(完整版)基本放大电路课件
国家标准对半导体器件型号的命名举例如下:
2AP9
用数字代表同类器件的不同规格。 代表器件的类型,P为普通管,Z为整流管,K为开关管。 代表器件的材料,A为N型Ge,B为P型Ge, C为N 型Si, D为P型Si。 2代表二极管,3代表三极管。
分类
1) 发光二极管 发光二极管和普通二极管一样是由一个PN结组成的,它具有单 向导电的特性。常见发光二极管有砷化镓(GaAs)、磷化镓 (GaP)和磷砷化镓(GaAsP)发光二极管, 特点及用途:耗电低,可直接用集成电路或双极型电路推动发 光,可选用作为家用电器和其他电子设备的通断指示或数指显 示。红外发光二极管可选用作光电控制电路的光源。
正 极引 线
SiO2
用于集成电路制造工艺中。 PN结结面积可大可小,
用于高频整流和开关电路
P型 硅 N型 硅
负 极引 线
2.1.2半导体二极管的伏安特性
实验曲线
i
1、 正向特性
锗
i
u
击穿电压UBR
V
m A
2、 反向特性
i u
V
0 反向饱和电流
u
导通压降
E
死区
硅 :0.6~0.8V锗:0.1~ 0.3V
正 极引 线
金 属触 丝
PN结面积小,结电容小, 通过信号频率高适用于高 频电路和小功率电路
负 极引 线
外壳
N型 锗
2、 面接触型二极管
正 极引 线
PN结结面积大,流 过的电流较大 ,通过 信号频率低,适用于工 频大电流整流电路。
P型 硅
铝 合金 小 球 N型 硅
底座 负 极引 线
3、 平面型二极管
2.1.4半导体二极管的主要参数与型号
为了描述二极管的性能,常引用以下几个主要参数: (1)最大整流电流IF : IF是二极管长期运行时允许通过的最大
正向平均电流,其值与PN结面积及外部散热条件等有关,若 超过此值,则将因温升过高而烧坏。 (2)反向击穿电压UBR和最大反向工作电压URM :二极管反向电流 急剧增加时对应的反向电压值 。用UBR表示。二极管工作时允 许外加的最大反向电压称为URM。为安全考虑,在实际工作时, 最大反向工作电压URM一般只按反向击穿电压UBR的一半计算。 (3)反向电流IR:反向电流是在室温下,在规定的反向电压下, 一般是最大反向工作电压下的反向电流值。硅二极管的反向电 流一般在纳安(nA)级;锗二极管在微安(A)级。
1.2.5半导体二极管的模型与应用
二极管的伏安特性具有非线性,这给二极 管应用电路的分析带来一定的困难。为了便于 分析,常在一定的条件下,用线性元件所构成 的电路来近似模拟二极管的特性,并取代电路 中的二极管。
能够模拟二极管特性的电路称为二极管的 等效电路。也称为等效模型。
一、半导体二极管的模型
第二章 半导体晶体管及其基本放 大电路
2.1半导体二极管
将PN结用外壳封装起来,并加上电极引线就 构成了半导体二极管,简称二极管。由P区引出 的电极为阳极,由N区引出的电极为阴极。
1.2.1半导体二极管的结构和类型
结构
二极管 = PN结 + 管壳 + 引线
P
N
符号
+
-
阳极
阴极
常见二极管外形
1、点接触型二极管
2)稳压二极管 稳压二极管一般用在稳压电源中作为基准电压源或用在过电压 保护电路中作为保护二极管。选用的稳压二极管,应满足电路 中主要参数的要求。稳压二极管的稳定电压值应与电路的基准 电压值相同,稳压二极管的最大稳定电流要高于应用电路的最 大负载电流50%左右。 用途:在电气设备和其他无线电电子设备的稳压电路中可选用 硅稳压二极管,如 收录机、彩色电视机的稳压电路。
5)检波二极管 检波二极管在电子电路中用来把调制在高频电磁波上的低频信 号(如音频信号)检出来。一般高频检波电路选用锗点接触型 检波二极管,它的结电容小,反向电流小,工作频率高。
6) 变容二极管 变容二极管是专门作为“压控可变电容器”的特殊二极管,它 有很宽的容量变化范围,很高的Q值。变容二极管多用面接触 型和平面型结构,它适用于电视机的电子调谐电路以及调频收 音机的AFC电路。
二极管的V—A特性
i
0
u
导通压降
+
ui
-
串联电压源模型
i
u UD u UD
+
i
u
UD
UD
u
- UD
U D 二极管的导通压降。硅管 0.7V;锗管 0.3V。
理想二极管模型
i
正偏 反偏
+
ui
-
u
二、半导体二极管的应用
1、二极管的静态工作情况分析
例2.1: 二极管的电路如图2-7所示,分别求下面两种情况下电路 的ID和UD。(1)当UDD=10V,R=10kΩ;(2)当UDD=1V 时, R=10 kΩ。其中,恒压模型中的Uon=0.7V,折线模型中的 rd=0.2 kΩ。
3)整流二极管 在整流电路中,要选用整流二极管,一般为平面型硅二极管。 在选用整流二极管时,主要应考虑最大整流电流、最大反向工 作电流、截止频率以及反向恢复时间等参数。
4)开关二极管 开关二极管是利用PN结的单向导电性,使其成为一个较理想的 电子开关,在电路中对电流进行控制,来实现对电路开和关的 控制。开关二极管常用于开关电路、限幅电路、检波电路、高 频脉冲整流电路等。开关二极管多以玻璃和陶瓷封装,硅开关 二极管的开关时间比锗开关管短,只有几个nS。
i
i
i
0
u
正偏 反偏
i +u _
(a)
(a)理想模型
0
Uon u
正偏 反偏
+
i
Uon
u_
(b)
(b)恒压降模型
0
正偏 反偏
Uon
rD
i
r Uon D
+u
_
(c)
(c)折线模型
例:
R 1kΩ E 10V
D—非线性器件 RLC—线性器件
i
i
I
0
u
uuBiblioteka i IS (e UT 1)
u Ri
二极管的模型
(4)在规定的正向电流下, 二极管的正向电压降称 为正向压降,用UF表示。 小电流硅二极管的正向 压降在中等电流水平下, 约0.6~0.8 V;锗二极管 约0.2~0.3 V。
(5)动态电阻rd :二极管 在其工作点处的电压微 变量与电流微变量之比 ,即
rd
U I
du di
求动态电阻
(6)半导体二极管的型号
电压
硅:0.5 V 锗: 0.1 V
uA
E
2.1.3 温度对二极管伏安特性的影响
二极管的特性对温度 很敏感, 温度升高, 正向特 性曲线向左移, 反向特性 曲线向下移。 其规律是: 在室温附近, 在同一电流 下, 温度每升高1℃, 正向 压降减小2~2.5mV; 温度每升高10℃, 反向 电流约增大 1 倍。二极管 的特性对温度很敏感。