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(hào)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(hào)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(hào)二極管=PN結(jié)+引線+管殼。類型：點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型(1)點(diǎn)接觸型—(1)點(diǎn)接觸型1、結(jié)構(gòu)類型點(diǎn)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(hào)檢波等(3)平面型(3)平面型—(2)面接觸型—(2)面接觸型2、符號(hào)新符號(hào)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(shí)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(jiǎn)化模型分析

1.V-I特性簡(jiǎn)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(shí)VD＝0截止時(shí)IS＝0導(dǎo)通時(shí)VD＝Vth截止時(shí)IS＝0導(dǎo)通時(shí)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(jiǎn)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(dòng)態(tài)信號(hào)作用時(shí)，則可將二極管等效為一個(gè)電阻，稱為動(dòng)態(tài)電阻，也就是微變等效電路。vs=0時(shí)直流電源作用小信號(hào)作用靜態(tài)電流2.

小信號(hào)模型“模型分析法”分析過程：(1)根據(jù)對(duì)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(shí)值反向飽和電流IR：即IS，硅(A)級(jí)；鍺(幾十A)級(jí)最高工作頻率fM：因PN結(jié)有電容效應(yīng)結(jié)電容Cd為擴(kuò)散電容（CD）與勢(shì)壘電容（CB）之和。TRR：反向恢復(fù)時(shí)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(hù)、調(diào)壓）符號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件，常用于光的測(cè)量，或做光電池。圖A國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(hào)的序號(hào)用字母表示同一型號(hào)中的不同規(guī)格電極數(shù)目六、型號(hào)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(hào)表示用途的類型用數(shù)字表示PN結(jié)數(shù)目EIA注冊(cè)標(biāo)志EIA登記順序號(hào)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(cè)登記多該器件位在EIA數(shù)登記的字順序號(hào)（無）同一A

型號(hào)B

器件的C

不同D

檔別美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）二極管型號(hào)命名規(guī)則與意義該型號(hào)命名方法規(guī)定的比較早，又未做過改進(jìn)，型號(hào)表達(dá)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(cè)獲取。例如，1N4739A型號(hào)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(cè)登記，登記順序號(hào)為4739，是同一型號(hào)器件的A檔。查閱該器件數(shù)據(jù)手冊(cè)可知，1N4739A是9.1V穩(wěn)壓管，A檔（±5%誤差，沒有時(shí)表示±10%誤差）。國(guó)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(hào)(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(hào)vI>0vI<0當(dāng)vi<0(負(fù)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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，D1導(dǎo)通，vo=VREF1+0.7V。反之，當(dāng)vi≤VREF1+0.7V時(shí)，D1截止。對(duì)于D2（陽極電位為?VREF2，陰極電位為vi）有:當(dāng)vi<?VREF2?0.7V時(shí)，D2導(dǎo)通；反之，當(dāng)vi≥?VREF2?0.7V時(shí)，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(gè)共陽極或共陰極二極管都承受正向壓降，但大小不同時(shí)，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