半导体二极管08566.pptx

半导体二极管半导体二极管第第 1 章章1.1半导体二极管半导体二极管(Semiconductor Diode)1.1.1 PN 结及其单向导电性结及其单向导电性1.1.2半导体二极管的构成与类型半导体二极管的构成与类型1.1.3半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性1.1.4半导体二极管的使用常识半导体二极管的使用常识1.1.1 PN结及其单向导电性结及其单向导电性一、基本概念一、基本概念本征半导体本征半导体 纯净的半导体。如硅、锗单晶体。纯净的半导体。如硅、锗单晶体。本征激发本征激发 在室温或光照下价电子获得足够能量摆在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价键的束缚成为自由电子，并在共脱共价键的束缚成为自由电子，并在共价键中留下一个空位价键中留下一个空位(空穴空穴)的过程。的过程。载流子载流子 自由运动的带电粒子。自由运动的带电粒子。自由电子自由电子(带负电带负电)空穴空穴(带正电带正电)电子空穴成对出现，数量少、与温度有关。电子空穴成对出现，数量少、与温度有关。两种载流子N型半导体型半导体 在本征半导体硅或锗中掺入微量五价元在本征半导体硅或锗中掺入微量五价元素，如磷、砷（杂质）所构成。素，如磷、砷（杂质）所构成。正离子正离子多数载流子多数载流子少数载流子少数载流子电子为电子为多多数载流数载流子子空穴为空穴为少少数载流数载流子子载流子数载流子数 电子数电子数P型半导体型半导体 在本征半导体硅或锗中掺入微量三价元在本征半导体硅或锗中掺入微量三价元素，如棚、铟（杂质）所构成。素，如棚、铟（杂质）所构成。负离子负离子多数载流子多数载流子少数载流子少数载流子空穴空穴 多子多子电子电子 少子少子载流子数载流子数 空穴数空穴数电中性电中性二、二、PN结的形成结的形成1.载流子的载流子的浓度差浓度差引起多子的引起多子的扩散扩散2.交界面交界面形成空间电荷区形成空间电荷区(PN结结)，建立内电场，建立内电场 空间电荷区特点空间电荷区特点:无载流子，无载流子，阻止扩散进行，阻止扩散进行，利于少子的利于少子的漂移漂移。3.扩散和漂移达到扩散和漂移达到动态平衡，形成动态平衡，形成PN结结。扩散电流扩散电流 等于漂移电流，等于漂移电流，总电流总电流 I=0。内建电场内建电场载流子在电载流子在电场作用下的场作用下的定向运动定向运动PN结的形成三、三、PN结的单向导电性结的单向导电性1.外加外加正向正向电压电压(正向偏置正向偏置)（P+、N）P 区区N 区区内电场内电场+UR外电场外电场IF限流电阻限流电阻扩散运动加强形成正向电流扩散运动加强形成正向电流 IF。IF=I多子多子 I少子少子 I多子多子2.外加外加反向反向电压电压(反向偏置反向偏置)（P、N+）P 区区N 区区 +UR内电场内电场外电场外电场外电场使少子背离外电场使少子背离 PN 结移动，结移动，空间电荷区变宽。空间电荷区变宽。IR漂移运动加强形成反向电流漂移运动加强形成反向电流 IRIR=I少子少子 0PN 结的结的单向导电性单向导电性：正偏呈低阻导通正偏呈低阻导通 正向电流正向电流IF较大较大;反偏呈高阻截止，反偏呈高阻截止，反向电流为反向电流为IR很小。很小。外电场使多子向外电场使多子向 PN 结移动结移动,中中和部分离子和部分离子使空间电荷区变窄。使空间电荷区变窄。PN结的单向导电性 +UR四、四、PN结的结电容结的结电容势垒电容势垒电容 CB：PN中的电荷量随中的电荷量随外加电压变化而改外加电压变化而改变所显示的效应变所显示的效应（反偏时显著反偏时显著）。）。扩散电容扩散电容 CD：多子在扩散过程中积多子在扩散过程中积累程度随外加电压变累程度随外加电压变化而改变所显示的效化而改变所显示的效应（应（正偏时显著正偏时显著）。）。+UR影响工作频率的原因影响工作频率的原因 PN 结的电容效应结的电容效应 结论：结论：1.低频低频时，因结电容很小，对时，因结电容很小，对 PN 结影响很小。结影响很小。高频高频时，时，因容抗增大，使因容抗增大，使结电容分流结电容分流，导致导致单向单向 导电性变差。导电性变差。2.结面积小时结电容小，工作频率高。结面积小时结电容小，工作频率高。1.1.2 半导体二极管的构成和类型半导体二极管的构成和类型构成：构成：PN 结结+引线引线+管壳管壳=二极管二极管(Diode)PN阳极阳极阴极阴极符号：符号：阳阳(正正)极极 ak 阴阴(负负)极极 分类：分类：按材料分按材料分硅二极管硅二极管锗二极管锗二极管按用途分按用途分普通二极管普通二极管整流二极管整流二极管稳压二极管稳压二极管开关二极管开关二极管按结构工艺分按结构工艺分点接触型点接触型面接触型面接触型平面型平面型点接触型点接触型阳极阳极引线引线触丝触丝N 型锗片型锗片管壳管壳阴极阴极引线引线特点：特点：PN结面积小结面积小结电容小结电容小适于高频、小电流适于高频、小电流应用：应用：小功率整流小功率整流高频检波高频检波开关电路开关电路阴极引线阴极引线 面接触型面接触型N型硅型硅PN 结结阳阳极引线极引线铝合金铝合金小球小球支架支架金锑金锑合金合金特点：特点：PN结面积大结面积大结电容小结电容小适于低频、大电流适于低频、大电流(几百毫安以上几百毫安以上)应用：应用：整流整流阳极阳极引线引线阴极阴极引线引线集成电路中的集成电路中的平面型平面型PNP 型支持衬底型支持衬底常用二极管外形图常用二极管外形图2CZ542CZ132CZ302AP1N4001+微型二极管微型二极管（无引线或短引线的贴片元件，直接安装在印刷电路板表面）（无引线或短引线的贴片元件，直接安装在印刷电路板表面）圆柱形微型二极管圆柱形微型二极管SOT 23矩形微型二极管矩形微型二极管1.1.3 半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性一、一、PN 结的伏安特性方程结的伏安特性方程反向饱反向饱和电流和电流温度的温度的电压当量电压当量电子电量电子电量1.602 1023C玻尔兹曼常数玻尔兹曼常数1.38 1023J/K当当 T=300(27 C)：UT =26 mVU=0 时，时，I=0；U 0 时，时，U 0 时，时，I IS；二、二极管的伏安特性二、二极管的伏安特性OuD/ViD/mA正向特性正向特性Uon导通导通电压电压(门坎、阈值门坎、阈值)ID=0Uon=0.5 V0.1 V(硅管硅管)(锗管锗管)u UonID 急剧上升急剧上升0 u Uon Uon=(0.6 0.8)V硅管硅管 0.7 V(0.1 0.3)V锗管锗管 0.2 V反向特性反向特性ISU(BR)反反向向击击穿穿U(BR)u 0 ID=IS 0.1 A(硅硅)几十几十 A(锗锗)u U(BR)反向电流急剧增大反向电流急剧增大(反向击穿反向击穿)反向击穿类型：反向击穿类型：电击穿电击穿热击穿热击穿反向击穿原因反向击穿原因：齐纳击穿齐纳击穿：(Zener)反向电场太强，将电子强行拉出共价键。反向电场太强，将电子强行拉出共价键。(击穿电压击穿电压 6 V，正温度系数，正温度系数)击穿电压在击穿电压在 6 V 左右时，温度系数趋近零。左右时，温度系数趋近零。硅管的伏安特性硅管的伏安特性锗管的伏安特性锗管的伏安特性604020 0.02 0.040 0.4 0.82550ID/mAUD/VID/mAUD/V0.20.4 25 50510150.010.020三、温度对二极管特性的影响三、温度对二极管特性的影响604020 0.0200.42550ID/mAUD/V20 C90 CT 升高时，升高时，Uon以以(2 2.5)mV/C 下降下降温度每升高温度每升高10 C，IS约增大约增大1倍倍一般，一般，硅管允许结温硅管允许结温 150 200 C 锗管允许结温锗管允许结温 75 100 C 1.1.4 半导体二极管的使用常识半导体二极管的使用常识一、二极管的型号一、二极管的型号国标国标GB24974 规定：规定：第一部分第一部分阿拉伯阿拉伯数字数字表表示器件示器件电极数电极数第二部分第二部分字母字母(汉拼汉拼)表示器表示器件件材料材料和极性和极性第三部分第三部分字母字母(汉拼汉拼)表示器表示器件件类型类型第四部分第四部分阿拉伯阿拉伯数字数字表表示器件示器件序号序号第五部分第五部分字母字母(汉拼汉拼)表示表示规格号规格号如硅整流二极管如硅整流二极管 2 C Z 52 A二二极极管管N型型硅硅整整流流管管序序号号规规格格号号12345电极数器件材料和极性字母表示器件类型用数字表示器件序号字母表示规格号符号意义符号意义符号意义符号意义23二极管三极管ABCDABCDEN型,锗材料P型,锗材料N型,硅材料P型,硅材料PNP,锗材料NPN,锗材料PNP,硅材料NPN,硅材料化合物材料PVWCZLSNUKXG普通管微波管稳压管参量管整流管整流堆遂道管阻尼管光电器件开关管低频小功率管(f3MHZ,PC1W)高频小功率管(f3MHZ,PC1W)DATYBJCSBTFHPIN JG低频大功率管(f3MHZ,PC1W)高频大功率管(f3MHZ,PC1W)可控整流器体效应器件雪崩管阶跃恢复管场效应管半导体特殊器件复合管PIN型管激光器件表表1.2.1 半导体器件型号组成部分的符号及其意义半导体器件型号组成部分的符号及其意义二、二极管的主要参数二、二极管的主要参数1.IFM 最大整流电流最大整流电流(最大正向平均电流最大正向平均电流)2.URM 最高反向工作电压最高反向工作电压，为，为 U(BR)/2 3.IR 反向电流反向电流(随温度变化随温度变化,越小单向导电性越好越小单向导电性越好)IDUDU(BR)I FURMO4.fM 最高工作频率最高工作频率(主要取决于主要取决于PNPN结结电容大小结结电容大小)表表1.2.2 几种二极管的典型参数几种二极管的典型参数参数参数型号型号IFM/mAURM/VIR/A fMIFMCj/pF备注备注2AP12AP1216402010 250 250150 MHz40 MHz 1 1点接触点接触形锗管形锗管2CZ52A 2CZ52D10010025200 100 1003 kHz3 kHz面接触面接触形硅管形硅管2CZ56E 2CZ55C10003000100300 500 10003 kHz3 kHz应加散应加散热板热板1N40021N540310003000100300三、二极管管脚极性及质量的判断三、二极管管脚极性及质量的判断在在 R 100或或R 1 k 档测量档测量红表笔红表笔是是(表内电源表内电源)负极负极，黑表笔黑表笔是是(表内电源表内电源)正极正极。正反向电阻各测量一次，正反向电阻各测量一次，测量时手不要接触引脚。测量时手不要接触引脚。(1)用指针式万用表检测用指针式万用表检测*一一般般硅硅管管正正向向电电阻阻为为几几千千欧欧，锗锗管管正正向向电电阻阻为为几几百百欧欧；反反向向电电阻电阻为几百千欧。阻电阻为几百千欧。*正反向电阻相差小为劣质管。正反向电阻相差小为劣质管。正正反反向向电电阻阻都都是是无无穷穷大大或或零零则二极管内部断路或短路。则二极管内部断路或短路。1k 0 0 0(2)用数字式万用表检测用数字式万用表检测红红表笔是表笔是(表内电源表内电源)正极，正极，黑黑表笔是表笔是(表内电源表内电源)负极。负极。2k20k200k2M20M200 在在 挡挡进进行行测测量量，当当 PN 结结完完好好且且正正偏偏时时，显显示示值值为为 PN 结结两两端端的的正向压降正向压降(V)。反偏时，显示。反偏时，显示 。半导体三极管半导体三极管(Semiconductor Transistor)1.2.1BJT 的结构的结构1.2.2BJT 的电流分配与放大原理的电流分配与放大原理1.2.3BJT 的特性曲线的特性曲线1.2双极型双极型三极管三极管1.2.4BJT 的使用常识的使用常识1.2.1 BJT的结构的结构一、结构、符号和分类一、结构、符号和分类NNP发射极发射极 E基极基极 B集电极集电极 C发射结发射结集电结集电结基基 区区发射区发射区集电区集电区emitterbasecollectorNPN 型型PPNEBCPNP 型型分类：分类：按材料分：按材料分：硅管、锗管硅管、锗管按结构分：按结构分：NPN、PNP按使用频率分：按使用频率分：低频管、高频管低频管、高频管按功率分：按功率分：小功率管小功率管 1 WECBECBBJT 外形和引脚外形和引脚EBCECBEBCBECEBC内部内部条件条件发射区掺杂浓度高发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低基区薄且掺杂浓度低集电结面积大集电结面积大外部外部条件条件发射结正偏发射结正偏:UC UB UE集电结反偏集电结反偏:UC UB 1 IE=IC+IB=(1+)IB IC=IB UCE UCE=UR=IC RC电压放大倍数电压放大倍数:RcVCCIBIERb+UBE+UCE VBBcebIC例例 1.2.1 输入电压输入电压 UI=30 mV,引起引起 IB=30 A,设设 =40，RC=1 k，求求 IC、Au。解：解：IC=IB=40 30 A=1.2 mA UO=UCE=IC RC=1.2 mA 1 k =1.2 V1.2.3 BJT 的特性曲线的特性曲线一、共发射极输入特性一、共发射极输入特性输入回路输出回路与二极管特性相似与二极管特性相似iBiEiCO特性基本特性基本重合重合(电流分配关系确定电流分配关系确定)特性右移特性右移(因集电结开始吸引电子因集电结开始吸引电子)导通电压导通电压 uBE硅管：硅管：(0.6 0.8)V锗管：锗管：(0.2 0.3)V取取 0.7 V取取 0.2 V+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uo+uBE+uCE iBRb+uBE VCC+VCCRb二、共发射极输出特性二、共发射极输出特性iC/mAuCE/V50 A40 A30 A20 A10 AIB=0O 2 4 6 8 4321ICEO水平部分为何略上翘水平部分为何略上翘？由于由于uCE增大时，增大时，集电结空间电荷区变集电结空间电荷区变宽，基区变窄，使载宽，基区变窄，使载流子在基区复合的机流子在基区复合的机会减小，即电流放大会减小，即电流放大系数系数 增大，称增大，称基区宽基区宽度调制效应度调制效应。三、三、PNP型型 BJT共发射极特性曲线共发射极特性曲线输入特性输入特性O0.1 0.2 0.3 0.4806040 20 iB/A uBE/V输出特性输出特性iC/mA uCE/V80 A60 A40 A20 AIB=0O 2 4 6 8 4321RcVCCRb+UBE+UCE VBBceb例例 1.2.2（教材例（教材例 2.1.1）已知放大电路中三个极的电位分）已知放大电路中三个极的电位分别为：别为：U1=4V,U2=1.2 V，U3=1.4 V，判断判断BJT类类型、制造材料及电极。型、制造材料及电极。解解RcVCCRb+UBE+UCE VBBcebNPN管管UC UB UEPNP管管UC UB UE硅管：硅管：UBE=0.7 V ；锗管：锗管：UBE=0.2 V 本例中：本例中：U1 U3 2002.极间反向饱和电流极间反向饱和电流(1)集电极集电极 基极反向饱和电流基极反向饱和电流 ICBOICBOVCC Abce(2)集电极集电极-发射极反向饱和电流发射极反向饱和电流 ICEOICEOVCC AbceICEO=（1+）ICBOBJT的主要极限参数的主要极限参数1.ICM 集电极最大允许电流，超过时集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。值明显降低。U(BR)CBO 发射极开路时发射极开路时 C、B 极极间反向击穿电压。间反向击穿电压。2.PCM 集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗PC=iC uCE。3.U(BR)CEO 基极开路时基极开路时 C、E 极极间反向击穿电压。间反向击穿电压。U(BR)EBO 集电极极开路时集电极极开路时 E、B 极极间反向击穿电压。间反向击穿电压。U(BR)CBO U(BR)CEO U(BR)EBO已知已知:ICM=20 mA,PCM=100 mW，U(BR)CEO =20 V，当当 UCE=10 V，IC mA当当 UCE=1 V，IC mA当当 IC=2 mA，UCE V102020iCICMU(BR)CEOuCEPCMOICEO安安全全 工工 作作 区区三、三、BJT 的选管原则的选管原则1.使用时不能超过极限参数使用时不能超过极限参数（ICM ,PCM,U(BR)CEO）。2.工作在高频条件下应选用高频或超高频管工作在高频条件下应选用高频或超高频管;工作在开关条件下应选用速度足够高的开关管。工作在开关条件下应选用速度足够高的开关管。3.要求反向电流小、允许结温高且温变大时，选硅管要求反向电流小、允许结温高且温变大时，选硅管;要求导通电压低时选锗管。要求导通电压低时选锗管。4.同型号管，优先选用反向电流小的同型号管，优先选用反向电流小的。值不宜过大，值不宜过大，一般以几十一般以几十 一百左右为宜。（进口小功率管一百左右为宜。（进口小功率管 较大，较大，如如9013、9014等等 在在200以上）以上）1.3半导体二极管的基本应用半导体二极管的基本应用1.3.1 单相桥式整流滤波电路单相桥式整流滤波电路1.3.2 硅高压整流堆简介硅高压整流堆简介1.3.3 限幅电路限幅电路1.3.1 单相桥式整流滤波电路单相桥式整流滤波电路一、单相桥式整流一、单相桥式整流D3RLD4D2D1u1u2+uo ioRLD4D3D2D1+uo u2u1输入正半周输入正半周1.1.工作原理工作原理输入负半周输入负半周+uo tO tO tO tO 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD=iO2.负载上负载上直流电压直流电压 UO 和和直流电流直流电流 IO 的计算的计算3.二极管参数的计算二极管参数的计算二极管平均电流二极管平均电流 二极管最大反向压二极管最大反向压单相半波单相半波单相全波单相全波单相桥式单相桥式电路电路原理图原理图输出直流输出直流电压电压UO0.45U20.9U20.9U2二极管平二极管平均电流均电流IDIO0.5IO0.5IO最高反压最高反压 UDRM优点优点结构简单结构简单输出波形脉动小输出波形脉动小输出波形脉动小输出波形脉动小二极管承受反压小二极管承受反压小缺点缺点输出波形脉动大输出波形脉动大输出电压低，输出电压低，二极管承受反压高二极管承受反压高变压器要求有抽头变压器要求有抽头需要四只二极管需要四只二极管表表1.3.1 各种单相整流电路的比较各种单相整流电路的比较iO+u2u1+uOiO+u2u1+uOiO+u2u1+uOiD1例例 1.3.1 一单相桥式整流电路，要求一单相桥式整流电路，要求UO=40V，IO=2A，220V交流电源，试选择整流二极管。交流电源，试选择整流二极管。解：解：变压器副边电压有效值为变压器副边电压有效值为二极管承受最高反压为二极管承受最高反压为二极管的平均电流为二极管的平均电流为可选择可选择 2CZ56CURM=100 VIFM=3 A二、二、硅整流组合管硅整流组合管外形外形表表1.4.2 几种硅整流组合管的典型参数几种硅整流组合管的典型参数参数参数型号型号IFM/AUDRM/VIR/AUF/VQL20.05251000 10 1.2QL20.2QL30.5QL45 20io +uo=uc RLD1D4D3D2+u 1.电容滤波电容滤波V 导通时给导通时给 C 充电，充电，V 截止时截止时 C 向向 RL 放电放电；（1）工作原理）工作原理滤波后滤波后 uo 的波形变得平缓，平均值提高。的波形变得平缓，平均值提高。电容电容充电充电电容电容放电放电C三、滤波电路三、滤波电路RC 越大越大 UO 越大越大（2）波形及参数计算）波形及参数计算当当 RL=时：时：O tuO 2 当当 RL 为有限值时：为有限值时：RL=输入交输入交流电压流电压的周期的周期当满足：当满足：UO=(1.1 1.2)U2I2=(1.5 2)IO变压器副边绕组变压器副边绕组电流有效值电流有效值（3）输出特性）输出特性OUOIO 输出电压随输出输出电压随输出电流的增大而明显降电流的增大而明显降低，带负载能力差。低，带负载能力差。一般用于负载电一般用于负载电流较小且变化不大的流较小且变化不大的场合。场合。电容滤波：电容滤波：优点：优点：电路简单，输出直流电压较高，纹波较小。电路简单，输出直流电压较高，纹波较小。缺点：缺点：带负载能力差。带负载能力差。例例 1.3.2 要要求求直直流流输输出出电电压压 UO=24 V，IO=120 mA，220V的的交交流电源频率流电源频率 f=50 Hz，采用，采用单相桥式整流电容滤波，单相桥式整流电容滤波，选择选择元件。元件。解解1.电源变压器参数计算电源变压器参数计算变压器变比：变压器变比：变压器副边电流：变压器副边电流：I2=2IO=2 120 mA=240 mA2.整流二极管选择整流二极管选择二极管平均电流：二极管平均电流：承受最高反压：承受最高反压：2CZ53B:IF =0.3 AURM =50 V硅堆硅堆QL3:0.2 A,50 V3.选滤波电容选滤波电容电解电容电解电容:200 F耐压耐压 50 V 2.电感滤波电感滤波io +uo RLD1D4D3D2+u2+u1 L整流后的输出电压：整流后的输出电压：直流分量直流分量被电感被电感 L 短路短路交流分量交流分量主要主要降在降在 L 上上优点：优点：频率越高，频率越高，L 越大，越大，RL越小越小，滤波效果越好。滤波效果越好。缺点：缺点：电感铁心笨重、体积大。电感铁心笨重、体积大。适用于负载电流较大且负载变化大的场合。适用于负载电流较大且负载变化大的场合。2.复式滤波复式滤波复式复式滤波滤波型型型型RCLCLC表表1.4.3 各种滤波器的比较各种滤波器的比较类型类型电容滤波电容滤波电感滤波电感滤波RC-型型LC-型型LC-型型UO 1.2 UO 1.2 UO 1.2 UO 1.2 UO 0.9 UO二极管二极管冲击电流冲击电流大大小小大大大大小小带载能力带载能力差差强强差差差差强强适用场合适用场合小电流小电流大电流大电流小电流小电流小电流小电流大大/小电流小电流其它特点其它特点电路电路简单简单电感笨重电感笨重成本高成本高脉动成分脉动成分减小，但减小，但 R 上有直上有直流压降流压降脉动成分脉动成分减小，但减小，但电感笨重电感笨重成本高成本高脉动成分脉动成分减小，适减小，适应性较强，应性较强，但有电感但有电感1.结构结构多个高压硅整流二极管串联后封装而成多个高压硅整流二极管串联后封装而成2.外形外形DH262CGL2CL513.用途用途要求承受高反压的场合要求承受高反压的场合,如静电喷漆、除尘等如静电喷漆、除尘等表表1.4.4 几种几种高压硅堆的主要参数高压硅堆的主要参数参数参数型号型号IFM/mAURM/VUF/V IR/ATjM/C2CG1020210 20 20 40 2 1002DGL1A512 30 20 50101251.3.2 硅硅高压高压整流堆整流堆(高压硅堆高压硅堆)简介简介4.倍压整流电路倍压整流电路u2 负半周，负半周，D2导通导通,C2充电至充电至u2 再次再次正半周，正半周，D1,D3导通导通,C1充电至充电至 ,C3充电至充电至u2再次再次负半周，负半周，D2,D4导通导通,C2充电至充电至 ,C4充电至充电至u2 正半周，正半周，D1导通导通,C1充电至充电至倍压整流电路倍压整流电路只适于负载电只适于负载电流很小的场合流很小的场合D1D2uiuORUC1 UC21.3.3 限幅电路限幅电路ui 正半周正半周:ui UC1时时:uO=UC1D1 导通导通 D2截止截止ui 负半周负半周:|ui|UC2时时:D2 导通导通 D1 截止截止 uO=UC2OtuOOtuiUC1UC2UC1UC21.4特殊二极管特殊二极管1.5.1稳压管稳压管1.5.2变容二极管变容二极管1.5.3光电器件光电器件1.4.1 稳压管稳压管一、硅稳压管及其伏安特性一、硅稳压管及其伏安特性符号符号工作条件：工作条件：反向击穿反向击穿ak特性特性IUOUZIZminIZM UZ IZ IZ+特点：特点：*正向特性与普通二极相同正向特性与普通二极相同*反向击穿特性较陡反向击穿特性较陡*反向击穿电压反向击穿电压 几几 几十几十V，在允许范围内为电击穿在允许范围内为电击穿二、主要参数二、主要参数1.稳定电压稳定电压 UZ 流过规定电流时稳压管流过规定电流时稳压管 两端的反向电压值。两端的反向电压值。2.稳定电流稳定电流 IZ 越大稳压效果越好，越大稳压效果越好，小于小于 Imin 时不稳压。时不稳压。3.最大工作电流最大工作电流 IZM 最大耗散功率最大耗散功率 PZMP ZM=UZ IZM4.动态电阻动态电阻 rZrZ=UZ/IZ 越小稳压效果越好。越小稳压效果越好。几几 几十几十 IUOUZIZminIZM UZ IZ IZ5.稳定电压温度系数稳定电压温度系数 CT一般，一般，UZ 4 V，CTV 7 V，CTV 0(为雪崩击穿为雪崩击穿)具有正温度系数；具有正温度系数；4 V UZ 7 V，CTV 很小。很小。表表1.4.1 几种硅半导体稳压二极管的主要参数几种硅半导体稳压二极管的主要参数参数参数型号型号UZ/VIZ/mAIZM /mArZ/CTV/(%/C)PZM/W2CW552CW712DW7A*6.2 7.535 405.8 6.61031033630 15 100 25 0.06 0.10 0.050.250.250.25具有温度补偿的具有温度补偿的2DW系列系列123正温度正温度系数系数负温度负温度系数系数2DW1 2 3对应对应正极正极三、使用稳压管注意事项三、使用稳压管注意事项1.必须工作在反向偏置必须工作在反向偏置(利用正向特性稳压除外利用正向特性稳压除外)。2.工作电流应在工作电流应在 IZ 和和 IZM之间。之间。3.串联使用时，稳压值等于各管稳压值之和。串联使用时，稳压值等于各管稳压值之和。不能并联使用，以免因不同管子稳压值的差异造不能并联使用，以免因不同管子稳压值的差异造成电流分配不均匀，引起管子过载损坏。成电流分配不均匀，引起管子过载损坏。例例 1.4.1 已知已知 UZ1=8 V，UZ2=6 V，ui=12sin t V，画，画uO波形。波形。解解ui 正半波正半波，DZ1反偏，反偏，DZ2正偏正偏当当ui UZ1+UF2=8.7 V时，时，DZ1反向击穿，反向击穿，DZ2正向导通正向导通ui 负半波负半波，DZ1正偏，正偏，DZ2反偏反偏当当|ui|UF1+UZ2=6.7 V时，时，DZ2反向击穿，反向击穿，DZ1正向导通正向导通三、使用注意事项三、使用注意事项1.稳压时必须稳压时必须反反向向偏偏置；置；2.必须串接必须串接限流限流电阻，以保证电阻，以保证 IZ I IZM。3.反向击穿电压较普通二极管小，反向击穿电压较普通二极管小，几几 几十几十V。4.串联使用时稳压值为各管稳压值之和；串联使用时稳压值为各管稳压值之和；不能并不能并联联使用，以免因电流分配不均引起过载使管子使用，以免因电流分配不均引起过载使管子损坏。损坏。1.4.2 变容二极管变容二极管符号符号工作条件：工作条件：反向偏置反向偏置特性特性特点：特点：*反偏时，势垒电容随外加电反偏时，势垒电容随外加电 压升高而降低，可作为压控压升高而降低，可作为压控 可变电容。可变电容。*电容量较小，几十电容量较小，几十几百几百pF。*最大与最小电容比为最大与最小电容比为 5:1。用途：用途：*高频电路中自动调谐、调频、高频电路中自动调谐、调频、调相等。调相等。1.4.3 光电器件光电器件一、光电一、光电(光敏光敏)二极管二极管1符号和特性符号和特性UIO暗电流暗电流E=200 lxE=400 lx工作条件：工作条件：反向偏置反向偏置2.结构和工作原理结构和工作原理入射光入射光玻璃透镜玻璃透镜管芯管芯管壳管壳电极引线电极引线无光照时，暗电流小，反向电无光照时，暗电流小，反向电阻高达几十兆欧。阻高达几十兆欧。光照时，产生光生载流子从而光照时，产生光生载流子从而形成光电流，光电流随光照强形成光电流，光电流随光照强弱变化，反向电阻降为几千欧弱变化，反向电阻降为几千欧 几十千欧几十千欧。二、发光二极管二、发光二极管 LED(Light Emitting Diode)1.符号和特性符号和特性工作条件：工作条件：正向偏置正向偏置一般工作电流几十一般工作电流几十 mA，导通电压导通电压(1 2.5)V2.主要参数主要参数电学参数：电学参数：I FM，U(BR)，IR光学参数：光学参数：峰值波长峰值波长 P，亮度亮度 L，光通量光通量 发光类型：发光类型：可见光：可见光：红、黄、绿红、黄、绿不可见光：不可见光：红外光红外光符号符号u/Vi /mAO2特性特性材料：材料：砷化镓砷化镓，磷化镓，磷化镓 等等4.特点特点体积小、发光均匀稳定、亮度较高、响应快、寿命长体积小、发光均匀稳定、亮度较高、响应快、寿命长工作电压工作电压UF低低(约约 2 V)，工作电流小，工作电流小IF(可取可取 10 mA)5.应用应用显示、光电传输系统、与光电管构成光电耦合器件显示、光电传输系统、与光电管构成光电耦合器件发射电路发射电路接接收收电电路路光缆光缆5.驱动电路驱动电路RUCLEDIFucRDIFLED直流驱动电路直流驱动电路交流驱动电路交流驱动电路限流电阻的选择：限流电阻的选择：1.设定工作电压：如设定工作电压：如 2 V（LED正向电压正向电压 1 2.5 V）2.设定工作设定工作电流：电流：如如 10 mA （10 30 mA)3.根据欧姆定律求电阻根据欧姆定律求电阻：R=(UC UF)/IF(R 要选择标称值要选择标称值)普通二极管、稳压管限流电阻的选择也参照此法普通二极管、稳压管限流电阻的选择也参照此法避免避免LED承承受高反压受高反压三、激光二极管三、激光二极管1.物理结构物理结构 在发光二极管的在发光二极管的PN结间安置一层具有光活性的半导体，结间安置一层具有光活性的半导体，其端面经抛光后具有部分反射功能，形成一光谐振腔，在正其端面经抛光后具有部分反射功能，形成一光谐振腔，在正向偏置条件下，向偏置条件下，LED结发出光并与光谐振腔相互作用，进一结发出光并与光谐振腔相互作用，进一步激励从步激励从PN结发射的单波长红外光。结发射的单波长红外光。N型P型光活性光活性半导体半导体抛光面抛光面激光激光2.应用应用远距离光纤通信的光源、计算机光驱、激光打印机打印头等。远距离光纤通信的光源、计算机光驱、激光打印机打印头等。