高二物理競賽課件晶體二極管

晶體二極管二極管的結(jié)構(gòu)和電路符號如圖：晶體二極管＋－一、二極管的伏安特性曲線

二極管的伏安特性與PN結(jié)的伏安特性很接近，僅在于陰線的接觸電阻、P區(qū)的體電阻和Ｎ區(qū)的體電阻以及表面漏電流造成二者稍有差異。ＰN結(jié)的結(jié)電容：Cj=CT+CD

當(dāng)外加電壓變化量為Δu時(shí)，電子和空穴的濃度變化如圖中實(shí)線所示，引起的電子和空穴的變換量分別為ΔQp和ΔQn，從而在N區(qū)和Ｐ區(qū)存儲的總電荷為ΔQ＝

ΔQp＋ΔQn，用擴(kuò)散電容ＣＤ表示這種電容效應(yīng)。正偏時(shí)以CD為主，Cj≈CD

，其值通常為幾十至幾百pF；反偏時(shí)以CT為主，Cj≈CT，其值通常為幾至幾十pF。

一般用ＰＮ結(jié)的電流方程描述二極管的伏安特性：擊穿Is：反向飽和電流，取決于半導(dǎo)體材料、制作工藝和溫度等。室溫下為２６ｍＶ導(dǎo)通電壓UD(on)

：正向電壓小于導(dǎo)通電壓，正向電流很小，當(dāng)超過時(shí)，正向電流明顯變化。室溫下，硅管UD(on)=(0.5~0.6)V，鍺管UD(on)=(0.1~0.2)V。正偏二極管在小電流時(shí)，電流與電壓為指數(shù)關(guān)系，電流較大時(shí)，P區(qū)、N區(qū)體電阻和引線接觸電阻的作用增強(qiáng)，電流、電壓近似呈線性關(guān)系。反偏時(shí)，對小功率管，未擊穿時(shí)反向電流仍很小，硅管一般小于，鍺管小于幾十微安，可近似認(rèn)為零。１、二極管的導(dǎo)通、截止與擊穿二極管對直流和低頻信號有很好的單向性。２、二極管的管壓降＋＋－－電路伏安特性曲線負(fù)載線伏安特性曲線電路負(fù)載特性

導(dǎo)通時(shí)二極管的伏安特性近似垂直，因此認(rèn)為二極管的壓降為二極管的導(dǎo)通電壓。

３二極管的電阻：直流電阻和交流電阻1）直流電阻RD

RD：二極管端直流電壓UD與流過的直流電流ID之比

正向的RD隨工作電流增大而減小。二極管的直流電阻RD不同的Q點(diǎn)具有不同的直流電阻RD。RD的幾何意義：Q(ID,UD)點(diǎn)到原點(diǎn)直線斜率的倒數(shù)。2）交流電阻rDrD：Q點(diǎn)的電壓與電流的微變量之比交流電阻rD與工作電流IDQ成反比，并與溫度有關(guān)。由二極管的電流方程有：

rD的幾何意義：Q(IDQ,UDQ)點(diǎn)處切線斜率的倒數(shù)。交流電阻rD

結(jié)論：二極管伏安特性是非線性，交、直流電阻均是非線性電阻，即特性曲線上不同點(diǎn)處的交、直流電阻不同，同一點(diǎn)處交流和直流電阻也不相同。當(dāng)二極管的端電壓為u=UDQ+Δu，其電流iD室溫下(T=300K):

二、溫度對二極管伏安特性的影響測試結(jié)果：溫度每升高1℃，UD(on)減小約。

測試結(jié)果：溫度每升高10℃，反向飽和電流IS增大一倍。如果溫度為T1時(shí)，IS=IS1；溫度為T2時(shí)，IS=IS2，則T↗本征激發(fā)↗少子濃度↗IS↗熱電壓UT↗↗綜合：T↑，反向飽和電流IS作用明顯，總體正向電流增加。溫度升高，雪崩擊穿電壓增加，而齊納擊穿電壓下降。

二極管是一種非線性電阻(導(dǎo))元件，在大信號工作時(shí)，其非線性主要表現(xiàn)為單向?qū)щ娦?，而?dǎo)通后所呈現(xiàn)的非線性往往是次要的。

三、晶體二極