最新二极管及基本电路

(2) 反向击穿电压VBR和最大反向工作电压VRM
(3) 反向电流IR (4) 正向压降VF (5) 极间电容CB
iD/m A
20
15
V BR
40
1 0 V th
5
30 20 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8
10 死区
20
30
40
iD / A
D/V
硅二极管2CP10的V-I 特性
1.0
其中 IS ——反向饱和电流
0.5 iD=– IS
VT ——温度的电压当量 且在常温下（T=300K）
–– 1.0
–– 0.5
0
0.5
1.0 D/V
VT
kT0.026V26mV q
特性平坦PN反结向的伏截安止特性
一
定的温度条件下，由本征激发
决定的少子浓度是一定的
近似 估算
正向： iDISevD/VT 反向： iD IS
3.3.1 半导体二极管的结构
PN结加上引线和封装 二极管
按结构 分类
点接触型 面接触型 平面型
3.3.2 二极管的伏安特性
阳极 a 阴极 k
3.3.3 二极管的参数
16
半导体二极管图片
面接触型
阳极 阴极 引线 引线
P N P型支持衬底
平面型
点接触型
17
3.3.2 二极管的伏安特性
iD/m A
iD
++ vO vi
+
D
vO
VREF
习题2.4.5
习题2.4.6
例2.4.2（习题2.4.12）
初步分析——依据二极管的单向导电性
左图
中图
D导通：vO = vI - vD D导通：vO = vD
D截止：vO = 0
D截止：vO = vI
显然，vO 与 vI 的关系由D的状态决定
而且，D处于反向截止时最简单！
VD > 0V -VBR < VD 0V
先静态（直流），后动态（交流）
静态： vI =0（正弦波过0点） 动态： vI 0
22
2、二极管状态判断例1:V2BCR=P410（V硅。）求，VDI、F=I1D6。mA，
(a)
R=10k
+
来自百度文库
VI
ID
10V
(b)
R=1k
++ VD VI
ID 20V
(c) R =10k
(d)
R=10k
+ VD VI
二极管及基本电路
3.1 半导体的基本知识
3.1.1 半导体材料
3.1.2 半导体的共价键结构
3.1.3 本征半导体
+4
3.1.4 杂质半导体
半导体:导电特性介于导体和绝缘体之间 典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。
导电的 1、其能力容易受环境因素影响
重要特点
（温度、光照等） 2、掺杂可以显著提高导电能力
加反向电压，简称反偏
• 扩散 > 漂移 • 大的正向扩散电流（多子） • 低电阻 正向导通
• 漂移 > 扩散 • 很小的反向漂移电流（少子） • 高电阻 反向截止
12
3.2.2 PN结的单向导电性
陡峭电阻小 正向导通
PN结特性描述
1、PN结的伏安特性
2、PN结方程
非线性 iD/mA
iDIS(evD/VT1)
2
3.2 PN结的形成及特性
3.2.1 PN结的形成 3.2.2 PN结的单向导电性 * 3.2.3 PN结的反向击穿 3.2.4 PN结的电容效应
9
3.2.1 PN结的形成
载流子的 运动：
P区
P型
扩散运动——浓度差产生的载流子移动
漂移运动——在电场作用下，载流子的移动
内电场 N区
N型
形成过程可分成4步 (动画)
1. 浓度差多子的扩散运动
扩散：空穴 漂移：电子
电子 空穴
2. 扩散空间电荷区内电场 3. 内电场少子的漂移运动
阻止多子的扩散 4、扩散与漂移达到动态平衡
10
对于P型半导体和N型半导体结合面，离子薄层 形成的空间电荷区称为PN结。
在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。
③
40
iD / A
硅二极管2CP10的V-I 特性
锗二极管2AP15的V-I 特性
注
1. 死区电压（门坎电压） Vth = 0.5V（硅） Vth = 0.1V（锗）
意
2. 反向饱和电流 硅：0.1A；锗：10A
3. PN结方程（近似）
iDIS(evD/VT1)
18
3.3.3 二极管的参数
(1) 最大整流电流IF
+
ID 10V
+
VD VI
ID
+ 100V
+ VD
正偏
正偏
反偏
反偏
D正向导通？ D正向导通！ D反向截止
D反向击穿
vD = ？
iD > IF ？
iD = ？
二极管状态判断方法
ID = 0 VD = -10V
普通：热击穿－损坏
齐纳：电击穿 VD = - VBR= -40V
假设D截止(开路)， 求D两端开路电压
19
3.4 二极管基本电路及其分析方法
3.4.1 二极管V- I 特性的建模 3.4.2 应用举例
讲课思路： 1、二极管电路的分析概述
2、二极管状态判断 3、图解分析法 4、等效电路（模型）分析法 5、应用电路分析举例
20
1、二极管电路的分析概述 应用电路举例
整流 D
限幅 R
R
+
vI
iD
R vO vI
20
15
V BR
40
1 0 V th
5
30 20 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8
10 死区
20
D/V
30 40
iD / A
反向击穿特性
iD/m A
正向特性
20
反向特性 1 5
①
10
60
V BR
5 40 20 0
②
10
20
0.2 0.4 0.6
V th
30
D/V
13
3.2.3 PN结的反向击穿
当PN结的反向电
压增加到一定数值时，
iD
反向电流突然快速增加，
此现象称为PN结的反
向击穿。
V BR
O
D
热击穿——不可逆
电击穿——可逆
雪崩击穿 齐纳击穿
14
3.2.4 PN结的电容效应
(1) 势垒电容CB
(2) 扩散电容CD
势垒电容示意图
扩散电容示意图 15
3.3 半导体二极管
PN结形成的物理过程：
因浓度差
宽
多子的扩散运动 杂质离子形成空间电荷区
空间电荷区形成内电场
内电场促使少子漂移
内电场阻止多子扩散
扩散 > 漂移
是
否
最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。
11
3.2.2 PN结的单向导电性
只有在外加电压时才… 扩散与漂移的动态平衡将…
定义：加正向电压，简称正偏
21
1、二极管电路的分析概述 分析思路
分析任务：求vD、iD
目的1: 确定电路功能，即信号vI传递到vO ，有何变化？ 目的2: 判断二极管D是否安全。
首先，判断D的状态？
若D反向截止，则相当于开路（ iD 0，ROFF ∞ ）； 若D正向导通，则？
正向导通分析方法：
图解法 等效电路（模型）法 —— 将非线性 线性