ch2-2半導(dǎo)體二極管

2.3半導(dǎo)體二極管一、結(jié)構(gòu)類型和符號二、伏安特性三、二極管等效電路四、主要參數(shù)五、特殊二極管六、型號命名規(guī)則七、典型應(yīng)用半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片一、結(jié)構(gòu)類型和符號二極管=PN結(jié)+引線+管殼。類型：點接觸型、面接觸型和平面型(1)點接觸型—(1)點接觸型1、結(jié)構(gòu)類型點接觸型：結(jié)面積小，結(jié)電容小故結(jié)允許的電流小最高工作頻率高用途：開關(guān)、小信號檢波等(3)平面型(3)平面型—(2)面接觸型—(2)面接觸型2、符號新符號陽極陰極D1面接觸型：結(jié)面積大，結(jié)電容大故結(jié)允許的電流大最高工作頻率低用途：大電流整流等平面型：結(jié)面積可小、可大小的工作頻率高大的結(jié)允許的電流大用途：小電流整流1)正向(V>0)存在死區(qū)電壓硅：Vth=0.5V鍺：Vth=0.1V

2)反向(V<0)存在擊穿電壓VBR實際硅Vth=0.5~0.8V左右，Is約1μA

鍺Vth=0.2~0.3V左右，Is約幾十μA

二、伏安特性IS:反向飽和電流VT=kT/q

:溫度的電壓當(dāng)量室溫（T=300K）下，VT=26mV從二極管的伏安特性可以反映出：

1.單向?qū)щ娦?.

伏安特性受溫度影響T（℃）↑→在電流不變情況下管壓降v↓→反向飽和電流IS↑，V(BR)↓T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移三、二極管的簡化模型分析

1.V-I特性簡化模型理想二極管近似分析中最常用理想開關(guān)導(dǎo)通時VD＝0截止時IS＝0導(dǎo)通時VD＝Vth截止時IS＝0導(dǎo)通時i與v成線性關(guān)系應(yīng)根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路！三、二極管的簡化模型分析Q越高，rd越小。

當(dāng)二極管在靜態(tài)基礎(chǔ)上有一動態(tài)信號作用時，則可將二極管等效為一個電阻，稱為動態(tài)電阻，也就是微變等效電路。vs=0時直流電源作用小信號作用靜態(tài)電流2.

小信號模型“模型分析法”分析過程：(1)根據(jù)對分析精度的要求，選擇適合的線性化模型

(如理想二極管模型、恒壓降模型)。(2)在電路中斷開D，確定其陽極和陰極電位，再根據(jù)選定的線性化模型判斷二極管工作狀態(tài)（導(dǎo)通或截止，電壓和電流）。(3)根據(jù)D的工作狀態(tài)分析電路的其他電量。四、二極管的主要參數(shù)最大整流電流IF：最大平均值最大反向工作電壓VR：最大瞬時值反向飽和電流IR：即IS，硅(A)級；鍺(幾十A)級最高工作頻率fM：因PN結(jié)有電容效應(yīng)結(jié)電容Cd為擴散電容（CD）與勢壘電容（CB）之和。TRR：反向恢復(fù)時間（正偏→反偏）五、特殊二極管1、穩(wěn)壓二極管

（一）工作條件：（反向擊穿區(qū)）

反偏電壓+限流電阻（保護、調(diào)壓）符號問題：正偏特性？（二）主要參數(shù)（1N4739）

(1)VZ——穩(wěn)定電壓

(2)IZ——穩(wěn)定工作電流

IZmin~IZmax

(3)PZM

——最大耗散功率取決于PN結(jié)的面積和散熱等條件，超過則熱擊穿

PZM=VZIZmax圖B圖A將電信號轉(zhuǎn)換為光信號的器件，常用于顯示，或做光纖傳輸中的光發(fā)射端。圖B3、發(fā)光二極管

2、光電二極管（LED）將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的器件，常用于光的測量，或做光電池。圖A國家標準對半導(dǎo)體三極管的命名如下:2

C

Z

52A

第二位：AN型鍺材料、BP型鍺材料

CN型硅材料、DP型硅材料第三位：P普通管、W穩(wěn)壓管、

Z整流管、K開關(guān)管……用字母表示材料和極性用字母表示器件的種類用數(shù)字表示同種器件型號的序號用字母表示同一型號中的不同規(guī)格電極數(shù)目六、型號命名規(guī)則略.詳見附錄(ED4,Page44)第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用符號表示用途的類型用數(shù)字表示PN結(jié)數(shù)目EIA注冊標志EIA登記順序號用字母表示器件分檔JAN

軍用品（無）非軍用品1

二極管N

該器件已在EIA注冊登記多該器件位在EIA數(shù)登記的字順序號（無）同一A

型號B

器件的C

不同D

檔別美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）二極管型號命名規(guī)則與意義該型號命名方法規(guī)定的比較早，又未做過改進，型號表達的內(nèi)容很不完備(無材料、極性、特性和類型等信息），只能查閱器件數(shù)據(jù)手冊獲取。例如，1N4739A型號命名中包括四部分1—N—4739—A，表示非軍用品二極管，已在EIA注冊登記，登記順序號為4739，是同一型號器件的A檔。查閱該器件數(shù)據(jù)手冊可知，1N4739A是9.1V穩(wěn)壓管，A檔（±5%誤差，沒有時表示±10%誤差）。國外：1NXXXX

例：1N4xxx七、典型應(yīng)用普通二極管典型應(yīng)用：（1）整流(P78:圖3.4.8)（2）限幅(P80:圖3.4.10)（3）邏輯

(P81:圖3.4.11與邏輯)穩(wěn)壓二極管典型應(yīng)用：

穩(wěn)壓

(P87:圖3.5.2)應(yīng)用舉例（1）整流（2）限幅（3）邏輯(1)整流半波整流電路(b)正弦輸入信號(a)電路假設(shè)

Vth<<Vim,使用理想二極管模型(c)等效電路

vI>0vI>0斷開D當(dāng)vi>0(正半周)，則v+>v?,D導(dǎo)通，相當(dāng)于開關(guān)閉合（VD=0）。因此，vo=vi，即vi正半周得以輸出.其陽極電位v+=vi

陰極電位v?=

0(c)等效電路

vI>0(d)等效電路vI<0(e)整流輸出信號vI>0vI<0當(dāng)vi<0(負半周)，則v+<v?,D截止，相當(dāng)于開關(guān)斷開（ID=0）。斷開D，v+=viv?=

0vo=0(2)單向限幅電路

斷開D，其陽極電位v+

=vi，陰極電位v?

=VREF。根據(jù)恒壓降模型，當(dāng)v+?v?>Vth時，D導(dǎo)通，且VD=

Vth，反之截止（ID=

0）。代入有，當(dāng)vi?VREF>0.7V，即vi>VREF+0.7V時，D導(dǎo)通，VD=

0.7V，則vo=VREF+VD=VREF+0.7V。由于vi幅值可大可小，采用恒壓降模型加以分析。設(shè)Vth=0.7V.當(dāng)vi≤VREF+0.7V時，D截止，ID=

0，則vo=vi。

雙向限幅電路

恒壓降模型

Von=0.7VD1的工作狀態(tài)同上，當(dāng)vi>VREF1+0.7V時，D1導(dǎo)通，vo=VREF1+0.7V。反之，當(dāng)vi≤VREF1+0.7V時，D1截止。對于D2（陽極電位為?VREF2，陰極電位為vi）有:當(dāng)vi<?VREF2?0.7V時，D2導(dǎo)通；反之，當(dāng)vi≥?VREF2?0.7V時，D2截止。(3)“與”邏輯電路

理想二極管模型VA

VB

D1

D2

VY

0V 0V 導(dǎo)通 導(dǎo)通 0V 0V 5V 導(dǎo)通 截止 0V 5V 0V 截止 導(dǎo)通 0V 5V 5V 截止 截止 5V D1和D2的陽極接在一起（共陽極接法），故其陽極電位相同，等于VCC；D1和D2的陰極電位分別為VA和VB5V優(yōu)先導(dǎo)通問題

當(dāng)兩個共陽極或共陰極二極管都承受正向壓降，但大小不同時，正向壓降高的二極管優(yōu)先導(dǎo)通。D1和D2屬于共陽極接法，陽極電位均為10V，其陰極電位分別為0V和?6V，則D1的正向壓降為10V，D2的正向壓降為16V。因此，D2優(yōu)先導(dǎo)通，Vo=?6V，致使D1截止（陽極電位為?6V，陰極電位為