二極管類(lèi)別大全演示文稿

二極管類(lèi)別大全演示文稿現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四優(yōu)選二極管類(lèi)別大全Ppt2現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四3實(shí)際二極管的照片電路符號(hào)現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四4導(dǎo)體：自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱(chēng)為導(dǎo)體，金屬一般都是導(dǎo)體。絕緣體：有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱(chēng)為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半導(dǎo)體：另有一類(lèi)物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱(chēng)為半導(dǎo)體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等?！?.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四5半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點(diǎn)。例如：

當(dāng)受外界熱和光的作用時(shí)，它的導(dǎo)電能力明顯變化。

往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會(huì)使它的導(dǎo)電能力明顯改變?，F(xiàn)在是5頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四6現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅（+14）和鍺（+32），它們的最外層電子（價(jià)電子）都是四個(gè)。GeSi通過(guò)一定的工藝過(guò)程，可以將半導(dǎo)體制成晶體。半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四7一、本征半導(dǎo)體：完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點(diǎn)陣，每個(gè)原子都處在正四面體的中心，而四個(gè)其它原子位于四面體的頂點(diǎn)，每個(gè)原子與其相臨的原子之間形成共價(jià)鍵，共用一對(duì)價(jià)電子。硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)：

本征半導(dǎo)體、空穴及其導(dǎo)電作用現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四8硅和鍺的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵共用電子對(duì)+4+4+4+4+4表示除去價(jià)電子后的原子現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四9共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，稱(chēng)為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價(jià)鍵成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。形成共價(jià)鍵后，每個(gè)原子的最外層電子是八個(gè)，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。共價(jià)鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。+4+4+4+4現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四10二、本征半導(dǎo)體的激發(fā)和復(fù)合在絕對(duì)0度（T=0K）和沒(méi)有外界激發(fā)時(shí),價(jià)電子完全被共價(jià)鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒(méi)有可以運(yùn)動(dòng)的帶電粒子（即載流子），它的導(dǎo)電能力為0，相當(dāng)于絕緣體。在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價(jià)電子獲得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵的束縛，成為自由電子，同時(shí)共價(jià)鍵上留下一個(gè)空位，稱(chēng)為空穴。1.載流子、自由電子和空穴現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四11+4+4+4+4自由電子空穴束縛電子現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四122.本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理+4+4+4+4在其它力的作用下，空穴吸引附近的電子來(lái)填補(bǔ)，這樣的結(jié)果相當(dāng)于空穴的遷移，而空穴的遷移相當(dāng)于正電荷的移動(dòng)，因此可以認(rèn)為空穴是載流子。本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即自由電子和空穴。現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四13溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個(gè)重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一大特點(diǎn)。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。本征半導(dǎo)體中電流由兩部分組成：

1.自由電子移動(dòng)產(chǎn)生的電流。

2.空穴移動(dòng)產(chǎn)生的電流?，F(xiàn)在是13頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四14三、熱平衡載流子濃度A是常數(shù)(硅3.88X1016cm–3K-3/2

鍺

1.76X1016cm–3K-3/2)K為波爾茲曼常數(shù)8.63x10-5eV/K=1.38X10-23J/K硅原子的濃度為4.96X1022CM-3300K硅的ni=1.5X1010CM-3

現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四15

雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。P型半導(dǎo)體：空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱(chēng)為（空穴半導(dǎo)體）。N型半導(dǎo)體：自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱(chēng)為（電子半導(dǎo)體）?，F(xiàn)在是15頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四16一、N型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的五價(jià)元素磷（或銻），晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，磷原子的最外層有五個(gè)價(jià)電子，其中四個(gè)與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵，必定多出一個(gè)電子，這個(gè)電子幾乎不受束縛，很容易被激發(fā)而成為自由電子，這樣磷原子就成了不能移動(dòng)的帶正電的離子。每個(gè)磷原子給出一個(gè)電子，稱(chēng)為施主原子。現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四17+4+4+5+4多余電子磷原子N型半導(dǎo)體中的載流子是什么？1.由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。2.本征半導(dǎo)體中成對(duì)產(chǎn)生的電子和空穴。摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱(chēng)為多數(shù)載流子（多子），空穴稱(chēng)為少數(shù)載流子（少子）?，F(xiàn)在是17頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四18二、P型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價(jià)元素，如硼（或銦），晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，硼原子的最外層有三個(gè)價(jià)電子，與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)空穴。這個(gè)空穴可能吸引束縛電子來(lái)填補(bǔ)，使得硼原子成為不能移動(dòng)的帶負(fù)電的離子。由于硼原子接受電子，所以稱(chēng)為受主原子。+4+4+3+4空穴硼原子P型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子。現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四19三、多子和少子的熱平衡濃度熱平衡條件；電中性條件；正電荷量＝負(fù)電荷量室溫時(shí)，雜質(zhì)原子已經(jīng)全部電離現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四20四、雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體（Na)++++++++++++++++++++++++N型半導(dǎo)體(Nd)雜質(zhì)型半導(dǎo)體多子和少子的移動(dòng)都能形成電流。但由于數(shù)量的關(guān)系，起導(dǎo)電作用的主要是多子。近似認(rèn)為多子與雜質(zhì)濃度相等?，F(xiàn)在是20頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四21

導(dǎo)電的機(jī)理一、漂移與漂移電流空穴電流電子電流+--VSI遷移率up和un分別為空穴和自由電子的遷移率(Mobility)。遷移率表示單位場(chǎng)強(qiáng)下的平均漂移速度，單位為cm2／V·S，

q是電子電量，E為外加電場(chǎng)強(qiáng)度

現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四22二、擴(kuò)散與擴(kuò)散電流

擴(kuò)散系數(shù)Dn和Dp為比例常數(shù)，分別稱(chēng)為自由電子擴(kuò)散系數(shù)和空穴擴(kuò)散系數(shù)(DiffusionConstant)，單位是cm2／s(厘米2／秒)，其值隨溫度升高而增大，空穴的Dp小于自由電子的Dn。在硅材料中，室溫時(shí)Dn=34cm2／s，Dp=13cm2／s。

現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四23

上述存在載流子濃度差是半導(dǎo)體區(qū)別于導(dǎo)體的一種特有現(xiàn)象，在導(dǎo)體中，只有一種載流子(自由電子)，如果其間存在著濃度差，則必將產(chǎn)生自低濃度向高濃度方向的電場(chǎng)，依靠電場(chǎng)力就會(huì)迅速將高濃度的電子拉向低濃度處，因此在導(dǎo)體中建立不了自由電子的濃度差。在半導(dǎo)體中，存在著自由電子和空穴兩種載流子，當(dāng)其間出現(xiàn)非平衡載流子，建立濃度差時(shí)，仍能處處滿(mǎn)足電中性條件，就是說(shuō)，只要存在非平衡自由電子[n(x)-no]，就必然存在非平衡空穴[p(x)-po]，并且兩者的數(shù)值相等，這樣就不會(huì)產(chǎn)生不同濃度之間的電場(chǎng)，因而也就不會(huì)將已建立的濃度差拉平?？傊?，由擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的擴(kuò)散電流是半導(dǎo)體區(qū)別于導(dǎo)體的一種特有的電流。注意事項(xiàng)：現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四241.2.1PN

結(jié)的形成在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，經(jīng)過(guò)載流子的擴(kuò)散，在它們的交界面處就形成了PN結(jié)?！?.2PN結(jié)及半導(dǎo)體二極管現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四25P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)E漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，就使漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄?？臻g電荷區(qū)，也稱(chēng)耗盡層?，F(xiàn)在是25頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四26漂移運(yùn)動(dòng)P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)E所以擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到平衡，相當(dāng)于兩個(gè)區(qū)之間沒(méi)有電荷運(yùn)動(dòng)，空間電荷區(qū)的厚度固定不變?，F(xiàn)在是26頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四27－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++空間電荷區(qū)N型區(qū)P型區(qū)電位VVB現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四281.空間電荷區(qū)中沒(méi)有載流子。2.空間電荷區(qū)中內(nèi)電場(chǎng)阻礙P中的空穴.N區(qū)

中的電子（都是多子）向?qū)Ψ竭\(yùn)動(dòng)（擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)）。3.P

區(qū)中的電子和N區(qū)中的空穴（都是少），數(shù)量有限，因此由它們形成的電流很小。注意:現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四29由內(nèi)建電場(chǎng)正產(chǎn)生的電位差稱(chēng)為內(nèi)建電位差(BuiltinVoltage)，用VB表示VT=

KT/Q稱(chēng)為熱電壓(ThermalVoltage)，單位為伏。室溫即T=300K時(shí)VT=26mV鍺的VB為0.2—0.3V，硅的VB為0.5—0.7V。溫度升高時(shí)，由于ni增大的影響比VT大，因而VB將相應(yīng)減小。通常溫度每升高1℃，VB約減小2.5mV。

二、內(nèi)建電位差：現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四30三、阻擋層的寬度

如果結(jié)的截面積為S，則阻擋層在P區(qū)一邊的負(fù)電荷量為

N區(qū)一邊的正電荷量為并且它們的絕對(duì)值相等

XpVVBxpxnN

擋板層的任意一側(cè)的寬度與該側(cè)的參雜濃度成反比現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四311.2.2PN結(jié)的伏安特性

PN結(jié)加上正向電壓、正向偏置的意思都是：P區(qū)加正、N區(qū)加負(fù)電壓。

PN結(jié)加上反向電壓、反向偏置的意思都是：

P區(qū)加負(fù)、N區(qū)加正電壓。現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四32－－－－++++RE一、PN結(jié)正向偏置內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)變薄PN+_內(nèi)電場(chǎng)被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)能夠形成較大的擴(kuò)散電流?，F(xiàn)在是32頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四33二、PN結(jié)反向偏置－－－－++++內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)變厚NP+_內(nèi)電場(chǎng)被被加強(qiáng)，多子的擴(kuò)散受抑制。少子漂移加強(qiáng)，但少子數(shù)量有限，只能形成較小的反向電流。RE現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四34三、PN結(jié)伏安特性iD(mA)V(v)T1T2>T1T2溫度每升高1度，反相飽和電流增加1倍現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四35四、PN結(jié)的擊穿雪崩擊穿：隨著反向電壓的增大，阻擋層內(nèi)部的電場(chǎng)增強(qiáng)，阻擋層中載流子的漂移速度相應(yīng)加快，致使動(dòng)能加大。當(dāng)反向電壓增大到一定數(shù)值時(shí)，載流子獲得的動(dòng)能足以把束縛在共價(jià)鍵中的價(jià)電子碰撞出來(lái)，產(chǎn)生自由電子—空穴對(duì)。新產(chǎn)生的載流子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，再去碰撞其它中性原子，又產(chǎn)生新的自由電子－空穴對(duì)。如此連鎖反應(yīng)使得阻擋層中載流子的數(shù)量急劇增多，因而流過(guò)PN結(jié)的反向電流也就急劇增大。因增長(zhǎng)速度極快，象雪崩一樣，所以將這種碰撞電離稱(chēng)為雪崩擊穿(AvalancheMultiplieation)

現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四36四、PN結(jié)的擊穿齊納擊穿

當(dāng)PN結(jié)兩邊的摻雜濃度很高時(shí)，阻擋層將變得很薄。在這種阻擋層內(nèi)，載流子與中性原子相碰撞的機(jī)會(huì)極小，因而不容易發(fā)生碰撞電離。但是，在這種阻擋層內(nèi)，加上不大的反向電壓，就能建立很強(qiáng)的電場(chǎng)(例如加上1V反向電壓時(shí)，阻擋層內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)2.5X105V／cm)，足以把阻擋層內(nèi)中性原子的價(jià)電子直接從共價(jià)鍵中拉出來(lái)，產(chǎn)生自由電子-空穴對(duì)，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為場(chǎng)致激發(fā)。場(chǎng)致激發(fā)能夠產(chǎn)生大量的載流子，使PN結(jié)的反向電流劇增，呈現(xiàn)反向擊穿現(xiàn)象。這種擊穿稱(chēng)為齊納擊穿(ZenerBreakdown)

一般而言，擊穿電壓在6V以下的屬于齊納擊穿，6V以上的主要是雪崩擊穿

現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四37擊穿電壓的溫度特性

當(dāng)溫度升高時(shí)，晶格的熱振動(dòng)加劇，致使載流子運(yùn)動(dòng)的平均自由路程縮短。因此，在與原子碰撞前由外加電場(chǎng)獲得的能量減小，發(fā)生碰撞而電離的可能性也就減小。在這種情況下，必須加大反向電壓，才能發(fā)生雪崩擊穿。因此，雪崩擊穿電壓隨溫度升高而增大，具有正的溫度系數(shù)。

當(dāng)溫度升高時(shí)，由于束縛在共價(jià)鍵中的價(jià)電子所具有的能量狀態(tài)增高。因此，在電場(chǎng)作用下，價(jià)電子比較容易掙脫共價(jià)鍵的束縛，產(chǎn)生自由電子-空穴對(duì)，形成場(chǎng)致激發(fā)。可見(jiàn)，齊納擊穿電壓隨溫度升高而降低，具有負(fù)的溫度系數(shù)

現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四381．2．4、PN結(jié)的電容特性

一、勢(shì)壘電容PN結(jié)的阻擋層類(lèi)似于平板電容器，它在交界面兩側(cè)貯存著數(shù)值相等；極性相反的離子電荷，其值隨外加電壓而變化

QV0VcT0現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四39二、擴(kuò)散電容

當(dāng)外加電壓變化時(shí)，除改變阻擋層內(nèi)貯存的電荷量外，還同時(shí)改變阻擋層外中性區(qū)(P區(qū)和N區(qū))內(nèi)貯存的非平衡載流子。例如，外加正向電壓增大ΔV時(shí)，注人到中性區(qū)的非平衡少子濃度相應(yīng)增大，濃度分布曲線(xiàn)上移，如圖所示：

PN-xPxn少子濃度X

為了維持電中性，中性區(qū)內(nèi)的非平衡多子濃度也相應(yīng)地增加相同面積的電荷量。這就是說(shuō)。當(dāng)外加電壓增加ΔV時(shí)，P區(qū)和N區(qū)中各自貯存的空穴和自由電子電荷量相等地增大ΔQ；這種貯存電荷量隨外加電壓而改變的電容特性等效為PN結(jié)上并聯(lián)了一個(gè)電容。鑒于它是由載流子擴(kuò)散而引起的，所以稱(chēng)為擴(kuò)散電容

現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四40三、PN結(jié)電容

由于CT和CD均并接在PN結(jié)上，所以PN結(jié)的總增量電容CJ為兩者之即CJ=CT+CD

外加正向電壓時(shí)，CD很大，且CD>CT，故CJ以擴(kuò)散電容為主，CJ≈CD

，其值自幾十pF到幾千pF。外加反向電壓時(shí)，CD趨于零，故CJ以勢(shì)壘電容為主，CJ≈CT

，其值自幾pF到幾十pF.現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四41四、變?nèi)荻O管

一個(gè)PN結(jié)，外加反向電壓時(shí)，它的反向電流很小，近似開(kāi)路，因此是一個(gè)主要由勢(shì)壘電容構(gòu)成的較理想的電容器件，且其增量電容值隨外加反向電壓而變化。利用這種特性制作的二極管稱(chēng)為變?nèi)荻O管，簡(jiǎn)稱(chēng)變?nèi)莨?VaractorDiode)，它的電路符號(hào)如圖。主要參數(shù)有變?nèi)葜笖?shù)n；電容變化范圍；品質(zhì)因數(shù)Q；最大允許反向電壓等。

變?nèi)莨苁菓?yīng)用十分廣泛的一種半導(dǎo)體器件。例如，諧振回路的電調(diào)諧；壓控振蕩器；頻率調(diào)制；參量電路等。

現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四42一、基本結(jié)構(gòu)PN結(jié)加上管殼和引線(xiàn)，就成為半導(dǎo)體二極管。引線(xiàn)外殼線(xiàn)觸絲線(xiàn)基片點(diǎn)接觸型PN結(jié)面接觸型PN二極管的電路符號(hào)：§1.3

半導(dǎo)體二極管

現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四43

二、伏安特性UI死區(qū)電壓硅管0.6V,鍺管0.2V。導(dǎo)通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓UBR現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四44三、主要參數(shù)1.最大整流電流

IOM二極管長(zhǎng)期使用時(shí)，允許流過(guò)二極管的最大正向平均電流。2.反向擊穿電壓UBR二極管反向擊穿時(shí)的電壓值。擊穿時(shí)反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐模踔吝^(guò)熱而燒壞。手冊(cè)上給出的最高反向工作電壓UWRM一般是UBR的一半?，F(xiàn)在是44頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四453.反向電流

IR指二極管加反向峰值工作電壓時(shí)的反向電流。反向電流大，說(shuō)明管子的單向?qū)щ娦圆?，因此反向電流越小越好。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百倍。以上均是二極管的直流參數(shù)，二極管的應(yīng)用是主要利用它的單向?qū)щ娦?，主要?yīng)用于整流、限幅、保護(hù)等等。下面介紹兩個(gè)交流參數(shù)?，F(xiàn)在是45頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四464.微變電阻rDiDuDIDUDQiDuDrD是二極管特性曲線(xiàn)上工作點(diǎn)Q附近電壓的變化與電流的變化之比：顯然，rD是對(duì)Q附近的微小變化區(qū)域內(nèi)的電阻?，F(xiàn)在是46頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四475.二極管的極間電容二極管的兩極之間有電容，此電容由兩部分組成：勢(shì)壘電容CT和擴(kuò)散電容CD。勢(shì)壘電容：勢(shì)壘區(qū)是積累空間電荷的區(qū)域，當(dāng)電壓變化時(shí)，就會(huì)引起積累在勢(shì)壘區(qū)的空間電荷的變化，這樣所表現(xiàn)出的電容是勢(shì)壘電容。P+-N現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四48擴(kuò)散電容：為了形成正向電流（擴(kuò)散電流），注入P區(qū)的少子（電子）在P

區(qū)有濃度差，越靠近PN結(jié)濃度越大，即在P區(qū)有電子的積累。同理，在N區(qū)有空穴的積累。正向電流大，積累的電荷多。這樣所產(chǎn)生的電容就是擴(kuò)散電容CD。二極管的極間電容kD為一常數(shù)，其值與PN結(jié)兩邊的摻雜濃度等有關(guān)。擴(kuò)散電容CD與通過(guò)PN結(jié)的電流I有關(guān)，其值大于勢(shì)壘電容。當(dāng)外加反向電壓時(shí)，I=-Is，CD趨于零。

CD=kD(I+Is)現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四491.3晶體二極管電路的分析方法晶體二極管模型

分析電路時(shí)，電路中的各個(gè)實(shí)際器件都必須用相應(yīng)的模型(Model)來(lái)表示。實(shí)際器件的物理特性是十分復(fù)雜的。例如，一個(gè)實(shí)際電阻器件，人們往往用一個(gè)服從歐姆定律(V=RI)的理想電阻模型表示。實(shí)際上，這個(gè)模型只能在一定范圍內(nèi)(電壓，頻率等)適用。例如，加在電阻兩端的電壓過(guò)大時(shí)，因內(nèi)部發(fā)熱而引起電阻值變化，致使實(shí)際電阻器件的伏安特性偏離線(xiàn)性。又如，工作頻率過(guò)高時(shí)，實(shí)際器件的分布電感和分布電容的影響就不能忽略。此外，實(shí)際器件還存在著其它非理想因素，例如噪聲等。顯然，要反映這些物理特性，理想電阻模型已不再適用，而必須用更復(fù)雜的模型，事實(shí)上，即使復(fù)雜模型也只能是對(duì)實(shí)際物理特性的逼近。工程上，往往針對(duì)實(shí)際器件的主要特性，力求采用最簡(jiǎn)單的模型，使電路分析簡(jiǎn)化，同時(shí)，也是更重要的，便于從分析結(jié)果中直觀(guān)地揭示出電路的主要特性。

現(xiàn)在是49頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四50一、晶體二極管的數(shù)學(xué)模型

通常將上式指數(shù)特性稱(chēng)為晶體二極管的理想指數(shù)模型，因?yàn)樗窃诶硐霔l件下導(dǎo)出的數(shù)學(xué)表達(dá)式。為了反映實(shí)際器件的伏安特性，通常的做法是用修正式

或

n稱(chēng)為非理想化因子，其值與I有關(guān)，I為正常值時(shí)，n≈1；I過(guò)小或過(guò)大時(shí)，n≈2。rs是與阻擋層相串接的電阻，它是由阻擋層兩邊P區(qū)和N區(qū)中實(shí)際存在的體電阻、P區(qū)和N區(qū)與金屬引線(xiàn)間的接觸電阻以及金屬引線(xiàn)電阻組成的總電阻，這個(gè)電阻的存在將使加到阻擋層上的電壓變?yōu)?V-Irs)

現(xiàn)在是50頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四51伏安特性vi

伏安特性曲線(xiàn)是晶體二極管的曲線(xiàn)模型。伏安特性曲線(xiàn)可以根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式直接描繪得到。

而實(shí)際上一般都是通過(guò)實(shí)測(cè)得到的。

測(cè)量精度越高，伏安特性曲線(xiàn)就越逼近實(shí)際器件特性。

現(xiàn)在是51頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四52二極管正向V-I特性的模型：

1．理想模型:

在正向偏置時(shí)，其管壓降為0V，而當(dāng)二極管處于反向偏置時(shí)，認(rèn)為它的電阻為無(wú)窮大，電流為零。在實(shí)際的電路中，當(dāng)電源電壓遠(yuǎn)比二極管的管壓降大時(shí)，利用此法來(lái)近似分析是可行的。

理想二極管：死區(qū)電壓=0，正向壓降=0現(xiàn)在是52頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四532、恒壓降模型認(rèn)為:

當(dāng)二極管導(dǎo)通后，其管壓降認(rèn)為是恒定的，且不隨電流而變，典型值為0．7V。不過(guò)，這只有當(dāng)二極管的電流近似等于或大于1mA時(shí)才是正確的。該模型提供了合理的近似，因此應(yīng)用也較廣。二極管：死區(qū)電壓=0.5V，正向壓降0.7V(硅二極管)現(xiàn)在是53頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四543．折線(xiàn)模型:

折線(xiàn)模型認(rèn)為二極管的管壓降不是恒定的，而是隨著通過(guò)二極管電流的增加而增加，所以在模型中用一個(gè)電池和一個(gè)電阻rD來(lái)作進(jìn)一步的近似。其中電池的電壓為二極管的門(mén)坎電壓Vth或者說(shuō)導(dǎo)通電壓VD(on)。rD的值，可以這樣來(lái)確定，如當(dāng)二極管的導(dǎo)通電流為1mA時(shí)，管壓降為0．7V則：rD=（0．7V-0．5V）/（1mA）=200Ω由于二極管特性的分散性，Vth和rD的值不是固定不變的。

現(xiàn)在是54頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四554．小信號(hào)模型：

如果二極管在它的V-I特性的某一小范圍內(nèi)工作，例如在靜態(tài)工作點(diǎn)Q(即V-I特性上的一個(gè)點(diǎn)，此時(shí)vD=VD,iD=ID)附近工作，則可把V-I特性看成為一條直線(xiàn)，其斜率的倒數(shù)就是所要求的小信號(hào)模型的微變電阻rd。

Rd=ΔvD/ΔiD

小信號(hào)電路模型受到?V足夠小的限制。工程上，限定|?V|<5.2mV，由此產(chǎn)生的誤差是可容許的(參閱習(xí)題1-14)。

現(xiàn)在是55頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四56小信號(hào)模型：二極管的小信號(hào)模型rsrj二極管的串連電阻rs現(xiàn)在是56頁(yè)\一共有67頁(yè)\編輯于星期四57PN結(jié)高頻小信號(hào)時(shí)的等效電路：勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容的綜合效應(yīng)rj