1.2模擬電子技術基礎10年模擬電子技術基礎課程電子教案

1.2

半導體二極管1.2.1

半導體二極管的結構和類型平面型點接觸型引線觸絲外殼N型鍺片N型硅陽極引線PN結陰極引線金銻合金底座鋁合金小球半導體二極管的外型和符號正極負極符號外型負極正極半導體二極管的類型(1)按使用的半導體材料不同分為(2)按結構形式不同分為硅管鍺管點接觸型平面型

點接觸型管子的結面積小，電容小，適用于高頻、小電流的整流、檢波、混頻電路等面接觸型二極管

PN結的面積大，允許流過的電流大，一般工作在低頻率電路下。1.2.2

半導體二極管的伏安特性硅管00.8反向特性正向特性擊穿特性00.8反向特性鍺管正向特性uDiD(1)

近似呈現(xiàn)為指數(shù)曲線，即(2)

有死區(qū)（iD≈0的區(qū)域)1．正向特性死區(qū)電壓約為硅管0.5V鍺管0.1VOiD正向特性擊穿電壓死區(qū)電壓U(BR)反向特性uD(3)導通后（即uD大于死區(qū)電壓后）管壓降uD

約為硅管0.6~0.8V鍺管0.2~0.3V通常近似取uD

硅管0.7V鍺管0.2VOiD正向特性擊穿電壓死區(qū)電壓U(BR)反向特性uD即uD略有升高，

iD急劇增大。2．反向特性

IS=硅管小于0.1微安鍺管幾十到幾百微安OiD正向特性擊穿電壓死區(qū)電壓U(BR)反向特性uD(1)當時，。(2)

當時，反向電流急劇增大，擊穿的類型根據擊穿可逆性分為電擊穿熱擊穿二極管發(fā)生反向擊穿。OiD正向特性擊穿電壓死區(qū)電壓U(BR)反向特性uD降低反向電壓，二極管仍能正常工作。PN結被燒壞，造成二極管永久性的損壞。二極管發(fā)生反向擊穿后，如果a.功耗PD(=|UDID|)不大b.PN結的溫度小于允許的最高結溫硅管150∽200oC鍺管75∽100oC熱擊穿電擊穿a.齊納擊穿

(3)

產生擊穿的機理半導體的摻雜濃度高擊穿電壓低于4V擊穿電壓具有負的溫度系數(shù)空間電荷層中有較強的電場電場將PN結中的價電子從共價鍵中激發(fā)出來擊穿的機理條件擊穿的特點半導體的摻雜濃度低擊穿電壓高于6V擊穿電壓具有正的溫度系數(shù)空間電荷區(qū)中就有較強的電場電場使PN結中的少子“碰撞電離”共價鍵中的價電子擊穿的機理條件擊穿的的特點b.雪崩擊穿1.2.3

溫度對半導體二極管特性的影響1.當溫度上升時，死區(qū)電壓、正向管壓降降低。△uD/△T=–（2~2.5）mV/°C2.

溫度升高，反向飽和電流增大。即溫度每升高1°C，管壓降降低（2~2.5）mV。即平均溫度每升高10°C，反向飽和電流增大一倍。1.2.4

半導體二極管的主要電參數(shù)1.額定整流電流IF2.反向擊穿電壓U(BR)管子長期運行所允許通過的電流平均值。

二極管能承受的最高反向電壓。OiD正向特性擊穿電壓死區(qū)電壓U(BR)反向特性uD4.反向電流IR3.最高允許反向工作電壓UR為了確保管子安全工作，所允許的最高反向電壓。室溫下加上規(guī)定的反向電壓時測得的電流。

OiD正向特性擊穿電壓死區(qū)電壓U(BR)反向特性uDUR=（1/2~2/3）U(BR)5.正向電壓降UF6.最高工作頻率fM指通過一定的直流測試電流時的管壓降。

fM與結電容有關，當工作頻率超過fM時，二極管的單向導電性變壞。OiD正向特性擊穿電壓死區(qū)電壓U(BR)反向特性uD二極管的幾種常用的模型(2)電路符號(1)伏安特性1.理想二極管–+uDiDuDiDO理想特性實際特性

在實際電路中，當電源電壓遠大于二極管的管壓降時，利用此模型分析是可行的。(2)電路模型(1)伏安特性2.恒壓模型uDiDOuF–+uDiDuF

所謂恒壓降模型，是指二極管在正向導通時，其管壓降為恒定值，且不隨電流而變化。硅管的管壓降為0.7V,鍺管的管壓降為0.3V。

在實際電路中，此模型的應用非常廣泛。(2)電路模型(1)伏安特性3.折線模型uDiDOuthrD–+uDiDuthrDrD=△U/△I(2)電路模型(1)伏安特性4.小信號動態(tài)模型