晶体二极管.ppt

第三节第三节 晶体二极管晶体二极管E定义：晶体二极管由一个定义：晶体二极管由一个PNPN结加上引出线结加上引出线和管壳构成。所以，二极管实际上就是一个和管壳构成。所以，二极管实际上就是一个PNPN结。结。E种类：点接触型二极管、面接触型二极管、种类：点接触型二极管、面接触型二极管、硅平面型二极管。硅平面型二极管。1一、基本结构一、基本结构PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。引线引线外壳线外壳线触丝线触丝线基片基片点接触型点接触型PN结结面接触型面接触型PN二极管的电路符号：二极管的电路符号：23特点：特点：E点接触型二极管的结面积小、电容小，适用点接触型二极管的结面积小、电容小，适用于高频、小电流的整流、检波、混频电路等。于高频、小电流的整流、检波、混频电路等。E面接触型二极管的结面积大、结电容大，一面接触型二极管的结面积大、结电容大，一般工作于低频电路下。般工作于低频电路下。E硅平面型二极管的结面积大，通过的电流也硅平面型二极管的结面积大，通过的电流也大。大。4一、二极管的特性一、二极管的特性1 1、伏安特性（、伏安特性（VARVAR）：）：E 与与PNPN结结的的VARVAR差差不不多多，二二极极管管的的VARVAR也也服服从从PNPN结方程结方程 ：E I=II=IS S(e eU U/UT/UT-1)-1)根据实测如下页图示：根据实测如下页图示：E 显显然然，在在图图中中仍仍可可用用PNPN结结方方程程来来描描述述二二极极管管的伏安特性。的伏安特性。56 其中：其中：SiSi:U(onU(on)=0.5)=0.5 0.7V0.7V GeGe：U(onU(on)=0.1)=0.1 0.3V0.3V2 2、其他特性：、其他特性：由由于于一一只只二二极极管管就就是是一一个个PNPN结结，故故二二极极管管的特性与的特性与PNPN结的特性差不多，也同样具有：结的特性差不多，也同样具有：单向导电性、温度特性、反向击穿特性单向导电性、温度特性、反向击穿特性 （这里不再赘述）（这里不再赘述）7二、二极管的微变等效电路模型二、二极管的微变等效电路模型89E 工作点、静态工作点、增量工作点、静态工作点、增量UU、IIE 如如果果加加到到二二极极管管上上的的电电压压U U由由直直流流电电压压U UQ Q和和叠叠加加其其上上的的增增量量电电压压UU组组成成，而而 U U=U UQ Q+U+U，则将产生的电流为则将产生的电流为 I=II=IQ Q+I+IE 如如图图所所示示：Q Q为为静静态态工工作作点点，一一般般叠叠加加在在Q Q点点的的II和和UU之之间间的的关关系系是是非非线线性性的的，但但当当UU足足够小，即当够小，即当U0U0时，时，k k曲曲 k k直直。E 因因此此，此此时时二二极极管管对对叠叠加加在在Q Q点点上上的的微微小小增增量量而而言言，等等效效为为一一电电阻阻r rD D的的电电阻阻值值即即为为该该直直线线段段斜率的倒数斜率的倒数：1011E 上上述述推推导导中中I ID D=I=IS S (e(eU/VUTU/VUT-1)-1)为为二二极极管管在在Q Q点点时时的的电电流流，所所以以r rD D通通常常称称为为二二极极管管的的增增量量结结电电阻阻或或肖肖特特基电阻，再称为动态电阻。基电阻，再称为动态电阻。E 再再考考虑虑到到PNPN结结的的串串联联电电阻阻r rs s，晶晶体体二二极极管管的的小小信号电路模型如图：信号电路模型如图：E 这这一一模模型型在在UU极极小小时时成成立立，故故是是线线性性电电路路，同同时时还还考考虑虑到到了了UU的的工工作作频频率率较较高高时时的的PNPN结结等等效效电容电容C Cj j。E 显显然然，晶晶体体二二极极管管的的小小信信号号模模型型受受UU足足够够小小的限制，工程上要求的限制，工程上要求|U 5.2mV|U 0U 0时，二极管时，二极管D D短路短路E 当当 U 0UVVZ Z，此此时时管管子子被被击击穿穿，而而且且为为电电击击穿穿，非非热击穿。热击穿。E 管管子子在在击击穿穿后后，通通过过其其中中的的电电流流在在很很大大范范围围内内变变化化，而而管管子子两两端端的的电电压压变变化化范范围围却却很很小小，这这一一现现象象使二极管在一定范围内能够起到稳定电压的作用。使二极管在一定范围内能够起到稳定电压的作用。23E 注注意意：这这个个“一一定定范范围围”就就是是管管子子由由“击击穿穿”转转化化为为“稳稳压压”的的决决定定条条件件，管管外外电电路路必必须须有有限限制制电电流流的的措措施施，使使电电击击穿穿不不致致于于引引起热击穿而损坏二极管。起热击穿而损坏二极管。E 另另外外，利利用用反反向向击击穿穿特特性性制制成成的的二二极极管管称称为为稳稳压压管管或或齐齐纳纳二二极极管管，主主要要用用于于产产生生稳稳定定的电压。的电压。24二、稳压管的符号及等效电路二、稳压管的符号及等效电路E 1 1、符号、符号（右上图）（右上图）E 2 2、等效电路、等效电路（右下图）（右下图）E D D1 1表表示示稳稳压压管管正正向向偏偏置置以以及及反反向向偏偏置置但但未未击击穿穿时时等等效效为为一一普通二极管。普通二极管。E D D2 2 r rd d U UZ Z为为称称压压管管工工作作在在反反向向击穿下的情况。击穿下的情况。E D D2 2为理想二极管为理想二极管E r rd d为稳压管的动态电阻。为稳压管的动态电阻。E U UZ Z为稳压管的稳定工作电压值。为稳压管的稳定工作电压值。25三、稳压管的主要参数三、稳压管的主要参数 1 1、稳稳定定电电压压U UZ Z：指指稳稳压压管管中中的的电电流流为为规规定定电电流流时时，稳稳压压管管两两端端的的电电压压，一一般般地地，即即使使为为同同一一型型号号的的稳稳压压管管来来说说，U UZ Z都具有较大的分散性。都具有较大的分散性。2.2.稳定电流稳定电流I IZ Z：I IZ Z为为稳稳压压管管正正常常工工作作的的参参考考电电流流值值，可可以以有有I IZ Zminmin和和I Iz zmaxmax I IZ Zminmin：保保证证可可靠靠击击穿穿所所允允许许的的最最小小反反向向电电流流，当当I IZ Z I IZ Zmaxmax时，将使时，将使PN PN 结过热而烧坏。结过热而烧坏。当当I IZ Z较较大大，即即使使 I IZ Z I IZ Zmaxmax，但但管管子子的的功功率率不不超超过过额额定定功耗时，亦可以工作正常。功耗时，亦可以工作正常。3.3.动动态态电电阻阻r rZ Z：r rZ Z是是稳稳压压管管两两端端的的电电压压和和通通过过稳稳压压管管的的电流变化量之比。电流变化量之比。r rZ Z=U=UZ Z/I/IZ Z4 4、额额定定功功耗耗P PZ Z：这这是是由由管管子子允允许许温温度度升升高高所所决决定定的的参参数数，其其数数值值为为稳稳定定电电压压V VZ Z与与允允许许的的最最大大电电流流I IZMZM和和乘乘积积P PZ Z=U UZ Z I IZMZM27E 5 5、温度系数：、温度系数：E 即即说说明明稳稳定定电电压压值值受受温温度度影影响响的的参参数数，其其数数值值为为温温度度每每升升高高1 1o oC C时时，稳稳定定电电压压值值的的相相对对变变化化量量。如如硅硅稳稳压压管管U UZ Z低低于于4V4V时时具具有有负负温温度度系系数数（齐齐纳纳击击穿穿）高高于于7V7V时时具具有有正正温温度度系系数数（雪雪崩崩击击穿穿）。（因因为为齐齐纳纳击击穿穿的的U UBRBR随随TT而下降，雪崩击穿的而下降，雪崩击穿的U UBRBR随随TT而增加）。而增加）。28（4）稳定电流稳定电流IZ、最大、最小稳定电流最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。（5）最大允许功耗）最大允许功耗三、稳压二极管的参数（概括）三、稳压二极管的参数（概括）（1）稳定电压稳定电压 UZ（2）电压温度系数电压温度系数 U（%/）稳压值受温度变化影响的的系数。稳压值受温度变化影响的的系数。（3）动态电阻）动态电阻29四、稳压管的应用：四、稳压管的应用：E 稳压管正常工作的条件为：稳压管正常工作的条件为：E 一一是是必必须须工工作作在在反反向向击击穿穿状状态态（利利用用正正向向特特性性稳稳压的除外）；压的除外）；E 二是必须使稳压管中的电流处在二是必须使稳压管中的电流处在I IZ Zminmin与与I IZ Zmaxmax之间。之间。E 稳稳压压电电路路可可以以有有多多种种实实现现电电路路，一一般般的的稳稳压压管管稳稳压电路就是其中一种。压电路就是其中一种。30负载电阻负载电阻 。要求要求当输入电压由正常值发当输入电压由正常值发生生 20%波动时，负载电压基本不变。波动时，负载电压基本不变。稳压二极管的应用举例稳压二极管的应用举例uoiZDZRiLiuiRL稳压管的技术参数稳压管的技术参数:解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为流为Izmax。求：求：电阻电阻R和输入电压和输入电压 ui 的的正常值。正常值。方程方程131令令输入电压降到下限时，输入电压降到下限时，流过稳压管的电流为流过稳压管的电流为Izmin。方程方程2uoiZDZRiLiuiRL联立方程联立方程1、2，可解得：，可解得：32 五、五、其它二极管其它二极管E 二二极极管管种种类类繁繁多多，除除普普通通二二极极管管和和稳稳压压管管外外，还还有：有：E 变变容容二二极极管管：其其增增量量电电容容值值随随外外加加反反向向电电压压而而变化；变化；E 发光二极管：导通时可发光，截止时不发光。发光二极管：导通时可发光，截止时不发光。E 其其它它：肖肖待待基基表表面面垫垫垒垒二二极极管管、隧隧道道二二极极管管、光敏二极管等。光敏二极管等。33