极管特性及应用PPT课件课件

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1、极管特性及应用PPT课件半导体二极管一半导体二极管的结构类型二半导体二极管的伏安特性曲线三 半导体二极管的参数四半导体二极管的温度特性五半导体二极管的型号六 稳压二极管稳压二极管特殊二极管简介特殊二极管简介七 极管特性及应用PPT课件一、一、半导体二极管的结构类型半导体二极管的结构类型 在在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分管。二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面有点接触型、面接触型和平面型型三大类。它们的结构示意图如图三大类。它们的结构示意图如图01.11所示。所示。(1)点接触型二极管点接触型二极管PN结面积小，结电容小，结面积小

2、，结电容小，用于检波和变频等高频电路。用于检波和变频等高频电路。(a)(a)点接触型点接触型 图图 01.11 二极管的结构示意图二极管的结构示意图极管特性及应用PPT课件(3)平面型二极管平面型二极管 往往用于集成电路制造工往往用于集成电路制造工艺中。艺中。PN 结面积可大可小，结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。用于高频整流和开关电路中。(2)面接触型二极管面接触型二极管 PN结面积大，用结面积大，用于工频大电流整流电路。于工频大电流整流电路。(b)面接触型二极管符号二极管符号 图图 01.11 二极管的结构示意图二极管的结构示意图(c)(c)平面型平面型极管特性及应用PPT课件二、

3、二、半导体二极管的伏安特性曲线半导体二极管的伏安特性曲线 式中式中IS 为反向饱和电流，为反向饱和电流，V 为二极管两端的电压降，为二极管两端的电压降，VT=kT/q 称称为温度的电压当量，为温度的电压当量，k为玻耳兹曼常数，为玻耳兹曼常数，q 为电子电荷量，为电子电荷量，T 为热力学为热力学温度。对于室温（相当温度。对于室温（相当T=300 K），则有），则有VT=26 mV。)1(eTSVVII 半导体二极管的伏半导体二极管的伏安特性曲线如图安特性曲线如图 01.12 01.12 所示。处于第一象限的是所示。处于第一象限的是正向伏安特性曲线，处于正向伏安特性曲线，处于第三象限的是反向伏安特

4、第三象限的是反向伏安特性曲线。根据理论推导，性曲线。根据理论推导，二极管的伏安特性曲线可二极管的伏安特性曲线可用下式表示用下式表示:(1.1)图图 01.12 二极管的伏安特性曲线二极管的伏安特性曲线图示极管特性及应用PPT课件(1)正向特性正向特性 硅硅二极管的死区电压二极管的死区电压Vth=0.5 V左右，左右，锗锗二极管的死区电压二极管的死区电压Vth=0.1 V左右。左右。当当0VVth时，正向电流为零，时，正向电流为零，Vth称为死区电压或称为死区电压或开启电压。开启电压。当当V0即处于正向特性区域。即处于正向特性区域。正向区又分为两段：正向区又分为两段：当当VVth时，开始出现正时

5、，开始出现正向电流，并按指数规律增长。向电流，并按指数规律增长。极管特性及应用PPT课件(2)反向特性反向特性当当V0时，即处于反向特性区域。反向区也分两个区域：时，即处于反向特性区域。反向区也分两个区域：当当VBRV0时，反向电流很小，且基本不随反向时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称电压的变化而变化，此时的反向电流也称反向饱和电流反向饱和电流I IS S 。当当VVBR时，反时，反向电流急剧增加，向电流急剧增加，VBR称为称为反向击穿电压反向击穿电压。极管特性及应用PPT课件 在反向区，硅二极管和锗二极管的特性有所不同。在反向区，硅二极管和锗二极管的特性有所

6、不同。硅二极管硅二极管的反向击穿特性比较硬、比较陡，反向饱和的反向击穿特性比较硬、比较陡，反向饱和电流也很小；电流也很小；锗二极管锗二极管的反向击穿特性比较软，过渡比较的反向击穿特性比较软，过渡比较圆滑，反向饱和电流较大。圆滑，反向饱和电流较大。从击穿的机理上看，从击穿的机理上看，硅二极管若硅二极管若|VBR|7V时时,主主要 是 雪 崩 击 穿；若要 是 雪 崩 击 穿；若|VBR|4V时时,则主要是齐纳则主要是齐纳击穿。当在击穿。当在4V7V之间两之间两种击穿都有，有可能获得种击穿都有，有可能获得零温度系数点。零温度系数点。极管特性及应用PPT课件三、半导体二极管的参数 半导体二极管的参数

7、包括最大整流电流半导体二极管的参数包括最大整流电流IF、反向击穿电压反向击穿电压VBR、最大反向工作电压最大反向工作电压VRM、反向反向电流电流IR、最高工作频率最高工作频率fmax和结电容和结电容Cj等。几个主等。几个主要的参数介绍如下：要的参数介绍如下：(1)最大整流电流最大整流电流IF二极管长期连续工二极管长期连续工作时，允许通过二作时，允许通过二极管的最大整流极管的最大整流电流的平均值。电流的平均值。(2)反向击穿电压反向击穿电压VBR和最大反向工作电压和最大反向工作电压VRM 二极管反向电流二极管反向电流急剧增加时对应的反向急剧增加时对应的反向电压值称为反向击穿电压值称为反向击穿电压

8、电压VBR。为安全计，在实际为安全计，在实际工作时，最大反向工作电压工作时，最大反向工作电压VRM一般只按反向击穿电压一般只按反向击穿电压VBR的一半计算。的一半计算。极管特性及应用PPT课件(3)反向电流反向电流I IR R(4)正向压降正向压降VF(5)动态电阻动态电阻rd 在室温下，在规定的反向电压下，一般是最大在室温下，在规定的反向电压下，一般是最大反向工作电压下的反向电流值。硅二极管的反向电反向工作电压下的反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微安级；锗二极管在微安(A)级。级。在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。在规定的正向电流下，二极管的正

9、向电压降。小电流硅二极管的正向压降在中等电流水平下，约小电流硅二极管的正向压降在中等电流水平下，约0.60.8V；锗二极管约；锗二极管约0.20.3V。反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数。显然，反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数。显然，rd与工作电流的大小有关，即与工作电流的大小有关，即 rd=VF/IF极管特性及应用PPT课件四、半导体二极管的温度特性 温度对二极管的性能有较大的影响，温度升高时，反向电流将温度对二极管的性能有较大的影响，温度升高时，反向电流将呈指数规律增加，如硅二极管温度每增加呈指数规律增加，如硅二极管温度每增加88，反向电流将约增加一，反向电流将约增加一倍；锗二极管温度每

10、增加倍；锗二极管温度每增加1212，反向电流大约增加一倍。，反向电流大约增加一倍。另外，温度升高时，另外，温度升高时，二极管的正向压降将减小，二极管的正向压降将减小，每 增 加每 增 加 1 1 ，正 向 压 降，正 向 压 降VF(VD)大约减小大约减小2 2mV，即，即具有负的温度系数。这些具有负的温度系数。这些可以从图可以从图01.1301.13所示二极管所示二极管的伏安特性曲线上看出。的伏安特性曲线上看出。图图 01.13 温度对二极管伏安特性曲线的影响温度对二极管伏安特性曲线的影响极管特性及应用PPT课件五、五、半导体二极管的型号半导体二极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例如

11、下：国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：极管特性及应用PPT课件半导体二极管图片极管特性及应用PPT课件半导体二极管图片半导体二极管图片极管特性及应用PPT课件半导体二极管图片极管特性及应用PPT课件 图图 01.14 稳压二极管的伏安特性稳压二极管的伏安特性 (a)符号符号 (b)伏安特性伏安特性 (c)应用电路应用电路(b)(c)(a)六、六、稳压二极管稳压二极管 稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊硅二极管。稳压二极管稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊硅二极管。稳压二极管的伏安特性曲线与硅二极管的伏安特性曲线完全一样，稳压二极管的伏安特性曲线与硅二极管的伏安特性曲线完全一样，稳压二极管

12、伏安特性曲线的反向区、符号和典型应用电路如图伏安特性曲线的反向区、符号和典型应用电路如图01.14所示。所示。极管特性及应用PPT课件 从稳压二极管的伏安特性曲线上可以确定稳从稳压二极管的伏安特性曲线上可以确定稳压二极管的参数。压二极管的参数。(1)稳定电压稳定电压VZ(2)动态电阻动态电阻rZ 在规定的稳压管反向工作在规定的稳压管反向工作电流电流IZ下，所对应的反向工作电下，所对应的反向工作电压。压。其概念与一般二极管的动态电阻相同，只不过稳压二其概念与一般二极管的动态电阻相同，只不过稳压二极管的动态电阻是从它的反向特性上求取的。极管的动态电阻是从它的反向特性上求取的。rZ愈小，反愈小，反映

13、稳压管的击穿特性愈陡。映稳压管的击穿特性愈陡。rZ=VZ/IZ极管特性及应用PPT课件(3)(3)最大耗散功率最大耗散功率 PZM 稳压管的最大功率损耗取稳压管的最大功率损耗取决于决于PN结的面积和散热等条结的面积和散热等条件。反向工作时件。反向工作时PN结的功率结的功率损耗为损耗为 PZ=VZ IZ，由，由 PZM和和VZ可以决定可以决定IZmax。(4)(4)最大稳定工作电最大稳定工作电流流 IZmax 和最小稳定工和最小稳定工作电流作电流IZmin 稳压管的最大稳定工作电稳压管的最大稳定工作电流取决于最大耗散功率，即流取决于最大耗散功率，即PZmax=VZIZmax。而。而Izmin对应

14、于对应于VZmin。若。若IZIzmin，则不能起稳则不能起稳压作用。压作用。极管特性及应用PPT课件(5)稳定电压温度系数稳定电压温度系数 VZ 温度的变化将使温度的变化将使VZ改变，在稳压管中当改变，在稳压管中当 VZ 7 V时，时，VZ具有正温度系数，反向击穿是雪具有正温度系数，反向击穿是雪崩击穿。崩击穿。当当 VZ 4 V时，时，VZ具有负温度系数，反具有负温度系数，反向击穿是齐纳击穿。向击穿是齐纳击穿。当当4 V VZ 7 V时，稳压管可以获得接时，稳压管可以获得接近零的温度系数。这样的稳压二极管可以作为近零的温度系数。这样的稳压二极管可以作为标准稳压管使用。标准稳压管使用。极管特性

15、及应用PPT课件应用注意事项：应用注意事项：稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻。稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻。电阻的作用一是起限流作用，以保护稳压管电阻的作用一是起限流作用，以保护稳压管；其次是当输入电压或负载电流变化时，通过该；其次是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。管的工作电流，从而起到稳压作用。利用半导体的光敏特性，其反向电流利用半导体的光敏特性，其反向电流随光照强度的增加而上升。随光照强度的增加而上升。IV照度增加照度增加符号符号七、七、特殊二极管简介特

16、殊二极管简介 有正向电流流过时，发出一定波长范有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光管可以发出从红外到围的光，目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管可见波段的光，它的电特性与一般二极管类 似，正 向 电 压 较 一 般 二 极 管 高类 似，正 向 电 压 较 一 般 二 极 管 高（1.42.0V），电流为几），电流为几 几十几十mA符号符号二极管电路分析举例二极管电路分析举例 定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止否则，正向管压降否则，正向管压降硅硅0 0.60.7V锗锗0.20.3V分析方法：将二极管断开，分析二

17、极管两端电位分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压的高低或所加电压UD的正负。的正负。若若 V阳阳 V阴阴或或 UD为正，二极管导通（正向偏置）为正，二极管导通（正向偏置）若若 V阳阳 V阴阴，二二极管导通，极管导通，若忽略管压降，二极管可看作短若忽略管压降，二极管可看作短路，路，UAB=6V。实际上实际上，UAB低于低于6V一个管压降，为一个管压降，为6.3或或6.7V例例1 1：取取B 点作为参考点作为参考点，断开二极管，分点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极析二极管阳极和阴极的电位。的电位。例例2:2:电路如图，求：电路如图，求：UAB 若忽略二极管正向若忽略二极管正

18、向压降，二极管压降，二极管VD2可看作可看作短路，短路，UAB=0 V，VD1截止。截止。VD6V12V3k BAVD2 取取 B 点作点作参考点参考点，V1 阳阳=6 V，V2 阳阳=0 V，V1 阴阴=V2 阴阴，由于，由于V2 阳阳电压高，因此电压高，因此VD2导通。导通。ui 8V 二极管导通，可看作短路二极管导通，可看作短路 uo=8V ui 8V 二极管截止，可看作开路二极管截止，可看作开路 uo=ui已知：已知：二极管是理想的，试二极管是理想的，试画出画出 uo 波形。波形。V sin18tui u2t 18V参考点参考点8V例例3 3二极管的用途：二极管的用途：整流、检波、限整流、检波、限幅、箝位、开关、幅、箝位、开关、元元器件保护、温度补偿器件保护、温度补偿等。等。