IO
R UO
VDD
IO
R UO
[解] VDD = 2 V 理想 UO = VDD = 2 V IO = VDD / R = 2 / 2 = 1 (mA) 恒压降 UO = VDD – UD(on) = 2 0.7 = 1.3 (V) IO = UO / R = 1.3 / 2 = 0.65 (mA) VDD = 10 V 采用理想模型 UO = VDD = 10V IO = VDD/ R = 10 / 2 = 5 (mA) 理想 VDD 小， 恒压降 UO = 10 0.7 = 9.3 (V) 采用恒压降模型 IO = 9.3 / 2 = 4.65 (mA) VDD 大，
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1.2.3 二极管的主要参数
iD U (BR) URM O IF uD
1. IF — 最大整流电流(最大正向平均电流)
2. URM — 最高反向工作电压，为 U(BR) / 2 3. IR — 反向电流(越小单向导电性越好) 4. fM — 最高工作频率(超过时单向导电性变差)
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rD
UD(on)
三、二极管的折线近似模型
I uD
rD U I
UD(on) U
UD(on)
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例 1.3.1 硅二极管，R = 2 k，分别用二极管理想模型和 恒压降模型求出 VDD = 2 V 和 VDD = 10 V 时 IO 和 UO 的值。
UD(on)
VDD
IO
R UO VDD
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温度对二极管特性的影响
iD / mA
60 40
90C 20C
20
–50 –25 0 – 0.02
0.4
uD / V
T 升高时，由本征激发产生的少子浓度增加，导致 PN结内建电位差UB减小。
UD(on)以 (2 2.5) mV/ C 下降
思考：为什么温度过高，将导致PN结失效？
击穿电压在 6 V 左右时，温度系数趋近零。
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iD / mA
60 40 20
iD / mA
15 10
–50
–25
– 0.02 0 0.4 0.8 u / V D
5
– 50 – 25
–0.01 0 0.2 –0.02
0.4
uD / V
– 0.04
硅管的伏安特性
锗管的伏安特性
结论：锗管比硅管易导通，硅管比锗管反向饱和电流 小得多，所以硅管的单向导电性和温度稳定性较好
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1.3.1 理想二极管及二极管特性的折线近似 一、理想二极管
特性 iD uD 符号及 等效模型 S S
正偏导通，uD = 0；反偏截止， iD = 0 二、二极管的恒压降模型
iD uD
U(BR) =
uD = UD(on)
UD(on)
iD 斜率1/ rD
0.7 V (Si) 0.2 V (Ge)
U(BR) U 0 U < U(BR)
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反向击穿类型： 电击穿 — PN 结未损坏，断电即恢复。
热击穿 — PN 结烧毁。
反向击穿原因： 齐纳击穿： 反向电场太强，将电子强行拉出共价键。 (Zener) (击穿电压 < 6 V，负温度系数) 反向电场使电子加速，动能增大，撞击 雪崩击穿： 使自由电子数突增。 (击穿电压 > 6 V，正温度系数)
影响工作频率的原因 — PN 结的电容效应
结论： 1. 低频时，因结电容很小，对 PN 结影响很小。 高频时，因容抗变小，使结电容分流，导致单向 导电性变差。 2. 结面积小时结电容小，工作频率高。
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1.3 的
二极管电路
分析方法
1.3.1 理想二极管及二极管特性的折线近似
*1.3.2 图解法和微变等效电路法
UT
电子电量
kT q
温度的 电压当量
当 T = 300(27C)：
UT = 26 mV
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1.2 二极管及其应用
1.2.1 二极管的结构 1.2.2 二极管的伏安特性
1.2.3 二极管的主要参数
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1.2.1 半导体二极管的结构和类型 构成： PN 结 + 引线 + 管壳 = 二极管(Diode) 负极 符号： 正极
uD /V
Uth = 0.5 V (硅管) 0.1 V (锗管)
U Uth iD 急剧上升
导通 电压
UD(on) = (0.6 0.8) V 硅管 0.7 V (0.1 0.3) V 锗管 0.2 V iD = IS < 0.1 A(硅) 几十 A (锗) 反向电流急剧增大 (反向击穿)
i D I S (e
反向饱 和电流
uD / UT
玻尔兹曼 常数
1)
UT
电子电量
kT q
温度的 电压当量
当 T = 300(27C)：
UT = 26 mV
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二、二极管的伏安特性
iD /mA
0 U Uth
iD = 0
U (BR)
IS
正向特性
Uth UD(on)
反 反向特性 O 向 击 死区 穿 电压
分类： 硅二极管 按材料分 锗二极管
正极 引线 N 型锗片 铝合金 负极 小球
点接触型 按结构分 面接触型 平面型
正极引线 PN 结 N型锗 金锑 合金
正极 负极 引线 引线
引线
P N
P 型支持衬底
外壳
触丝
负极引线
点接触型
面接触型
底座
集成电路中平面型
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1.2.2 二极管的伏安特性 一、PN 结的伏安方程
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二、PN 结的单向导电性 1. 外加正向电压(正向偏置) 外电场使多子向 PN 结移动, IF
P区
外电场
正偏
N区
内电场
中和部分离子使空间电荷区 变窄。
+
U

IF = I多子 I少子 I多子
R
反偏 2. 外加反向电压(反向偏置) IR 外电场使少子背离 PN 结移动，
扩散运动加强形成正向电流 IF 。 限流电阻
IO = UO / RL= 14.3 / 3 = 4.8 (mA) I2 = (UO VDD2) / R = (14.3 12) / 1 = 2.3 (mA)
I1 = IO + I2 = 4.8 + 2.3 = 7.1 (mA)
P区
N区
空间电荷区变宽。
U R PN 结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大; 反偏截止，电阻很大，电流近似为零。

内电场Байду номын сангаас外电场
IR = I少子 0
漂移运动加强形成反向电流 IR
+
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3、PN结单向导电的数学表达式
玻尔兹曼 常数
iD I S (e
反向饱 和电流
u /UT
1)
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例1.3.2 试求电路中电流 I1、I2、IO 和输出电压 UO 的值。 I1
P 15 V N
IO I2 VDD2 R R L
解：假设二极管断开 UP = 15 V
3
VDD1
1 k UN 12 9 (V) U 1 3 3 k O 12V UP > UN 二极管导通
等效为 0.7 V 的恒压源 UO = VDD1 UD(on)= 15 0.7 = 14.3 (V)