北京航空航天大學《電子電路i》第一章

1、1.2.3 PN結的反向擊穿特性與高穩(wěn)定性埋層齊納穩(wěn)壓管10/4/20221精選PPT Izmin為穩(wěn)壓管DZ的最小允許電流，Izmax為最大允許電流，輸入電壓vI在VIminVImax變化時，要使DZ正常工作，則限流電阻R必須滿足下列關系： 在VImax和Ilmin時，IZ應不超過最大允許電流Izmax： 在VImin和Ilmax時，IZ應不低于最小允許電流Izmin：10/4/20222精選PPT穩(wěn)壓二極管UIIZminIZmaxUZIZ穩(wěn)壓誤差曲線越陡，電壓越穩(wěn)定。+-UZ動態(tài)電阻：rz越小，穩(wěn)壓性能越好。10/4/20223精選PPT齊納擊穿與雪崩擊穿：齊納擊穿：摻雜濃度很高（例如ND

2、=NA=1018/cm3）的PN結 很薄，例如寬度只有0.04m，只要對PN結加上 不大的反向電壓，就可以產(chǎn)生很強的電場，例如 反壓4V，場強可達106V/cm。強電場可直接破壞 共價鍵，產(chǎn)生自由電子和空穴，反向電流劇增。 齊納擊穿電壓較低。雪崩擊穿：摻雜濃度較低的PN結較厚，在較大的反向電壓時 形成漂移電流的少子在耗盡區(qū)內(nèi)獲得更大的加速， 動能越來越大，足以撞擊出耗盡區(qū)內(nèi)原子的共價鍵 電子，產(chǎn)生自由電子和空穴，新生電子又撞擊出其 他自由電子，反向電流劇增。 雪崩擊穿電壓較高（6V)。10/4/20224精選PPT埋層齊納擊穿穩(wěn)壓管：齊納管被掩埋在頂層硅晶體下面，噪聲很小，溫度穩(wěn)定性很高10/

3、4/20225精選PPT（5）最大允許功耗穩(wěn)壓二極管的參數(shù):（1）穩(wěn)定電壓 VZ（2）電壓溫度系數(shù) U（%/） 穩(wěn)壓值受溫度變化影響的的系數(shù)。（3）動態(tài)電阻（4）穩(wěn)定電流IZ、最大、最小穩(wěn)定電流Izmax、Izmin。10/4/20226精選PPT1.2.4 PN結的結電容特性與變?nèi)荻O管PN結電容CJ包括勢壘電容CT和擴散電容CD 即：CJ=CTCD1.2.4.1 勢壘電容CT 反偏電壓變化引起耗盡區(qū)厚度變化，從而引起PN結中的電荷量變化，這種電容效應稱為勢壘電容。式中：CT 表示勢壘電容數(shù)值； Q 表示PN結的電荷量； vD 表示二極管的偏置電壓10/4/20227精選PPT突變結CT與反

4、偏電壓的關系式：(n=0.5)式中：CT(0) 表示vD=0時 的勢壘電容。 V 表示接觸電位差10/4/20228精選PPT1.2.4.2 擴散電容CD PN結正偏時，載流子在擴散過程中存在電荷積累，正偏電壓大，積累電荷多，反之積累電荷少，這種電容效應稱為擴散電容。式中：表示非平衡載流子的平均壽命。10/4/20229精選PPT1.2.5 PN結的溫度特性1. PN結正向電壓的溫度系數(shù) vD保持二極管正向電流不變，溫度變化1所引起的vD 變化 vD-(1.92.5)mV/2. PN結的反向飽和電流隨溫度按指數(shù)規(guī)律變化不論是硅管還是鍺管，反向電流大約隨溫度每變化10而變化一倍。鍺管的IS（T0

5、）要比硅管大36個數(shù)量級10/4/202210精選PPT1.2.6 二極管的主要常數(shù)1. 最大整流電流 IF二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。2. 反向擊穿電壓VBR二極管反向擊穿時的電壓值。擊穿時反向電流劇增，二極管的單向導電性被破壞，甚至過熱而燒壞。手冊上給出的最高反向工作電壓VR一般是VBR的一半。3. 反向電流 IR指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流值。稍大于反向飽和電流 IS 。10/4/202211精選PPT4. 最高工作頻率fM由PN結電容決定的參數(shù)，二極管的工作頻率高到一定的程度，CJ對PN結起的旁路作用不容忽略，工作頻率超過fM，二極管的單向導電性能變壞

6、。勢壘電容和擴散電容的綜合效應rd10/4/202212精選PPT實際二極管的照片1：10/4/202213精選PPT實際二極管的照片2：10/4/202214精選PPT實際二極管的照片3：10/4/202215精選PPTRLuiuouiuott二極管的應用舉例1：二極管半波整流10/4/202216精選PPT二極管的應用舉例2：tttuiuRuoRRLuiuRuo10/4/202217精選PPT課堂例題例題10/4/202218精選PPT負載電阻：要求：當輸入電壓由正常值發(fā)生20%波動時，負載電壓基本不變。穩(wěn)壓二極管的應用舉例：穩(wěn)壓管的技術參數(shù):解：令輸入電壓達到上限時，流過穩(wěn)壓管的電流為I

7、zmax 。求：電阻R和輸入電壓 ui 的正常值。 方程 1uoiZDZRiLiuiRL10/4/202219精選PPT令輸入電壓降到下限時，流過穩(wěn)壓管的電流為Izmin 。 方程 2uoiZDZRiLiuiRL聯(lián)立方程1、2，可解得：10/4/202220精選PPT10/4/202221精選PPT隨堂小測試（5min）PN結的形成？（畫示意圖）二極管的正向伏安特性V-I，圖？表達式？二極管的交流小信號模型（微變等效電路）？寫在紙片上，課間由學委收集交上。寫上學號。10/4/202222精選PPTPN結的形成：擴散-（ P型區(qū)到N型區(qū)的過渡帶，濃度差）復合（空間電荷區(qū)）內(nèi)建電場（接觸電位差）漂

8、移-（內(nèi)建電場作用）動態(tài)平衡（擴散-漂移）10/4/202223精選PPTP型半導體區(qū)N型半導體區(qū)+擴散運動內(nèi)建電場E漂移運動擴散的結果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬內(nèi)電場越強，就使漂移運動越強，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。空間電荷區(qū)，也稱耗盡層。所以擴散和漂移這一對相反的運動最終達到平衡，相當于兩個區(qū)之間沒有電荷運動，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。10/4/202224精選PPT2. 二極管的正向伏安特性V-I？圖？表達式？10/4/202225精選PPT采用恒壓降模型：3. 二極管的交流小信號模型（微變等效電路）？10/4/202226精選PPT問題：求iD？直流分量交流分量直流電路交流電路直流等效電路交流等效電路二極管恒壓降模型二極管交流等效模型疊加原理結論：先直后交！先靜后動！非線性器件線性化！等效模型VD=V-IDR10/4/