二極管及其放大電路

二極管及其放大電路第1頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5半導(dǎo)體二極管一、二極管的結(jié)構(gòu)

二極管=PN結(jié)+管殼+引線NP結(jié)構(gòu)符號(hào)陰極－陽(yáng)極+二、二極管的伏－安特性三、二極管的主要參數(shù)分類型號(hào)四、二極管的等效模型和應(yīng)用電路第2頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5二極管分類（按管芯結(jié)構(gòu)）1.點(diǎn)接觸型二極管N型鍺正極引線負(fù)極引線外殼金屬觸絲PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，只允許通過(guò)較小電流（不超過(guò)幾十毫安）用于檢波和變頻等高頻小電流電路。eg.鍺1N34A2.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，用于開關(guān)、脈沖和高頻電路中。3.面接觸型二極管PN結(jié)面積大，允許通過(guò)較大電流（幾到幾十安）用于工頻大電流整流電路第3頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5二極管的型號(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：2AP9用數(shù)字代表同類器件的不同規(guī)格。器件的類型，P為普通管，Z為整流管，K為開關(guān)管器件的材料，A為N型Ge，B為P型Ge，C為N型Si，D為P型Si。2代表二極管，3代表三極管。第4頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5二極管的伏－安特性硅：0.5V1.正向特性導(dǎo)通壓降反向飽和電流2.反向特性死區(qū)電壓擊穿電壓VBR實(shí)驗(yàn)曲線uEiVmAuEiVuA鍺硅：(0.6~0.8)V鍺：0.1V鍺：(0.1~0.3V)第5頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5二極管的主要參數(shù)1.最大整流電流IF：2.反向擊穿電壓VBR和最高反向工作電壓VRM

：3.反向電流IR：室溫下，在規(guī)定的反向電壓下的反向電流值。硅二極管一般在納安(nA)級(jí)；鍺二極管在微安(A)級(jí)。二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)，允許通過(guò)二極管的最大正向電流的平均值。二極管反向電流急劇增加時(shí)對(duì)應(yīng)的反向電壓值，反向擊穿時(shí)的電壓值。極間電容Cd、反向恢復(fù)時(shí)間TRR等4.最高工作頻率fM：第6頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5二極管基本電路及分析方法一、**簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析法二、二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析法（簡(jiǎn)單有效、工程近似）二極管基于V—I特性的模型模型分析法應(yīng)用舉例整流電路靜態(tài)工作情況分析限幅電路開關(guān)電路低電壓穩(wěn)壓電路小信號(hào)工作情況分析第7頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5圖解分析法應(yīng)用場(chǎng)合：電路中非線性器件的特性曲線已知例1電路以及二極管伏—安特性曲線如圖，已知電源VDD和電阻R，求二極管兩端電壓vD和流過(guò)二極管的電流iD。復(fù)雜、局限性DRiD+－vDQ：工作點(diǎn)第8頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5二極管簡(jiǎn)化模型1+－1．理想模型+－反偏：+－正偏：+－二極管電源電壓遠(yuǎn)大于二極管的正向管壓降第9頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5二極管簡(jiǎn)化模型2+－2．恒壓降模型（ID≥1mA）+－3．折線模型+－1mA0.7V1mA0.7V第10頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5二極管簡(jiǎn)化模型34．小信號(hào)模型+－△vD+－△iD△vD△iD第11頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5二極管簡(jiǎn)化模型45．PN結(jié)高頻電路模型(康華光五版P77)高頻或開關(guān)狀態(tài)運(yùn)用rs：半導(dǎo)體體電阻rd：結(jié)電阻CD：擴(kuò)散電容CB：勢(shì)壘電容Cd：結(jié)電容，包括勢(shì)壘電容與擴(kuò)散電容的總效果PN結(jié)正向偏置：rd

阻值較??；Cd主要取決于擴(kuò)散電容PN結(jié)反向偏置：rd

阻值很大；Cd主要取決于勢(shì)壘電容第12頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5整流電路例2二極管基本電路如圖所示，已知vs為正弦波。試?yán)枚O管理想模型，定性地繪出vo的波形。半波整流電路第13頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5靜態(tài)工作情況分析例3設(shè)簡(jiǎn)單硅二極管基本電路及習(xí)慣畫法如圖所示，R=10kΩ。對(duì)于下列兩種情況，求電路的ID和VD的值：（1）VDD=10V；（2）VDD=1V第14頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5限幅電路例4一限幅電路如圖所示，R=1kΩ，VREF=3V，二極管為硅二極管。分別用理想模型和恒壓降模型：（1）求解vI=0V、4V、6V時(shí)相應(yīng)的輸出電壓vO之值；（2）繪出當(dāng)vI=6sinωt（V）相應(yīng)的輸出電壓波形第15頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5開關(guān)電路例5二極管電路如圖所示，利用二極管理想模型求解:當(dāng)vI1和vI2為0V或5V時(shí)，求vI1和vI2的值不同組合情況下，輸出電壓vo的值。開關(guān)電路習(xí)慣畫法開關(guān)電路理想模型VCC第16頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5低電壓穩(wěn)壓電路例6低電壓穩(wěn)壓電路如圖所示，利用二極管的正向壓降特性，合理選取電路參數(shù)，對(duì)于硅二極管可以獲得輸出電壓vO（=VD）近似等于0.7V，若采用幾只二極管串聯(lián)，則可獲得1V以上的輸出電壓。第17頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5小信號(hào)工作情況分析例7如圖所示二極管電路中，VDD=5V，R=5kΩ，，恒壓降模型的VD=0.7V，vs=0.1sinωt

（V）：（1）求輸出電壓vO的交流量和總量；（2）繪出vO的波形直流通路交流通路第18頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5穩(wěn)壓管（齊納二極管）面結(jié)型硅半導(dǎo)體二極管穩(wěn)定電壓為反向擊穿（齊納）電壓VZ代表符號(hào)、V-I特性、反向擊穿時(shí)的模型主要參數(shù)：VZ、IZ（min）、IZ（max）、rZ、PZM、α并聯(lián)式穩(wěn)壓電路應(yīng)用舉例－VZ0特殊二極管1代表符號(hào)iD/mAvD/V0－IZTQ－VZ－IZ(min)－IZ(max)第19頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5特殊二極管2(了解)變?nèi)荻O管(varicap)結(jié)電容隨外加反向電壓的增加而減小符號(hào)(P89圖3.5.5a)結(jié)電容與電壓的關(guān)系曲線(P89圖3.5.5b)肖特基二極管(SBD)金屬-半導(dǎo)體結(jié)二極管(表面勢(shì)壘二極管)符號(hào)(陽(yáng)極連接金屬、陰極連接N型半導(dǎo)體)正向V-I特性(P89圖3.5.6)多子導(dǎo)電，電容效應(yīng)?。癸柡停?，工作速度快正向?qū)ㄩT坎電壓和正向壓降都比PN結(jié)二極管小反向擊穿電壓較小，反向漏電流比PN結(jié)二極管大光電子器件光電二極管：反向電流與照度成正比，光電轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管：電子與空穴復(fù)合，顯示器件、電光轉(zhuǎn)換激光二極管（半導(dǎo)體激光器）：發(fā)射帶寬極窄的同調(diào)光(coherentlight)第20頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5并聯(lián)式穩(wěn)壓電路例8穩(wěn)壓電路如圖所示，設(shè)R=180Ω，VI=10V，RL=1kΩ，穩(wěn)壓管的VZ=6.8V，IZT=10mA，r

ZT=20Ω，IZ（min）=5mA。試分析當(dāng)VI出現(xiàn)±1V的變化時(shí)，VO的變化是多少？第21頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5穩(wěn)壓管應(yīng)用舉例1例9設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，作為車載收音機(jī)的供電電源。已知收音機(jī)直流電源為9V，音量最大時(shí)應(yīng)供給功率0.5W。汽車上的供電電源在12~13.6V之間波動(dòng)。要求選用合適的穩(wěn)壓管（IZ（min）、IZ（max）、VZ、PZM），以及合適的限流電阻（阻值、額定功率）第22頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5穩(wěn)壓管應(yīng)用舉例2例2.2.1如圖所示穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓VZ=6V，最小穩(wěn)定電流IZ（min）=5mA，最大穩(wěn)定電流IZ（max）=25mA，負(fù)載電阻RL=600Ω，求限流電阻R的取值范圍。第23頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5常見(jiàn)二極管外形第24頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5晶體二極管(貓須)第25頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5TypesofsemiconductordiodeDiodeSchottkydiodeZenerdiodeTunneldiodeLight-emittingdiodePhotodiodeVaricapSiliconcontrolledrectifier第26頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5術(shù)語(yǔ)1Diode：anode（陽(yáng)極）、cathode（陰極）thermionicdiodes：熱游離二極管（真空管）rectifyingproperty：整流特性（rectifiers）varicap：變?nèi)荻O管（電子式的可調(diào)電容器）unidirectionalelectriccurrentproperty：?jiǎn)蜗螂娏魈匦?單向?qū)щ娦詅orwardbiasedcondition：正向偏置條件reversebiasedcondition：反向偏置條件non-linearelectricalcharacteristic：非線性特性siliconorgermanium：硅或鍺“cat’swhisker”crystalsdevices：貓須晶體器件

vacuumtubedevices：真空管

semiconductorp-njunctions：半導(dǎo)體PN結(jié)Schottkydiode：肖特基二極管current–voltagecharacteristic,orI–Vcurve：伏安特性Carriers：載流子depletionlayerordepletionregion：耗盡層第27頁(yè)/共30頁(yè)

2023/3/5術(shù)語(yǔ)2conductionband(mobile)electrons

：束縛電子donorandacceptorimpurities：雜質(zhì)半導(dǎo)體

peakinversevoltage：峰值反向電壓avalanchediode：雪崩二極管zenerdiode：齊納二極管Light-emittingdiode：發(fā)光二極管Photodiode：光電二極管Siliconcontrolledrectifier：可控硅Tunneldiode：隧道二極管Schottkydiode：肖特基二極管Varicapdiode：變?nèi)荻O管Ra