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电路课件

发布时间:2013-09-21 09:01:32  

模拟电子技术基础

1.2

半导体二极管
阳极引线
铝合金小球 PN结 触丝

1.2.1 半导体二极管的结构和类型
引线 外壳

N型锗片

N型硅

金锑合金 底座 阴极引线

点接触型

平面型 上页 下页 返回

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半导体二极管的外型和符号
正极 正极

负极 负极

外型
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符号
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半导体二极管的类型 硅管

(1) 按使用的半导体材料不同分为
锗管 平面型 (2) 按结构形式不同分为

点接触型

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1.2.2

半导体二极管的伏安特性

uD

iD
正向特性

正向特性 0 反向特性
0. 8

反向特性
击 穿 特 性

0

0. 8

锗管

硅管
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1.正向特性 (1) 近似呈现为指数曲线,即 iD

正向特性
死区 电压

(2) 有死区(iD≈0的区域) 死区电压约为 硅管0.5 V 锗管0.1 V
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击穿电压 U
(BR)

O

uD

反向特性

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(3) 导通后(即uD大于死区电压后) iD

正向特性
死区 电压
O

即 uD略有升高, iD急剧增大。
硅管0.6~0 .8 V 管压降uD 约为

锗管0.2~0.3 V
硅管0.7 V 锗管0.2 V

uD

击穿电压 U

(BR)

反向特性

通常近似取uD

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2.反向特性
(1) 当 时, 硅管小于0.1微安 。 iD

正向特性
死区 电压
O

IS=

锗管几十到几百微安
击穿电压 U
(BR)

uD

反向特性

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(2) 当

时, iD

反向电流急剧增大, 二极管发生反向击穿。

正向特性
死区 电压
O

击穿的类型 电击穿

uD

击穿电压 U

(BR)

根据击穿可逆性分为
热击穿

反向特性

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电击穿 二极管发生反向击穿后,如果 a. 功耗PD( = |UDID| )不大 b. PN结的温度小于允许的最高结温 锗管75∽100oC 降低反向电压,二极管仍能正常工作。 热击穿

硅管150∽200oC

PN结被烧坏,造成二极管永久性的损坏。
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(3) 产生击穿的机理

a. 齐纳击穿 半导体的掺杂浓度高
条件 空间电荷层中有较强的电场

击穿的机理
电场将PN结中的价电子从共价键中激发出来 击穿电压低于4V 击穿的特点 击穿电压具有负的温度系数
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b. 雪崩击穿 半导体的掺杂浓度低 条件 空间电荷区中就有较强的电场 击穿的机理 电场使PN结中的少子“碰撞电离”共价键中的价电子 击穿电压高于6V 击穿的的特点 击穿电压具有正的温度系数
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1.2.3

温度对半导体二极管特性的影响

1.

当温度上升时,死区电压、正向管压降降低。
△uD/ △T = –(2~2.5)mV/ °C 即 温度每升高1°C,管压降降低(2~2.5)mV。

2. 温度升高,反向饱和电流增大。

即 平均温度每升高10°C,反向饱和电流增大一倍。
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1.2.4

半导体二极管的主要电参数 iD

1. 额定整流电流IF 管子长期运行所允许通 过的电流平均值。 2. 反向击穿电压U(BR)

正向特性
死区 电压
O

uD

二极管能承受的最高反
向电压。

击穿电压 U

(BR)

反向特性

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3. 最高允许反向工作电压UR 为了确保管子安全工作,所 允许的最高反向电压。 UR=(1/2~2/3)U(BR) 4. 反向电流IR
O

iD

正向特性
死区 电压

uD

室温下加上规定的反向电
压时测得的电流。

击穿电压 U

(BR)

反向特性

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5. 正向电压降UF 指通过一定的直流测试电流 时的管压降。 6. 最高工作频率fM
O

iD

正向特性
死区 电压

fM与结电容有关,当工作 频率超过fM时,二极管的 单向导电性变坏。

uD

击穿电压 U

(BR)

反向特性

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二极管的几种常用的模型 1. 理想二极管 理想特性

iD
uD
O

实际特性

(1) 伏安特性

+ (2) 电路符号 iD

uD



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2. 恒压模型
iD (1) 伏安特性 uD
O

uF

+ (2) 电路模型
iD

uD

– uF

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3. 折线模型 iD
(1) 伏安特性 uth rD uD
O

+ (2) 电路模型 iD

uD
rD uth
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4. 小信号动态模型
iD
ID
Q UD

rd

(1) 伏安特性 动态电阻
?uD rd ? ?i D

uD

O

uD ? U D iD ? I D

(2) 电路模型

id

+

ud rd



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思考题 1. 在什么条件下,半导体二极管的管压降近似为常 数? 2. 根据二极管的伏安特性,给出几种二极管的电路

分析模型。

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