半导体二极管
交流通路
四、二极管的主要参数
• • • • 最大整流电流IF:最大正向平均值 最高反向工作电压UR:最大瞬时值 反向电流 IR:即IS 最高工作频率fM:上限截止频率
PN结的电容效应(结电容为扩散电容(Cd)与势垒电容 (Cb)之和)
扩散路程中 电荷的积累 与释放 空间电荷区宽窄 的变化有电荷的 积累与释放
UZ IL 6 600A 0.01A 10m A RL
则IR=(15~35)mA
UR Rmax 267 I R min Rmin UR 114 I R max
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作业:
P69 1.3、1.6
1.2
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半导体二极管
一、二极管的组成 二、二极管的伏安特性及电流方程 三、二极管的等效电路 四、二极管的主要参数 五、稳压二极管
一、二极管的组成
将PN结封装,引出两个电极,就构成了二极管。
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点接触型: 结面积小,结电容小 允许通过的电流小 最高工作频率高
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答案:Uo1=1.3V D导通;Uo2 =1.3V D导通。 引申:判断二极管工作状态的方法?
例题二
电路如图所示,已知ui=5sinωt(v),试画出ui与uO 的波形。设二极管正向导通电压UD=0.7V。
采用二极管等效模型二:
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若反向电压u U T,则i I S
反向特性为横轴的平行线
2. 伏安特性受温度影响
T(℃)↑→正向特性左移,反向特性下移 T(℃)↑→在电流不变情况下管压降u↓
→反向饱和电流IS↑,击穿电压U(BR) ↓
三、二极管的等效电路
1. 将伏安特性折线化
面接触型: 结面积大,结电容大 允许通过的电流大 最高工作频率低
平面型: 结面积可小、可大 小的工作频率高 大的允许的电流大
二、二极管的伏安特性及电流方程
二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性
i f (u )
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i IS (e
u UT
1)
(常温下 UT 26m V )
例题三
接前一题,若输入电压ui的有效值为5mV,电容C 对交流信号可视为短路,则上述各种情况下二极 管中的交流电流有效值为多少?
V=5V,IDQ≈ 8.6mA
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uD U T 26 rd ( ) 3.02 iD I DQ 8.6
Id Ui 5 ( )mA 1.66mA rd 3.02
理想 二极管
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导通时i与u成 线性关系
理想开关 导通时 UD=0 截止时IS=0
近似分析 中最常用
导通时UD=Uon 截止时IS=0
应根据不同情况(误差要求)选择不同的等效电路!
例题一
已知二极管导通电压UD=0.7V,判断电路中二极管 的工作状态,求解输出电压。
材料 开启电压
击穿 电压
导通电压
反向饱 和电流
开启 电压
温度的 电压当量
反向饱和电流
硅Si
锗Ge
0.5V
0.1V
0.6~0.8V
0.1~0.3V
1µ A以下
几十µ A
从二极管的伏安特性可以反映出:
1. 单向导电性
正向特性为 指数曲线
i IS (e
u UT
1)
u UT
若正向电压u U T,则i I Se
ui≥3.7V时,D1导通,uo=3.7V ui≤-0.7V时,D2导通,uo=-0.7V
-0.7<ui<3.7V时,D1,D2截止, uo= ui
三、二极管的等效电路
2. 微变等效电路
当二极管在静态基础上有一动态信号作用时,则可将二极 管等效为一个电阻,称为动态电阻rd ,也就是微变等效电路。
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五、稳压二极管
1. 伏安特性
由一个PN结组成, 反向击穿后在一定 的电流范围内端电 压基本不变,为稳 定电压。
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进入稳压区的最小电流 不至于损坏的最大电流
2. 主要参数
稳定 =ΔUZ /ΔT
动态电阻rz=ΔUZ /ΔIZ
例题四
已知稳压管的稳定电压UZ=6V,最小稳定电流 IZmin=5mA,最大稳定电流IZmax=25mA,负载电阻 RL=600欧,求解限流电阻R的取值范围。 IR=IDZ+IL
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IDZ=(5~25)mA
ui=0时直流电源作用
uD U T 根据电流方程, rd iD ID
小信号作用 Q越高,rd越小 静态电流
例题三
已知二极管的导通电压约为0.7V,外部电压ui=0,试 求当V=5V时二极管中的直流电流为多少?
V=5V时,
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V UD I DQ R 5 0.7 ( )A 8.6m A 500