弱內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)削弱內(nèi)電場(chǎng)耗盡層變窄耗盡層變窄 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)多子擴(kuò)散形成正向電流多子擴(kuò)散形成正向電流I F (forward current)+P型半導(dǎo)體+N型半導(dǎo)體+WER空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)E正向電流正向電流 (2) 加反向電壓加反向

10、電壓電源正極接電源正極接N區(qū)，負(fù)極接區(qū)，負(fù)極接P區(qū)區(qū) 外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相同。外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相同。 外電場(chǎng)加強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)加強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)耗盡層變寬耗盡層變寬 漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)少子漂移形成反向電流少子漂移形成反向電流I R (reverse current)+內(nèi)電場(chǎng)+E+EW+空 間 電 荷 區(qū)+R+IRPN 在一定的溫度下，由本征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度是一定的，故IR基本上與外加反壓的大小無(wú)關(guān)，所以稱為反向飽和電流。但I(xiàn)R與溫度有關(guān)。 PN PN結(jié)加正向電壓時(shí)，具有較大的正結(jié)加正向電壓時(shí)，具有較大的正向擴(kuò)散電流，呈現(xiàn)低電阻，向擴(kuò)散電流，呈現(xiàn)低電阻， PNPN結(jié)導(dǎo)通；結(jié)導(dǎo)

11、通； PNPN結(jié)加反向電壓時(shí)，具有很小的反結(jié)加反向電壓時(shí)，具有很小的反向漂移電流，呈現(xiàn)高電阻，向漂移電流，呈現(xiàn)高電阻， PNPN結(jié)截止。結(jié)截止。 由此可以得出結(jié)論：由此可以得出結(jié)論：PNPN結(jié)具有單向結(jié)具有單向?qū)щ娦?。?dǎo)電性。3. PN結(jié)的伏安特性曲線及表達(dá)式結(jié)的伏安特性曲線及表達(dá)式 根據(jù)理論推導(dǎo)，PN結(jié)的伏安特性曲線如圖正偏正偏I(xiàn)F多子擴(kuò)散多子擴(kuò)散）IR少子漂移）少子漂移）反偏反偏反向飽和電流反向飽和電流反向擊穿電壓反向擊穿電壓反向擊穿反向擊穿熱擊穿熱擊穿燒壞燒壞PN結(jié)結(jié)電擊穿電擊穿可逆可逆) 1(eTSUuIi 根據(jù)理論分析：u 為為PN結(jié)兩端的電壓降結(jié)兩端的電壓降i 為流過(guò)為流過(guò)PN結(jié)的

12、電流結(jié)的電流IS 為反向飽和電流為反向飽和電流UT =kT/q 稱為溫度的電壓當(dāng)量稱為溫度的電壓當(dāng)量其中其中k為玻耳茲曼常數(shù)為玻耳茲曼常數(shù) 1.381023q 為電子電荷量為電子電荷量1.6109T 為熱力學(xué)溫度為熱力學(xué)溫度 對(duì)于室溫相當(dāng)對(duì)于室溫相當(dāng)T=300 K）則有則有UT=26 mV。當(dāng)當(dāng) u0 uUT時(shí)時(shí)1eTUuTeSUuIi 當(dāng)當(dāng) u|U T |時(shí)時(shí)1eTUuSIi五、五、PN結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng)當(dāng)當(dāng)PN上的電壓發(fā)生變化時(shí)，上的電壓發(fā)生變化時(shí)，PN 結(jié)中儲(chǔ)存的電荷量結(jié)中儲(chǔ)存的電荷量將隨之發(fā)生變化，使將隨之發(fā)生變化，使PN結(jié)具有電容效應(yīng)。結(jié)具有電容效應(yīng)。電容效應(yīng)包括兩部分電容效應(yīng)

13、包括兩部分勢(shì)壘電容勢(shì)壘電容擴(kuò)散電容擴(kuò)散電容1. 勢(shì)壘電容勢(shì)壘電容Cb是由是由 PN 結(jié)的空間電荷區(qū)變化形成的。結(jié)的空間電荷區(qū)變化形成的。(a) PN (a) PN 結(jié)加正向電壓結(jié)加正向電壓（b) PN 結(jié)加反向電壓結(jié)加反向電壓 N空間空間電荷區(qū)電荷區(qū)PVRI+UN空間空間電荷區(qū)電荷區(qū)PRI+ UV空間電荷區(qū)的正負(fù)離子數(shù)目發(fā)生變化，如同電容的空間電荷區(qū)的正負(fù)離子數(shù)目發(fā)生變化，如同電容的放電和充電過(guò)程。放電和充電過(guò)程。勢(shì)壘電容的大小可用下式表示：勢(shì)壘電容的大小可用下式表示：lSUQC ddb由于由于 PN 結(jié)結(jié) 寬度寬度 l 隨外加隨外加電壓電壓 u 而變化，因此勢(shì)壘電容而變化，因此勢(shì)壘電容 Cb

14、不是一個(gè)常數(shù)。其不是一個(gè)常數(shù)。其 Cb = f (U) 曲線如圖示。曲線如圖示。 ：半導(dǎo)體材料的介電比系數(shù)；：半導(dǎo)體材料的介電比系數(shù)；S S ：結(jié)面積；：結(jié)面積；l l ：耗盡層寬度。：耗盡層寬度。OuCb圖圖 1.1.11b)2. 擴(kuò)散電容擴(kuò)散電容 Cd Q是由多數(shù)載流子在擴(kuò)散過(guò)程中積累而引起的。是由多數(shù)載流子在擴(kuò)散過(guò)程中積累而引起的。在某個(gè)正向電壓下，在某個(gè)正向電壓下，P 區(qū)中的電子濃度區(qū)中的電子濃度 np(或或 N 區(qū)的空穴濃度區(qū)的空穴濃度 pn)分布曲線如圖中曲線分布曲線如圖中曲線 1 所示。所示。x = 0 處為處為 P 與與 耗耗盡層的交界處盡層的交界處當(dāng)電壓加大，當(dāng)電壓加大，np

15、 (或或 pn)會(huì)升高，會(huì)升高，如曲線如曲線 2 所示所示(反之濃度會(huì)降低反之濃度會(huì)降低)。OxnPQ12 Q當(dāng)加反向電壓時(shí)，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)被削弱，當(dāng)加反向電壓時(shí)，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)被削弱，擴(kuò)散電容的作用可忽略。擴(kuò)散電容的作用可忽略。 Q正向電壓變化時(shí)，變化載流子積累正向電壓變化時(shí)，變化載流子積累電荷量發(fā)生變化，相當(dāng)于電容器充電和電荷量發(fā)生變化，相當(dāng)于電容器充電和放電的過(guò)程放電的過(guò)程 擴(kuò)散電容效應(yīng)。擴(kuò)散電容效應(yīng)。圖圖 1.1.12PNPN 結(jié)結(jié)綜上所述：綜上所述：PN 結(jié)總的結(jié)電容結(jié)總的結(jié)電容 Cj 包括勢(shì)壘電容包括勢(shì)壘電容 Cb 和擴(kuò)散電和擴(kuò)散電容容 Cd 兩部分。兩部分。Cb 和和 Cd 值都很小，通常為

16、幾個(gè)皮法值都很小，通常為幾個(gè)皮法 幾十皮法，幾十皮法， 有些結(jié)面積大的二極管可達(dá)幾百皮法。有些結(jié)面積大的二極管可達(dá)幾百皮法。當(dāng)反向偏置時(shí)，勢(shì)壘電容起主要作用，可以認(rèn)為當(dāng)反向偏置時(shí)，勢(shì)壘電容起主要作用，可以認(rèn)為 Cj Cb。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)二極管正向偏置時(shí)，擴(kuò)散電容起主要一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)二極管正向偏置時(shí)，擴(kuò)散電容起主要作用，即可以認(rèn)為作用，即可以認(rèn)為 Cj Cd；在信號(hào)頻率較高時(shí)，須考慮結(jié)電容的作用。在信號(hào)頻率較高時(shí)，須考慮結(jié)電容的作用。 1.2 半導(dǎo)體二極管在在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分有點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型二極管按結(jié)構(gòu)分有點(diǎn)接

17、觸型、面接觸型和平面型圖圖1.2.11.2.1二極管的幾種外形二極管的幾種外形半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 二極管二極管 = PN結(jié)結(jié) + 管殼管殼 + 引線引線NP構(gòu)造構(gòu)造符號(hào)符號(hào)陽(yáng)極陽(yáng)極+陰極陰極- 二極管按結(jié)構(gòu)分三大類：二極管按結(jié)構(gòu)分三大類：(1) 點(diǎn)接觸型二極管點(diǎn)接觸型二極管 PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。N型 鍺正 極 引 線負(fù) 極 引 線外 殼金 屬 觸 絲(3) 平面型二極管平面型二極管 用于集成電路制造工藝中。PN 結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開(kāi)關(guān)電路中。(2) 面接觸型二極管面接觸型二極管 PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。SiO2正 極 引 線負(fù) 極

18、引 線N型 硅P型 硅負(fù) 極 引 線正 極 引 線N型 硅P型 硅鋁 合 金 小 球底 座半導(dǎo)體二極管的型號(hào)半導(dǎo)體二極管的型號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：2AP9用數(shù)字代表同類器件的不同規(guī)格。用數(shù)字代表同類器件的不同規(guī)格。代表器件的類型，代表器件的類型，P為普通管，為普通管，Z為整流管，為整流管，K為開(kāi)關(guān)管。為開(kāi)關(guān)管。代表器件的材料，代表器件的材料，A為為N型型Ge，B為為P型型Ge， C為為N型型Si， D為為P型型Si。2代表二極管，代表二極管，3代表三極管。代表三極管。 1.2.2二極管的伏安特性二極管的伏安特性二極管的伏安特性曲線可用

19、下式表示二極管的伏安特性曲線可用下式表示0 D/V0.2 0.4 0.6 0.8 10 20 30 405101520 10 20 30 40iD/ AiD/mA死區(qū)死區(qū)VthVBR硅二極管硅二極管2CP102CP10的伏安特性的伏安特性+iDvD-R正向特正向特性性反向特反向特性性反向擊穿反向擊穿特性特性開(kāi)啟電壓：開(kāi)啟電壓：0.5V導(dǎo)通電壓：導(dǎo)通電壓：0.7) 1e(STUuIi一、伏安特性一、伏安特性0 D/V0.2 0.4 0.6 20 40 605101520 10 20 30 40iD/ AiD/mAVthVBR鍺二極管鍺二極管2AP152AP15的伏安特性的伏安特性UonU(BR)

20、開(kāi)啟電壓：開(kāi)啟電壓：0.1V導(dǎo)通電壓：導(dǎo)通電壓：0.2V二、溫度對(duì)二極管伏安特性的影響二、溫度對(duì)二極管伏安特性的影響在環(huán)境溫度升高時(shí)，二極管的正向特性將左移，反在環(huán)境溫度升高時(shí)，二極管的正向特性將左移，反向特性將下移。向特性將下移。二極管的特性對(duì)溫度很敏感，具有負(fù)溫度系數(shù)。二極管的特性對(duì)溫度很敏感，具有負(fù)溫度系數(shù)。 50I / mAU / V0.20.4 25510150.010.020溫度增加溫度增加半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片二二. 二極管的模型及近似分析計(jì)算二極管的模型及近似分析計(jì)算例：例：IR10VE1k) 1(eTSUuIiD非線性器件非線性器件iu0iuRLC線

21、性器件線性器件Riu 二極管的模型二極管的模型iuDU+-uiDUDU串聯(lián)電壓源模型串聯(lián)電壓源模型DUu DUu U D 二極管的導(dǎo)通壓降。硅管二極管的導(dǎo)通壓降。硅管 0.7V；鍺管；鍺管 0.3V。理想二極管模型理想二極管模型ui正偏正偏反偏反偏-+iu導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降二極管的二極管的VA特性特性-+iuiu0二極管的近似分析計(jì)算二極管的近似分析計(jì)算IR10VE1kIR10VE1k例：例：串聯(lián)電壓源模型串聯(lián)電壓源模型mA3 . 9K1V)7 . 010(I測(cè)量值測(cè)量值 9.32mA相對(duì)誤差相對(duì)誤差00002 . 010032. 99.332. 9理想二極管模型理想二極管模型RI10VE1km

22、A10K1V10I相對(duì)誤差相對(duì)誤差0000710032. 932. 9100.7V例：二極管構(gòu)成的限幅電路如圖所示，例：二極管構(gòu)成的限幅電路如圖所示，R1k，UREF=2V，輸入信號(hào)為，輸入信號(hào)為ui。 (1)假設(shè)假設(shè) ui為為4V的直流信號(hào)，分別采用理想二極管模型的直流信號(hào)，分別采用理想二極管模型、理想二極管串聯(lián)電壓源模型計(jì)算電流、理想二極管串聯(lián)電壓源模型計(jì)算電流I和輸出電壓和輸出電壓uo+-+UIuREFRiuO解：（解：（1采用理想模型分析。采用理想模型分析。 采用理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析。采用理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析。mA2k12VV4REFiRUuIV2REFoUumA31k

23、1V702VV4DREFi.RUUuI2.7V0.7VV2DREFoUUu（2如果如果ui為幅度為幅度4V的交流三角波，波形如圖的交流三角波，波形如圖b所所示，分別采用理想二極管模型和理想二極管串聯(lián)電壓源模示，分別采用理想二極管模型和理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析電路并畫(huà)出相應(yīng)的輸出電壓波形。型分析電路并畫(huà)出相應(yīng)的輸出電壓波形。+-+UIuREFRiuO解：解：采用理想二極管采用理想二極管模型分析。波形如圖所示。模型分析。波形如圖所示。0-4V4Vuit2V2Vuot02.7Vuot0-4V4Vuit2.7V 采用理想二極管串聯(lián)采用理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析，波形電壓源模型分析，波形如圖所示。

24、如圖所示。+-+UIuREFRiuO二極管：死區(qū)電壓二極管：死區(qū)電壓=0 .5V，正向壓降，正向壓降 0.7V(硅二極管硅二極管) 理想二極管：死區(qū)電壓理想二極管：死區(qū)電壓=0 ，正向壓降，正向壓降=0 RLuiuOuiuott二極管半波整流二極管半波整流電路如圖所示，已知電路如圖所示，已知uiui5sint (V)5sint (V)，二極管，二極管導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓UDUD0.7V0.7V。試畫(huà)出。試畫(huà)出uiui與與uOuO的波形，并的波形，并標(biāo)出幅值。標(biāo)出幅值。 二極管基本應(yīng)用Va、Vb有一個(gè)是低電平0V）：VO為低電平Va、Vb為高電平5V）：VO為高電平所以所以 F=AB開(kāi)關(guān)電路：RD1

25、D2VoVaVbVa (A)Vb (B)VO (F)D1D25V三三. 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù) (1) 最大整流電流IF二極管長(zhǎng)期連續(xù)工二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)，允許通過(guò)二作時(shí)，允許通過(guò)二極管的最大整流極管的最大整流電流的平均值。電流的平均值。(2) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓UBR 二極管反向電流急劇增加時(shí)對(duì)應(yīng)的反向電壓值稱為反向擊穿電壓UBR。 (3) 反向電流IR 在室溫下，在規(guī)定的反向電壓下的反向電流值。硅二極管的反向電流一般在納安(nA)級(jí)；鍺二極管在微安(A)級(jí)。當(dāng)穩(wěn)壓二極管工作在當(dāng)穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿狀態(tài)下反向擊穿狀態(tài)下,工作工作電流電流IZ在在Izmax和和Izmin之

26、間變化時(shí)之間變化時(shí),其其兩端電壓近似為常數(shù)兩端電壓近似為常數(shù)穩(wěn)定穩(wěn)定電壓電壓四、穩(wěn)壓二極管四、穩(wěn)壓二極管 穩(wěn)壓二極管是應(yīng)用在反向擊穿區(qū)的特殊二極管+-DZiuUZIUIzminIzmax正向同正向同二極管二極管反偏電壓反偏電壓UZ 反向擊穿反向擊穿UZ限流電阻限流電阻 穩(wěn)壓二極管的主要 參數(shù) (1) 穩(wěn)定電壓UZ (2) 動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻rZ 在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流IZ下，所對(duì)應(yīng)的反向工作電壓。 rZ =U /I rZ愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。 (3) 最小穩(wěn)定工作 電流IZmin 保證穩(wěn)壓管擊穿所對(duì)應(yīng)的電流，若IZIZmin則不能穩(wěn)壓。 (4) 最大穩(wěn)定工作電流IZmax 超過(guò)Izmax穩(wěn)壓管會(huì)因功耗過(guò)大而燒壞。iuUZIUIzminIzmax例：穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用例：穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用RLuiuORDZiiziLUZ穩(wěn)壓二極管技術(shù)數(shù)據(jù)為：穩(wěn)壓值穩(wěn)壓二極管技術(shù)數(shù)據(jù)為：穩(wěn)壓值UZW=10V，Izmax=12mA，Izmin=2mA，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻RL