模电第二章二极管PPT课件

电流
3. 最高反向任务电压 UR
4. 二极管任务时允许外加的最大反向电压
5. 反向电流 IR
6. 二极管二极管未击穿时的反向电流
7. 最高任务频率 fM
8. 二极管任务的上限频率
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四、二极管的等效电路 + v -
+
VC
i
RL
C-
i
i
i
O
v
O
v
O
v
VO
VO
N
rDVON
+
-
VON
+N
2.反向特性
反偏时，反向电流值很小， 反向电阻很大， 反向电压超越UBR那么被击 穿
反向击穿电压
反向饱和电流
IS UB 20
I/mA 10
R U/V
2 反向特性
4
-I/μΑ
结论：二极管具有单导游电性，正导游通，反向截止。
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二极管方程
I/mA
I = IS〔e U/UT - 1〕
-
+
-
VCC和RL都很小 时
VON和rD不能忽 略
与VCC和RL相 比
VON不能忽略 rD可以忽略
与VCC和RL相比 VON和rD均可忽
略
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二极管的运用
1. 整流 VD io
u Ui
+ ui
+
uD R
+ uo
-
-
m0
uo
U
ui ＞0 时二极管导通 m0
uo = ui uD = 0 u
I R
+R
IZ Ui

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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
模拟电子线路(模电)二极管Fra bibliotek三极管61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
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发光二极管 发光二极管简称为LED发光二极管在手机中主要用作背景灯以及键盘 灯，电容现在还有跑马灯等等，发光二极管一般分为红 绿 黄等等，它 发光的颜色取决于它的制作材料，法官二极管对电流有 要求，一般的 为 及毫安到几十毫安，发光二极管的发光强度一般分它的正向电流成 线性关系，但如果流过反光二极管的电流太大，就会造成发光二极管 的损坏实际运用中，一般在二极管的电路中串接一个限流电阻，用来 防止大电流对二极管造成的损坏。发光二极管只工作在正偏状态，正 常情况下，它的正向电压为1.5-3V之间。发光二极管图形符号 看图
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二极管的测量及好坏判断
• 1、二极管的测量 将万用表打到蜂鸣二极管档，红表笔接二极管的正极，黑笔接二
极管的负极，此时测量的是二极管的正向导通阻值，也就是二极管的正向 压降值。不同的二极管根据它内部材料不同所测得的正向压降值也不同。 2、好坏判断
正向压降值读数在300--800为正常，若显示为0说明二极管短路或 击穿，若显示为1说明二极管开路。将表笔调换再测，读数应为1即无穷大， 若不是1说明二极管损坏。
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变容二极管 电容是一个存储电荷的原件，当其两端的电压 变化时，其存储的电荷也发生变化，因此就出 现充放电现象，PN结除了单向导电外，也具有 上述特性，也就是说它具有电容效应， 变容二极管是一种特殊的二极管，它利用了 PN结的电容效应，为了使这种电容效应显著， 给二极管加上反向偏置，当二极管两端的反向 电压发生变化时，二极管的结电容也随之变大 变小。 二极管的结电容大小除了与本身结构和工艺外， 还与外加的反向电压有关。 变容二极管是利用PN结的电容效应，并采用 特殊工艺使德、得结电容随反向偏压的变化比 较灵敏的一种特殊二极管，变容二极管的图形 符号看图

＋
－
乙
2021/4/8
有实验可知：二极管加正向电压时导 通，有较大的电流通过，灯亮。加反 向电压时二极管截止，没有电流通过， 灯灭。
问：何时灯亮？ A:甲 B：乙
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结论：甲时灯亮，乙时灯灭，得出二极 管具有单向导电性。
正向---相当于导线 反向---相当于断路
2021/4/8
6
四、例题讲解：
电路如图所示，已知的波形如图所示，其中二极管的正 向压降忽略不计，试画出的波形。
+ D
ui -
ui 5V
0 -5V
uo
20201/4/8
+ R uo
-
t
t
答案：加正向电压时，导通 如UI；加反向电压时，相当于断路， U0=0。
如下图
ui 5V
0
t
-5V
uo 5V
0
t
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五、拓展正向导通工 作在A-B段，A点 电压分别为锗、硅 的导通电压。（下 节课讨论）
二极管构造与特性
2021/4/8
1
教学重点：二极管的特性 教学难点：二极管的构造
2021/4/8
2
课前复习： 一、PN结：
在纯净的半导体硅或锗中掺入不同的微量元素， 得到两种导电特性不同的半导体。
●以负电荷（自由电子）导电为主的N型 半导体---掺入5价元素杂质(磷、砷、锑）
●以正电荷（空穴）导电为主的P型半导 体--- 掺入3价元素杂质（如硼、镓、 铟、铝等 ）
2021/4/8
3
从P到N，PN结具有单向导电性。
硼、镓、铟、 铝 (＋)
磷、砷、锑 (－)
二、二极管的形成：
PN结加以管壳形成，因此也具有单向导电性。

1、半导体的特点：
（1）半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间 。 （2）半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。 （3）在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强 。
半导体中两种携带电荷粒子： （1）空穴（带正电荷） （2）自由电子（带负电荷）
载流子
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2、Ｐ型半导体和Ｎ型半导体
空穴 自由电子
多数载流子（简称多子） 少数载流子（简称少子）
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＋＋＋ ＋ ＋＋＋ ＋ ＋＋＋ ＋
N 型半导体
P 型半导体
无论是P型半导体还是N型半导体都是中性 的，通常对外不显电性。
掺入的杂质元素的浓度越高，多数载流子 的数量越多。
只有将两种杂质半导体做成PN结后才能成 为半导体器件。
I
反向击穿 电压U(BR)
反向电流 在一定电压 范围内保持 常数。
P– +N 反向特性
外加电压大于反向击 穿电压二极管被击穿， 失去单向导电性。
正向特性
P+ – N 硅0.7V左右
导通压降 锗0.3V左右 U
死区电压
硅管0.5V, 锗0.2V。
外加电压大于死区 电压二极管才能导通。
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即处于正向导通状态，所以H1指示灯发光。
图1-3 [例1.1]电路图
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4. 晶体二极管的主要参数
（1）最大整流电流IFM
指管子长期运行时，允许通过的最大直流电流。
（2）反向击穿电压UBR
指管子反向击穿时的电压值。
（3）最高反向工作电压URM
二极管正常工作时允许承受的最高反向电压 （约为UBR的一半）。
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解：由电路的KVL方程，可得 iD VDD v D R 1 1 即 iD vD VDD 是一条斜率为-1/R的直线，称为负载线 R R Q的坐标值（VD，ID）即为所求。Q点称为电路的工作点
2.4.2 二极管正向V-A特性的建模
根据二极管在实际电路中工作状态和对分 析精度的不同要求，可以为二极管建立不同 的模型，常用的二极管模型有以下几种：
3. 折线模型
为了较真实地描述二极管伏安特性，在恒压降等 效模型的基础上作一定的修正，即认为二极管的管压 降不是恒定的，而是随着流过二极管电流的增加而增 加。
图2.16 折线等效模型
(a)电路模型 (b)V-I特性
4. 小信号模型
如果二极管在它的伏安（V-I）特性 的某一小范围内工作，例如在静态工作 点Q(即V-I特性上的一个点,此时vD=VD， iD=ID)附近工作，则可把V－I特性看成为 一条直线，其斜率的倒数就是所要求的 小信号模型的微变电阻rd。
参看图中所示，微变电阻rd可直接从
图2.17
小信号模型
V-I特性上求得。通过Q点作一条V-I特性的切线，并 形成一直角三角形,从而得到ΔvD和ΔiD，则
rd=ΔvD/ΔiD
（a)V-I特性(b)电路符号
rd的数值还可以从二极管V-I特性表达式导出，因为：
iD I S 对vD的微分，有：
图示电路中，VDD = 5V，R = 5k，恒压降模型的VD=0.7V，vs = 0.1sint V。 （1）求输出电压vO的交流量和总量；（2）绘出vO的波形。
2.4.2 模型分析法应用举例
2．模型分析法应用举例 （1）整流电路
（a）电路图
（b）vs和vo的波形
2．模型分析法应用举例

二极管的单向导电性
综上所述，二极管加正向电压大 于死区电压时才会导通，加反向电压 时管子处于截止状态，这一特性称为 二极管的单向导电性。
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[例1.1] 图1-3所示电路中，当开关S闭合后，H1、H2两个指 示解 ：灯 ，由哪电 路一图个可可知能，发开光关 S？闭 合 后 ， 只 有 二 极 管 V 1 正 极 电 位 高 于 负 极 电 位 ，
(b)面接触型
结面积大、正向电流大、结 电容大，用于大电流整流电路。
金属触丝 N型锗片
阳极引线
阴极引线
( a ) 点接触型 外壳
铝合金小球 阳极引线
N型硅
PN结 金锑合金
底座
阴极引线 ( b ) 面接触型
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(c) 平面型
用于集成电路制作工艺中。 PN结结面积可大可小，用于高频整 流和开关电路中。
1、半导体的特点：
（1）半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间 。 （2）半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。 （3）在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强 。
半导体中两种携带电荷粒子： （1）空穴（带正电荷） （2）自由电子（带负电荷）
载流子
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2、Ｐ型半导体和Ｎ型半导体
即处于正向导通状态，所以H1指示灯发光。
图1-3 [例1.1]电路图
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4. 晶体二极管的主要参数
（1）最大整流电流IFM
指管子长期运行时，允许通过的最大直流电流。
（2）反向击穿电压UBR
指管子反向击穿时的电压值。
（3）最高反向工作电压URM
二极管正常工作时允许承受的最高反向电压 （约为UBR的一半）。