半导体二极管及其应用电路71100.pptx

模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子教案子教案 V1.0 第第2章章2 2 半导体二极管及其应用电路半导体二极管及其应用电路2.1 PN结的基本知识结的基本知识2.2 半导体二极管半导体二极管2.3 二极管应用电路二极管应用电路2.4 特殊二极管特殊二极管32.1 PN结的基本知识结的基本知识2.1.1 本征半导体及其导电性本征半导体及其导电性2.1.2 杂质半导体杂质半导体2.1.3 PN结及其单向导电性结及其单向导电性2.1.4 PN结电容结电容4图图2.1.1 本征半导体的共价键结构本征半导体的共价键结构 2.1.1 本征半导体及其导电性本征半导体及其导电性2.1 PN结的基本知识结的基本知识图图2.1.2 电子和空穴的移动电子和空穴的移动1.本征半导体本征半导体 2.本征激发本征激发自由电子自由电子 空穴空穴 复合复合 自由电子自由电子 空穴空穴 载流子载流子:运载电荷的粒子运载电荷的粒子5图图2.1.3 N型半导体的共价键结构型半导体的共价键结构 2.1.2 杂质半导体杂质半导体2.1 PN结的基本知识结的基本知识图图2.1.4 P型半导体的共价键结构型半导体的共价键结构1.N型半导体型半导体 掺入少量的五价元素磷掺入少量的五价元素磷P2.P型半导体型半导体 掺入少量的三价元素硼掺入少量的三价元素硼B 自由电子是多数载流子（简称多子）自由电子是多数载流子（简称多子）空穴是少数载流子（简称少子）空穴是少数载流子（简称少子）空穴是多数载流子空穴是多数载流子自由电子为少数载流子。自由电子为少数载流子。6图图2.1.5 PN结的形成结的形成(a)载流子的扩散载流子的扩散 (b)空间电荷区空间电荷区 (c)结区电位分布曲线结区电位分布曲线 2.1.3 PN结及其单向导电性结及其单向导电性2.1 PN结的基本知识结的基本知识1.PN结的形成结的形成 7 图图2.1.6 外加正向电压时的外加正向电压时的PN结结 图图2.1.7 外加反向电压时的外加反向电压时的PN结结2.PN结的单向导电性结的单向导电性 2.1.3 PN结及其单向导电性结及其单向导电性8图图2.1.8 PN结伏安特性结伏安特性3.PN结的伏安特性结的伏安特性 正向特性正向特性 反向特性反向特性 反向击穿特性反向击穿特性 倍增效应倍增效应 雪崩击穿雪崩击穿 齐纳击穿齐纳击穿 2.1.3 PN结及其单向导电性结及其单向导电性9图图2.1.9 势垒电容与外加电压关系势垒电容与外加电压关系 图图2.1.10 扩散电容效应扩散电容效应(1)势垒电容势垒电容CB(2)扩散电容扩散电容CD 2.1.4 PN结电容结电容2.1 PN结的基本知识结的基本知识102.2 半导体二极管半导体二极管2.2.1 二极管的结构二极管的结构2.2.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性2.2.3 二极管的主要参数二极管的主要参数2.2.4 二极管模型二极管模型11图图2.2.1 半导体二极管的结构及符号半导体二极管的结构及符号(a)点接触型点接触型 (b)面接触型面接触型 (c)平面型平面型 (d)电路符号电路符号(a)(b)(d)(c)2.2.1 二极管的结构二极管的结构2.2 半导体二极管半导体二极管12图图2.2.2 硅二极管的硅二极管的2CP10的伏安特性的伏安特性 图图2.2.3 锗二极管锗二极管2AP15的伏安特性的伏安特性正向特性、反向特性正向特性、反向特性、反向击穿特性、反向击穿特性 2.2.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性2.2 半导体二极管半导体二极管13图图2.2.4 温度对二极管特性曲线的影响示意图温度对二极管特性曲线的影响示意图温度对二极管特性的影响温度对二极管特性的影响 141.最大整流电流最大整流电流IF 2.最高反向工作电压最高反向工作电压VRM 3.反向电流反向电流IR 4.极间电容极间电容Cd5.最高工作频率最高工作频率fM 2.2.3 二极管的主要参数二极管的主要参数2.2 半导体二极管半导体二极管图图2.2.3 锗二极管锗二极管2AP15的伏安特性的伏安特性15表表2.2.1 几种国产半导体二极管参数几种国产半导体二极管参数（1）2AP17检波二极管（点接触型锗管，在电子设备中作检波和小电流整流用）检波二极管（点接触型锗管，在电子设备中作检波和小电流整流用）参 数型号最大整流电流最高反向工作电压(峰值)反向击穿电压(反向电流为400A)正向电流(正向电压为1V)反向电流(反向电压分别为10,100V)最高工作频率极间电容mAVVmAAMHzpF2AP11620402.525015012AP7121001505.0250150116 参 数型号最大整流电 流最高反向工作电压(峰值)最高反向工作电压下的反向电流(125)正向压降(平均值)(25)最高工作频率AVAVKHz2CZ520.125,50,100,200,300,400,500,600,700,800,900,1000,1000132CZ540.51200,1400,1600,1800,2000,2200,1000132CZ5752400,2600,2800,300010000.83表表2.2.1 几种国产半导体二极管参数几种国产半导体二极管参数（2）2CZ5257系列整流二极管，用于电子设备的整流电路中。系列整流二极管，用于电子设备的整流电路中。17图图2.2.5 理想模型理想模型（a）伏安特性曲线）伏安特性曲线 （b）代表符号）代表符号 （c）正向偏置时的电路模型）正向偏置时的电路模型 （d）反）反向偏置时的电路模型向偏置时的电路模型 2.2.4 二极管模型二极管模型2.2 半导体二极管半导体二极管18 图图2.2.6 恒压降模型恒压降模型 图图2.2.7 折线模型折线模型(a)伏安特性曲线伏安特性曲线 (b)代表符号代表符号 (a)伏安特性曲线伏安特性曲线 (b)代表符号代表符号19图图2.2.8 小信号模型小信号模型(a)伏安特性曲线伏安特性曲线 (b)代表符号代表符号202.3 二极管应用电路二极管应用电路2.3.1 整流电路整流电路2.3.2 限幅电路限幅电路2.3.3 钳位电路钳位电路21 2.3.1 整流电路整流电路 （a）（b）图图2.3.1 单向半波整流电路单向半波整流电路（a）电路图）电路图 （b）vI和和vO的波形的波形2.3 二极管应用电路二极管应用电路22 （a）（b）图图2.3.2 单向全整流电路单向全整流电路（a）电路图）电路图 （b）v2和和vo的波形的波形23 （a）（b）（c）图图2.3.3 二极管限幅电路二极管限幅电路（a）电路图）电路图 （b）viVB时的等效电路时的等效电路 （c）viVB时的等效电路时的等效电路 2.3.2 限幅电路限幅电路2.3 二极管应用电路二极管应用电路24图图2.3.4 二极管限幅电路波形图二极管限幅电路波形图25 图图2.3.5 二极管钳位电路二极管钳位电路(a）电路图）电路图 （b）输入电压波形）输入电压波形 （c）电容两端电压波形）电容两端电压波形 （d）输出电压波形）输出电压波形(a)(c)2.3.3 钳位电路钳位电路2.3 二极管应用电路二极管应用电路262.4 特殊二极管特殊二极管2.4.1 稳压二极管稳压二极管2.4.2 光电二极管光电二极管 2.4.3 发光二极管发光二极管 2.4.4 激光二极管激光二极管 271.稳压管及其稳压作用稳压管及其稳压作用 2.稳压管的主要参数稳压管的主要参数(1)稳定电压稳定电压VZ(2)稳定电流稳定电流IZ(3)动态电阻动态电阻rZ（a）（b）图图2.4.1 稳压管电路符号与伏安特性稳压管电路符号与伏安特性（a）电路符号）电路符号 （b）伏安特性）伏安特性(4)额定功耗额定功耗PZ(5)稳定电压的温度系数稳定电压的温度系数K 2.4.1 稳压二极管稳压二极管2.4 特殊二极管特殊二极管28图图2.4.3 光电二极管光电二极管（a）电路符号）电路符号 （b）等效电路）等效电路 （c）特性曲线）特性曲线 2.4.2 光电二极管光电二极管2.4 特殊二极管特殊二极管29图图2.4.4 发光二极管的电路符号发光二极管的电路符号 图图2.4.5 光隔离器电路光隔离器电路 2.4.3 发光二极管发光二极管2.4 特殊二极管特殊二极管