模電第二講半導體二極管

§1.2

半導體二極管一、二極管的組成二、二極管的伏安特性及電流方程三、二極管的等效電路四、二極管的主要參數五、穩(wěn)壓二極管一、二極管的組成將PN結封裝引出兩個電極，就構成了二極管一、二極管的組成將PN結封裝引出兩個電極，就構成了二極管點接觸型：結面積小，結電容小，允許電流小，最高工作頻率高。面接觸型：結面積大，結電容大，允許電流大，最高工作頻率低。平面型：結面積可大可小。小的工作頻率高，大的結允許電流大。二、二極管的伏安特性和電流方程開啟電壓溫度的電壓當量反向飽和電流正向特性為指數曲線反向電流為常量二極管的電流與其端電壓的關系稱為伏安特性。材料開啟電壓導通電壓反向飽和電流硅Si0.5V0.5~0.8V1μA以下鍺Ge0.1V0.1~0.3V幾十μA電流端電壓從二極管的伏安特性可以反映出：

1.單向導電性2.

伏安特性受溫度影響T（℃）↑→在電流不變情況下管壓降u↓→反向飽和電流IS↑，U(BR)↓T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移正向特性為指數曲線反向特性為橫軸的平行線三、二極管的等效電路

1.

將伏安特性折線化理想二極管近似分析中最常用理想開關導通時UD＝0截止時IS＝0導通時UD＝Uon截止時IS＝0導通時i與u成線性關系應根據不同情況選擇不同的等效電路！三、二極管的等效電路Q越高，rd越小。

當二極管在靜態(tài)基礎上有一動態(tài)信號作用時，則可將二極管等效為一個電阻，稱為動態(tài)電阻，也就是微變等效電路。ui=0時直流電源作用小信號作用靜態(tài)電流2.

微變等效電路四、二極管的幾個參數最大整流電流IF：最大正向平均電流最高反向工作電壓UR：反向擊穿電壓瞬時值反向電流IR：IS，是對溫度很敏感的參數最高工作頻率fM：結電容作用的結果五、穩(wěn)壓二極管1.伏安特性進入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流不至于損壞的最大電流

由一個PN結組成，反向擊穿后在一定的電流范圍內端電壓基本不變，為穩(wěn)定電壓。2.主要參數穩(wěn)定電壓UZ、穩(wěn)定電流IZ最大功耗PZM＝IZMUZ動態(tài)電阻rz＝ΔUZ

/ΔIZ六、光電器件符號1.發(fā)光二極管(LED)

當發(fā)光二極管加上正向電壓并有足夠大的正向電流時，就能發(fā)出一定波長范圍的光。目前的發(fā)光二極管可以發(fā)出從紅外到可見波段的光,它的電特性與一般二極管類似。發(fā)光二極管的工作電壓為1.5~3V,工作電流為幾至十幾微安。發(fā)光二極管主要用于顯示電路,常用的有2EF等系列。發(fā)光二極管(LED)2光電二極管

光電二極管在反向電壓作用下工作。當無光照時,和普通二極管一樣,其反向電流很小,

稱為暗電流。當有光照時，產生的反向電流稱為光電流。照度E越強，光電流也越大。常用的光電二極管有2AU、2CU等系列。光電流很小，一般只有幾十微安，應用時必須放大。I/AU/VE=0E1E2(a)伏安特性(b)符號E2>E1通過光電二極管可將光信號轉換成電信號uI>8V，二極管導通，可看作短路，uO=8V

uI<8V，二極管截止，可看作開路，uO=ui

例1：已知：

,二極管是理想的，試畫出uO

波形。8V

解：二極管陰極電位為8V。參考點二極管的應用舉例1.二極管的限幅作用該電路為正限幅電路VA>VB,DA優(yōu)先導通，

使VY=3V。VB<VY

，DB截止，

將VB與VY隔離。2.二極管的鉗位和隔離作用

例2：圖示電路中，輸入端VA=+3V,VB=0V，試求輸出端Y的電位VY。設DA、DB，為理想二極管。解：VYAB-12V0V+3VDARDBDA

起鉗位作用。DB

起隔離作用。3.穩(wěn)壓二極管的應用舉例uoiZDZRiLiuiRL3.穩(wěn)壓管的技術參數:負載電阻。要求當輸入電壓由正常值發(fā)生20%波動時，負載電壓基本不變。解：令輸入電壓達到上限時，流過穩(wěn)壓管的電流為Izmax。求：電阻R和輸入電壓ui的正常值?！匠?令輸入電壓降到下限時，流過穩(wěn)壓管的電流為Izmin?！匠?uoiZDZRiLiuiRL聯立方程1、2，可解得：4.電路如圖所示，二極管導通電壓UD＝0.7V，常溫下UT≈26mV，電容C對交流信號可視為短路；ui為正弦波，有效值為10mV。

試問二極管中流過的交流電流有效值為多少？解：二極管的直流電流

ID＝（V－UD）/R＝2.6mA其動態(tài)電阻

rD≈UT/ID＝10Ω故動態(tài)電流有效值

Id＝Ui/rD≈1mA4.