半導體二極管及其基本應用

模擬電子技術基礎（邵陽學院電氣工程系）主講：XXX辦公室：電話:E-mail:1.本課程的性質

是一門技術基礎課2.研究內容工程性質、實踐性很強模擬電子電路處理模擬信號的電子電路稱為模擬電路什么是模擬信號？導言模擬信號舉例：注：聲音信號、速度信號、溫度信號等都是模擬信號.模擬信號：時間連續(xù)、數(shù)值連續(xù)的信號tu0ut0tu0u0t數(shù)字電路：處理數(shù)字信號的電子電路數(shù)字信號：一種離散的信號（包括時間離散和幅值離散兩種情況）電子信息系統(tǒng)D/A轉換提取出的信號：弱信號、噪聲大、易受干擾。傳感器、接收器預處理：隔離、濾波、阻抗變換、放大。加工：運算、轉換、比較等。驅動與執(zhí)行：功率放大、阻抗匹配、負載驅動。模擬電路數(shù)字電路信號提取信號的預處理信號的加工信號的驅動與執(zhí)行A/D轉換計算機或其它數(shù)字處理系統(tǒng)2.研究內容

電子元器件的工作原理（二極管、三極管和集成運放）

基本單元電路－放大器的構成原理及互聯(lián)

電子電路的分析方法

以器件為基礎、以“放大”為主線，以傳遞“模擬信號”為目的，研究各種模擬電子電路的工作原理、特點及性能指標等。3.教學目標

能夠對一般性的、常用的電子電路進行分析，同時對較簡單的單元電路進行設計。4.學習方法

重點掌握基本概念、基本電路的結構、基本分析方法，在此基礎上拓展知識面，拓寬思路。抓住“模電”的幾個特點，可以事半功倍：5.教材及參考書教材：胡宴如，《模擬電子技術基礎》（第四版），高等教育出版社參考書：康華光主編，《電子技術基礎》（模擬部分）（第四版），高等教育出版社

線性要求和非線性器件的矛盾（概念、分析方法）

器件少、電路多（找出各電路之間的規(guī)律，可舉一反三）

工程估算

④分立是基礎、集成是應用4集成運算放大電路2基本放大電路1常用半導體器件3多級放大電路5放大電路的頻率響應6放大電路中的反饋7信號的運算和處理8波形的發(fā)生和信號的轉換9功率放大電路10直流電源課程教學內容簡介

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認真聽講，有問題及時提出

*

按時獨立完成作業(yè)，答題須有解題步驟，一周交一次作業(yè)（每周二交）

*認真做好試驗，充分利用實驗來消化、理解課程的理論內容

要求：課時安排：總課時：64學時其中：理論課：56學時實驗：8學時課程總成績組成：

期末考85％＋實驗成績15％考試方式：閉卷第一章常用半導體器件1.1半導體基礎知識1.2半導體二極管1.3晶體三極管1.4場效應管1.1半導體基礎知識1.1.1本征半導體1.1.2雜質半導體1.1.3PN結1.1.1本征半導體

概論半導體的導電機理

根據(jù)物體導電能力(電阻率)的不同，來劃分導體、絕緣體和半導體。

半導體的電阻率為10-3～109cm。典型的半導體有硅Si和鍺Ge以及砷化鎵GaAs等。一、概論1、定義：半導體——導電能力介于導體和絕緣體之間的物質2、半導體的特殊性質熱敏性:半導體受熱時，其導電能力增強。光敏性:半導體光照時，其導電能力增強。摻雜性:在純凈的半導體材料中，摻雜微量雜質，其導電能力大大增強。（可增加幾十萬至幾百萬倍）

制造半導體器件的半導體材料的純度要達到99.9999999%，常稱為“九個9”。

它在物理結構上呈單晶體形態(tài)。二、半導體的導電機理本征半導體——化學成分純凈的、具有單晶體結構的半導體。慣性核

原子由帶正電荷的原子核和分層圍繞原子核運動的電子組成。其中處于最外層的電子稱為價電子，它受原子核的束縛力最小。

價電子數(shù)決定了物質的化學性質。半導體的導電性質也與價電子數(shù)有關。本征半導體的導電機理

硅和鍺是四價元素，在原子最外層軌道上的四個電子為價電子。它們分別與周圍的四個原子的價電子形成共價鍵。共價鍵中的價電子為這些原子所共有，并為它們所束縛，在空間形成排列有序的晶體。這種結構的立體和平面示意圖如圖所示。(c)

(a)硅晶體的空間排列(b)共價鍵結構平面示意圖本征半導體的導電機理

當本征半導體處于熱力學溫度0K和沒有外界影響時，它的價電子束縛在共價鍵中，不存在自由運動的電子，此時它是良好的絕緣體。當溫度升高或受到光的照射時，價電子能量增高，有的價電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導電，成為自由電子。

自由電子產(chǎn)生的同時，在其原來的共價鍵中就出現(xiàn)了一個空位，原子的電中性被破壞，呈現(xiàn)出正電性，其正電量與電子的負電量相等，人們常稱呈現(xiàn)正電性的這個空位為空穴。（動畫1-1）

這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)，也稱熱激發(fā)。本征半導體的導電機理

可見因熱激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時成對出現(xiàn)的，稱為電子空穴對。

自由電子的定向運動形成了電子電流，空穴的定向運動形成空穴電流，它們的方向相反。只不過空穴的運動是靠相鄰共價鍵中的價電子依次充填空穴來實現(xiàn)的。（動畫1-2）

空穴的移動

空穴的運動是靠相鄰共價鍵中的價電子依次充填空穴來實現(xiàn)的。為了區(qū)別于自由電子的運動，就把價電子的運動虛擬為空穴運動，且運動方向相反。從這個意義上來說，可將空穴看成一個帶正電的粒子。本征半導體中的兩種載流子負電荷載流子正電荷載流子自由電子的定向運動形成電子電流空穴的定向運動形成空穴電流皆為載流子，所帶電量相等電荷極性相反相同點：不同點：自由電子：空穴：運載電荷的粒子稱為載流子載流子的濃度載流子復合：自由電子與空穴在熱運動中相遇，使兩者同時消失的現(xiàn)象。載流子的動態(tài)平衡：在一定溫度下，單位時間內本征激發(fā)所產(chǎn)生的自由電子-空穴對的數(shù)目與復合而消失的自由電子-空穴對的數(shù)目相等，就達到了載流子的動態(tài)平衡狀態(tài)，使本征半導體中載流子的濃度一定。載流子的濃度當溫度一定時，激發(fā)和復合會達到動態(tài)平衡。這時，載流子的濃度可用公式表示為：可見本征載流子濃度和溫度有關，溫度升高，本征載流子濃度就增加，當溫度一定時，對固定的一塊半導體材料，本征載流子濃度是一定的。T為熱力學溫度,k為玻爾茲曼常數(shù)，EG0為熱力學零度時破壞共價鍵所需的能量，K1為與半導體材料載流子有效質量、有效能級密度有關的常量

（1）空穴與電子成對出現(xiàn)。

（2）自由電子在晶格中運動，空穴在共價鍵內運動。（4）溫度升高時，載流子濃度增大，導電能力增強，因此，本征半導體可以制成熱敏元件和光敏元件。本征激發(fā)小結：

（3）溫度一定時，激發(fā)和復合達到動態(tài)平衡。1.1.2雜質半導體

N型半導體

P型半導體

在本征半導體中摻入某些微量元素作為雜質，可使半導體的導電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質主要是三價或五價元素。摻入雜質的本征半導體稱為雜質半導體。

一、N型半導體

在本征半導體中摻入五價雜質元素，例如磷，可形成N型半導體,也稱電子型半導體。

在N型半導體中自由電子是多數(shù)載流子,它主要由雜質原子提供；空穴是少數(shù)載流子,由本征激發(fā)形成。提供自由電子的五價雜質原子因帶正電荷而成為正離子，因此五價雜質原子也稱為施主雜質。(2)P型半導體

在本征半導體中摻入三價雜質元素，如硼、鎵、銦等形成了P型半導體，也稱為空穴型半導體。

P型半導體中空穴是多數(shù)載流子，主要由摻雜形成；

電子是少數(shù)載流子，由本征激發(fā)形成?？昭ê苋菀追@電子，使雜質原子成為負離子。三價雜質因而也稱為受主雜質。P型半導體的結構示意圖本征半導體中摻入微量雜質元素構成雜質半導體。綜上：在常溫下，雜質原子均已電離，載流子濃度就大大增加，使半導體的導電能力大大提高。摻雜是提高半導體導電能力的有效方法。多數(shù)載流子的濃度主要取決于摻入的雜質濃度；而少數(shù)載流子的濃度主要取決于溫度。在雜質半導體中：2、兩種濃度不等的載流子：多子——由摻雜形成（主要取決于摻入的雜質濃度）少子——由熱激發(fā)形成（主要取決于溫度）N型半導體中，多子為自由電子，少子為空穴；3、微量摻雜就可形成大量的多子。故雜質半導體導電率高。4、雜質半導體呈電中性。在N型半導體中，自由電子數(shù)（摻雜+熱激發(fā)）=空穴數(shù)（熱激發(fā)）+正離子數(shù)在P型半導體中，空穴數(shù)（摻雜+熱激發(fā)）=自由電子數(shù)（熱激發(fā)）+負離子數(shù)雜質半導體小結：

1、兩種雜質半導體：

N型——本征硅或鍺摻微量五價雜質元素

P型——本征硅或鍺摻微量三價雜質元素P型半導體中，多子為空穴，少子為自由電子。PN結的形成PN結的單向導電性1.1.3PN結PN結的伏安特性及其表達式PN結的擊穿特性及電容效應1、PN結的形成PN結的形成過程

（動畫1-3）

在一塊本征半導體在兩側通過擴散不同的雜質,分別形成N型半導體和P型半導體。此時將在N型半導體和P型半導體的結合面上形成如下物理過程:

因濃度差（電子和空穴）

多子的擴散運動由雜質離子形成空間電荷區(qū)

空間電荷區(qū)形成內電場

內電場促使少子漂移

內電場阻止多子擴散

在出現(xiàn)了空間電荷區(qū)后，由于正負電荷間的相互作用，在空間電荷區(qū)中形成了一個電場，稱為內電場，其方向是從帶正電的N區(qū)指向帶負電的P區(qū)。

最后,多子的擴散和少子的漂移達到動態(tài)平衡。對于P型半導體和N型半導體結合面，離子薄層形成的空間電荷區(qū)稱為PN結?？臻g電荷區(qū)也稱耗盡層。PN結的形成過程擴散運動：由濃度高到濃度低（多子的運動）漂移運動：載流子在電場作用下的定向運動（少子的運動）PN結：穩(wěn)定后的空間電荷區(qū)2、PN結的單向導電性PN結加正向電壓時的導電情況（動畫1-4）

a、PN結加正向電壓時的導電情況

外加的正向電壓有一部分降落在PN結區(qū)，方向與PN結內電場方向相反，削弱了內電場。于是,內電場對多子擴散運動的阻礙減弱，擴散電流加大。擴散電流遠大于漂移電流，可忽略漂移電流的影響，PN結呈現(xiàn)低阻性。（動畫1-4）PN結加正向電壓時的導電情況外電場削弱了內電場PN結多子的擴散運動加強

PN結導通當外加正向電壓時：

b、PN結加反向電壓時的導電情況PN結加反向電壓時的導電情況

（動畫1-5）

外加的反向電壓有一部分降落在PN結區(qū)，方向與PN結內 電場方向相同，加強 了內電場，內電場對 多子擴散運動的阻礙 增強，擴散電流大大 減小。此時PN結區(qū)的 少子在內電場的作用 下形成的漂移電流大 于擴散電流，可忽略 擴散電流，PN結呈現(xiàn)高阻性PN結加反向電壓時的導電情況當外加反向電壓時：外電場加強了內電場PN結少子的漂移運動進行

PN結截止

（動畫1-5）

在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無關，這個電流也稱為反向飽和電流。

PN結加反向電壓時的導電情況

（動畫1-5）

PN結加正向電壓時，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴散電流，PN處于導通狀態(tài)；PN結加反向電壓時，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流，PN處于截止狀態(tài)。結論：PN結具有單向導電性。3、PN結的伏安特性及其表達式

根據(jù)半導體物理的原理，從理論上可分析得到PN結的伏安特性表達式：

式中IS在數(shù)值上等于反向飽和電流，U為PN結所加端電壓，UT=kT/q

稱為溫度電壓當量，k為玻耳茲曼常數(shù)，q

為電子電荷量，T為熱力學溫度。對于室溫（相當T=300K），則有UT=26mV。PN結的伏安特性4、PN結的擊穿特性及電容效應

當PN結的反向電壓增加到一定數(shù)值時，反向電流突然快速增加，此現(xiàn)象稱為PN結的反向擊穿。(1)PN結的反向擊穿反向擊穿類型：電擊穿熱擊穿反向擊穿原因：齊納擊穿：

反向電場太強，將電子強行拉出共價鍵。

(摻雜濃度高，擊穿電壓

<6V，負溫度系數(shù))雪崩擊穿：反向電場使電子加速，動能增大，撞擊使自由電子數(shù)突增?！狿N結未損壞，斷電即恢復?！狿N結燒毀。(摻雜濃度低，擊穿電壓

>6V，正溫度系數(shù))擊穿電壓在

6V左右時，溫度系數(shù)趨近零。

勢壘電容示意圖電容是電荷在兩個極板間的積累效應。外加電壓變化勢壘層寬度變化積累在勢壘層的電荷變化勢壘電容Cb

：當外加電壓使PN結上壓降發(fā)生變化時，離子薄層的厚度也相應地隨之改變，這相當PN結中存儲的電荷量也隨之變化，猶如電容的充放電。正偏和反偏時都有Cb。(2)

PN結的電容效應擴散電容示意圖擴散電容Cd：擴散電容是由多子擴散后，在PN結的另一側面積累而形成的。載流子向對方區(qū)域的擴散，必須有濃度差，即P(N)區(qū)有電荷的積累。外加電壓變化P(N)區(qū)濃度差變化正偏時才存在Cd。正向電流越大，Cd越大Cj=Cb+Cd1.2半導體二極管1.2.1半導體二極管的幾種常見結構1.2.2二極管的伏安特性1.2.3二極管的主要參數(shù)1.2.4二極管電路分析1.2.5穩(wěn)壓二極管1.2.6其它類型二極管1.2.1半導體二極管的幾種常見結構

在PN結上加上引線和封裝，就成為一個二極管。1、點接觸型二極管—PN結面積小，結電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。(a)點接觸型二極管的結構示意圖2、面接觸型二極管—PN結面積大，用于工作頻率低，大電流整流電路。(b)面接觸型二極管符號：(c)平面型3、平面型二極管—

往往用于集成電路制造工藝中。PN結面積可大可小，用于大功率整流和開關電路中。按PN結結構分：有點接觸型和面接觸型二極管。點接觸型管子中不允許通過較大的電流，因結電容小，可在高頻下工作。面接觸型二極管

PN結的面積大，允許流過的電流大，但只能在較低頻率下工作。按用途劃分：有整流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、開關二極管、發(fā)光二極管、變容二極管等。按半導體材料分：有硅二極管、鍺二極管等。2.二極管的類型1.2.2二極管的伏安特性

處于第一象限的是正向伏安特性曲線，處于第三象限的是反向伏安特性曲線。I=f(U)二極管的伏安特性1、正向特性

硅二極管的死區(qū)電壓Uth=0.5V左右，

鍺二極管的死區(qū)電壓Uth=0.2V左右。

當0＜U＜Uth時，正向電流為零，Uth稱為死區(qū)電壓或開啟電壓。

當U＞0即處于正向特性區(qū)域。正向區(qū)又分為兩段：

當U＞Uth時，開始出現(xiàn)正向電流，并按指數(shù)規(guī)律增長。2、反向特性當U＜0時，即處于反向特性區(qū)域反向區(qū)也分兩個區(qū)域：

當UBR＜U＜0時，反向電流很小，且基本不隨反向電壓的變化而變化，此時的反向電流也稱反向飽和電流IS

。

當U≥UBR時，反向電流急劇增加，UBR稱為反向擊穿電壓

在反向區(qū)，硅二極管和鍺二極管的特性有所不同。

硅二極管的反向擊穿特性比較硬、比較陡，反向飽和電流也很小；鍺二極管的反向擊穿特性比較軟，過渡比較圓滑，反向飽和電流較大。

反向電流特點：1、隨溫度的上升增長很快。2、在反向電壓不超過一定范圍時，反向電流的大小基本恒定，而與反向電壓的高低無關。二極管長期工作時，允許通過二極管的最大正向平均電流。1.2.3二極管的主要參數(shù)

半導體二極管的主要參數(shù)包括最大整流電流IF、反向擊穿電壓UBR、最大反向工作電壓UR、反向峰值電流IR等。1、最大整流電流IF——2、反向擊穿電壓UBR———和最大反向工作電壓UR使器件損壞的參數(shù)使器件的某個特性消失的參數(shù)主要參數(shù)極限參數(shù)特征參數(shù)二極管長期工作時，允許通過二極管的最大正向平均電流。1.2.3二極管的主要參數(shù)

半導體二極管的主要參數(shù)包括最大整流電流IF、反向擊穿電壓UBR、最大反向工作電壓UR、反向峰值電流IR等。1、最大整流電流IF——2、反向擊穿電壓UBR———和最大反向工作電壓UR

二極管反向電流急劇增加時對應的反向電壓值稱為反向擊穿電壓UBR。

保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓使器件損壞的參數(shù)使器件的某個特性消失的參數(shù)主要參數(shù)極限參數(shù)特征參數(shù)

3、反向峰值電流IR4、正向壓降UF

在室溫下，在規(guī)定的反向電壓下，一般是最大反向工作電壓下的反向電流值。硅二極管的反向電流一般在納安(nA)級；鍺二極管在微安(A)級。

在規(guī)定的正向電流下，二極管的正向電壓降。小電流硅二極管的正向壓降在中等電流水平下，約0.6～0.8V；鍺二極管約0.2～0.3V。5、最高工作頻率fM

fM

值主要取決于PN結結電容的大小。使用時，如果信號頻率超過fM

，二極管的單向導電性將變差，甚至不復存在。結電容越大，則二極管允許的最高工作頻率越低。半導體二極管圖片半導體二極管圖片半導體二極管圖片1.2.4二極管的等效電路二極管的應用范圍很廣。主要都是利用它的單向導電性。它可以用于整流、檢波、元件保護及在數(shù)字電路中作為開關元件。非線性元件的認識（1）線性元件回顧電阻：元件兩端的電壓是元件通過的電流的線性函數(shù)ivR（3）半導體二極管的非線性伏安特性（2）線性電阻的伏安特性即是歐姆定律數(shù)學模型方法圖解分析方法模型簡化方法－折線化或其他簡化模型小信號線性化方法（4）含非線性元件的電路一般分析方法其本質是對非線性元件伏安特性的模型再構建1、二極管U-I特性的建模設有如右圖含二極管的非線性電路，電路分析要解出iD

和vD

(1)采用數(shù)學模型方法，需解非線性方程

（3）應用簡化模型方法①

由伏安特性折線化得到的等效電路(a)理想二極管(b)正向導通時端電壓為常量(c)正向導通時端電壓與電流成線性關系一、二極管電路的直流圖解分析

M（VDD,0）N（

0,

VDD/R）直流負載線直流工作點參數(shù)為：UQ=0.7V，IQ=5mA二極管直流電阻uDVDDR1.2V100iD直流工作點QIQUQiD

/mA128400.30.6uD/V1.20.9uD

=VDD

iDRiD

=f(uD)求解可得二極管電流、電壓Q點越高，二極管直流電阻越小。1.3.2圖解分析法和小信號模型分析法二、交流圖解分析當US變化時，負載線的橫軸截點（VDD+us，0）將隨之變化，而負載線的斜率保持-1/R不變。設us=Usmsin

wt，當us=0時，畫出負載線（實線），當us=Usm時，畫出負載線（虛線上）當us=-Usm時，畫出負載線（虛線下），在us變化時，負載線在兩條虛線間平移，工作點在Q”Q’之間移動，uD,id也發(fā)生相應的變化。當us很小時，Q”Q’近似一條直線。這個時候二極管可以看成是線性器件，iD

/mAuD/VOVDDVDD/RQIQUQiD

/mAwtO靜態(tài)靜態(tài)分析靜態(tài)工作點動態(tài)動態(tài)分析總量=靜態(tài)量+動態(tài)量：,二、二極管電路的交流圖解分析C對交流信號近似短路VDDuiuDRCiD

ui

=Uimsin

wt，Uim很小id二、二極管電路的交流圖解分析wtO

uD

ud=ui三、二極管電路的小信號模型分析法UQ=UD(on)工程中，動態(tài)分析采用小信號模型分析法靜態(tài)分析采用估算法：三、小信號模型vs

=Vmsint

時（Vm<<VDD）,將Q點附近小范圍內的V-I特性線性化，得到小信號模型，即以Q點為切點的一條直線。

得Q點處的微變電導常溫下（T=300K）②

小信號模型

二極管工作在正向特性的某一小范圍內時，其正向特性可以等效成一個微變電阻。二極管的微變等效電路圖交流電阻rd很小。IQ越大，rd越小例1.3.7圖示為硅二極管低電壓穩(wěn)壓電路，輸入電壓UI為10V，試分析當UI變化

±1V時輸出電壓UO的相應變化量和輸出電壓值。

UI有變化時的等效電路

1.靜態(tài)分析：求UI為10V、變化量為零時的UO、IQ

2.動態(tài)分析:

求UI變化

±1V時相應變化量ΔUO

rd=26mV/IQmA=26/3.18.39例1.3.7電路解：例1.3.7電路的小信號等效電路UO=UQ0.7V,IQ=(100.7)V/3k

=3.1mA圖示為硅二極管低電壓穩(wěn)壓電路，輸入電壓UI為10V，試分析當UI變化

±1V時輸出電壓UO的相應變化量和輸出電壓值。

UO=UQ0.7V,IQ=(100.7)V/3k

=3.1mA2.動態(tài)分析:

求UI變化

±1V時相應變化量ΔUO

rd=26mV/IQmA=(26/3.1)8.39例1.3.7電路U'O＝UO＋ΔUO＝700mV±2.79mV3.綜合分析:利用二極管的正向恒壓特性可進行穩(wěn)壓，但一般只用于3~4V以下。

1.靜態(tài)分析：求UI為10V、變化量為零時的UO、IQ

解：例1.3.7二極管電路分析舉例（1）含二極管電路的分析方法確定二極管的工作狀態(tài)

根據(jù)工作狀態(tài)用不同的模型代替二極管在等效后的線性電路中作相應的分析若二極管工作在截止狀態(tài)則可等效為斷開的開關若二極管工作在導通狀態(tài)則可等效為導通的開關UONID或電壓為UON的電壓源二極管電路分析舉例（2）如何判斷二極管的工作狀態(tài)？步驟1、假設二極管截止，即將二極管斷開。2、計算二極管兩端的電壓

UD=V陽-V陰3、判斷：若

UD>0，則二極管工作于導通狀態(tài)

若

UD<0，則二極管工作于截止狀態(tài)2、二極管電路分析例題1：已知：求：的波形解：求解這類電路的思路是確定二極管D在信號作用下所處的狀態(tài)。只有當時，D導通否則，D截止，二極管削波（限幅）作用解：分析此電路的關鍵是判斷二極管是否導通。判斷的方法是將二極管拿開，通過比較兩個二極管的正向開路電壓的大小來判斷二極管是否導通，正向開路電壓大的二極管搶先導通。例題2：如圖所示電路，輸入端A的電位B的電位，求輸出端F的電位電阻R接負電壓-12V。由此，二極管A優(yōu)先導通。如果二極管的正向壓降是0.3V，則F端的電壓為2.7V。當二級管A導通后，二極管B上加的是反向電壓，因而截止。在這里，二極管A起鉗位作用。它將F端的電壓鉗在2.7V；二極管B起隔離作用，把輸入端B和輸出端F隔離開來。例3：試求電路中電流I1、I2、IO和輸出電壓

UO的值(二極管采用恒壓源模型)。解：假設二極管斷開UP=15VUP>UN二極管導通等效為0.7V的恒壓源UO=VDD1

UD(on)=14.3(V)IO=UO/RL=14.3/3

=4.8(mA)I2=(UOVDD2)/R=(14.312)/1

=2.3(mA)I1=IO+I2=4.8+2.3=7.1(mA)3、二極管的應用（1）單相半波整流電路電路結構及工作原理正的半個周期：二極管導通負的半個周期：二極管截止正的半個周期：二極管導通負的半個周期：二極管截止交流電壓單向脈動電壓（2）單相橋式整流電路電路結構及工作原理

當正半周時二極管D1、D3導通，在負載電阻上得到正弦波的正半周。

在負載電阻上正負半周經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。

當負半周時二極管D2、D4導通，在負載電阻上得到正弦波的負半周。作業(yè):P32:1.2、P1.31.41.4特殊二極管穩(wěn)壓二極管發(fā)光二極管和光電二極管變容二極管和肖特基二極管硅穩(wěn)壓管及其伏安特性穩(wěn)壓管的主要參數(shù)1.4.1穩(wěn)壓二極管硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路1、硅穩(wěn)壓管及其伏安特性

穩(wěn)壓管是一種用特殊工藝制造的面結型硅半導體二極管（齊納二極管）。它是應用在反向擊穿區(qū)的特殊的硅二極管。穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線與硅二極管的伏安特性曲線完全一樣，穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線的反向區(qū)、符號和典型應用電路如圖所示。圖見下頁穩(wěn)壓管的伏安特性和等效電路(a)伏安特性(b)符號和等效電路

從穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線上可以確定穩(wěn)壓二極管的參數(shù)。

(1)穩(wěn)定電壓UZ——(2)動態(tài)電阻rZ

——

在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流IZ下，所對應的反向工作電壓。rZ=UZ/IZrZ愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。2、穩(wěn)壓管的主要參數(shù)

(3)最大耗散功率

PZM

——

穩(wěn)壓管的最大功率損耗取決于PN結的面積和散熱等條件。反向工作時PN結的功率損耗為

PZ=UZIZ，由

PZM和UZ可以決定IZmax。

(4)最大穩(wěn)定工作電流IZmax

和最小穩(wěn)定工作電流IZmin

——

穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定工作電流取決于最大耗散功率，即PZmax

=UZIZmax

。而Izmin對應UZmin。若IZ＜IZmin則不能穩(wěn)壓。3、硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路（1）電路結構UIUO+UR

它是利用穩(wěn)壓管的反向擊穿特性穩(wěn)壓的，由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會引起較小的電壓變化。（2）工作原理當輸入電壓變化時如何穩(wěn)壓

輸入電壓VI的增加，必然引起UO的增加，即UZ增加，從而使IZ增加，IR增加，使UR增加，從而使輸出電壓UO減小。這一穩(wěn)壓過程可概括如下：UIUO+URUI↑→UO↑→UZ↑→IZ↑→IR↑→UR↑→UO↓

這里UO減小應理解為，由于輸入電壓UI的增加，在穩(wěn)壓管的調節(jié)下，使UO的增加沒有那么大而已。UO還是要增加一點的，這是一個有差調節(jié)系統(tǒng)。當負載電流變化時如何穩(wěn)壓

負載電流IL的增加，必然引起IR的增加，即UR增加，從而使UZ=UO減小，IZ減小。IZ的減小必然使IR減小，UR減小，從而使輸出電壓UO增加。這一穩(wěn)壓過程可概括如下：

IL↑→IR↑→UR↑→UZ↓（UO↓）→IZ↓→IR↓→UR↓→UO↑UIUO+UR

穩(wěn)壓二極管在工作時應反接，并串入一只電阻。電阻的作用一是起限流作用，以保護穩(wěn)壓管；其次是當輸入電壓或負載電流變化時，通過該電阻上電壓降的變化，取出誤差信號以調節(jié)穩(wěn)壓管的工作電流，從而起到穩(wěn)壓作用。（3）穩(wěn)壓電阻的計算

穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓性能與穩(wěn)壓管擊穿特性的動態(tài)電阻有關，與穩(wěn)壓電阻