1、2.3 二極管2.3.2二極管的結構類型2.3.3二極管的特性曲線2.3.4 晶體二極管的參數2.3.4二極管的基本應用電路2.3.5特殊二極管2.3.6 穩壓二極管及穩壓電路晶體二極管的模型2.3.1外特性分析方法特殊二極管2021/9/1212.3 二極管2.3.1 二極管的結構類型2.3.2 二極管的特性曲線2.3.3 二極管的參數2021/9/1222.3.1 晶體二極管的結構類型 在PN結上加上引線和封裝，就成為一個二極管。二極管按結構分有點接觸型、面接觸型和平面型三大類。(1) 點接觸型二極管 PN結面積小，結電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。(a)點接觸型 二極管的結構示意圖20

2、21/9/123二極管的結構示意圖(c)平面型(3) 平面型二極管 往往用于集成電路制造工藝中。PN 結面積可大可小，用于高頻整流和開關電路中。(2) 面接觸型二極管 PN結面積大，用于工頻大電流整流電路。(b)面接觸型2021/9/124總結2021/9/1252021/9/1262.3.2 晶體二極管的伏安特性曲線二極管的伏安特性曲線晶體二極管的電路符號正向伏安特性曲線反向伏安特性曲線2021/9/1272.3.2 晶體二極管的伏安特性曲線 式中IS 為反向飽和電流，UD 為二極管兩端的電壓降，UT =kT/q 稱為溫度的電壓當量，k為玻耳茲曼常數，q 為電子電荷量，T 為熱力學溫度。對于

3、室溫（相當T=300 K），則有UT=26 mV。根據理論推導，二極管的伏安特性曲線可用下式表示：2021/9/128二極管的伏安特性曲線圖示2021/9/129(1) 正向特性 1、當0uUD(ON)時，正向電流為零，UD(ON) 稱為死區電壓或開啟電壓。 當u0即處于正向特性區域。正向區又分為兩段： 2、當uUD(ON)時，開始出現正向電流，并按指數規律增長。UD(ON) 2021/9/1210(2) 反向特性 當u0時，即處于反向特性區域。反向區也分兩個區域： 1、 當UBRu0時，反向電流很小，且基本不隨反向電壓的變化而變化，此時的反向電流也稱反向飽和電流IS 。 、當uUBR時，反向

4、電流急劇增加，UBR稱為反向擊穿電壓 。2021/9/1211在反向區，硅、鍺二極管的特性有所不同。 硅二極管的反向擊穿特性比較硬、比較陡， 反向飽和電流也很小； 鍺二極管的反向擊穿特性比較軟，過渡比較 圓滑，反向飽和電流較大。 從擊穿的機理上看，硅二極管 若|UBR|7V時,主要是雪崩擊穿； 若|UBR|5V時, 則主要是齊納擊穿。 當在5V7V之間兩種擊穿都有，有可能獲得零溫度系數點。(3) 反向擊穿特性2021/9/1212 正向偏置二極管小功率正常工作時，管壓降變化范圍很小，硅二極管為：U D(ON)=0.5 0.7V 鍺二極管為：U D(ON)=0. 0.V硅二極管的反向飽和電流也很

5、小。.1uA鍺二極管的反向飽和電流較大。幾十uA2021/9/12132.3.3晶體二極管的參數 1、 最大整流電流IF二極管長期連續工作時，允許通過二極管的最大整流電流的平均值。2、 反向擊穿電壓UBR二極管反向電流急劇增加時對應的反向電壓值稱為反向擊穿電壓VBR。2021/9/12143、 反向電流IR5、最高工作 頻率fM在室溫下，在規定的反向電壓下，一般是最大反向工作電壓下的反向電流值。硅二極管的反向電流一般在納安(nA)級；鍺二極管在微安(A)級。fM與結電容有關，ffM時，單向導電性便差。 4、極間電容(反向恢復時間)2021/9/12152.4 二極管基本電路及分析方法 二極管是

6、一種非線性器件3.4.1 二極管的圖解分析2021/9/12162.4 二極管基本電路及分析方法 二極管是一種非線性器件,在大信號工作時，其非線性表現為單向導電性，而導通后所呈現的非線性往往是次要的。在不同條件下，可采用不同的近似方法來等效二極管。通常采用三種模型：、理想模型、簡化模型、折線模型3.4.2 晶體二極管的模型2021/9/12172.4.1 晶體二極管的模型一、理想模型正向：UD(on)=0 反向： IR=0 理想二極管：ui2021/9/1218二、恒壓模型簡化二極管：iuB0BUD(on)UD(on)正向：UD(on)=反向： IR=0 2.4.1 晶體二極管的模型2021/

7、9/1219三、折線模型折線二極管：iuB0BUD(on)正向：UD(on)=反向： IR=0 UD(on)rD2.4.1 晶體二極管的模型2021/9/1220三、折線模型iuB0BUD(on)VD(on)rD2.4.1 晶體二極管的模型2021/9/12212.4.2 二極管基本應用電路一、整流二、限幅三、電平選擇2021/9/12221、半波整流一、整流2021/9/12232、全波整流U2aU2bU2aU2bU2bU2aU2aU2bU2aU2b2021/9/12242、全波整流U2U2U2U22021/9/12252021/9/1226 當輸入信號電壓在一定范圍內變化時, 輸出電壓隨輸

8、入電壓相應變化； 當輸入電壓超出該范圍時, 輸出電壓保持不變。 將輸出電壓vo開始不變的電壓值稱為限幅電平。 當輸入電壓高于限幅電平時, 輸出電壓保持不 變的限幅稱為上限幅。 當輸入電壓低于限幅電平時, 輸出電壓保持不 變的限幅稱為下限幅。二. 限幅電路限幅的概念2021/9/1227并聯二極管上限幅電路 二、限幅改變值就可改變限幅電平。2021/9/1228 V, 限幅電平為V。u時二極管導通, uoV； uiV, 二極管截止, uou。波形如圖(a)所示。 Um, 則限幅電平為。u, 二極管截止, uou；u, 二極管導通, uo。波形圖如圖 ()所示。Um, 則限幅電平為-E, 波形圖如

9、圖 ()所示。 2021/9/1229二極管并聯上限幅電路波形關系VVmVm2021/9/1230并聯下限幅電路 UDUi+Uo+ER并聯上限幅電路UDUi+Uo+ER2021/9/1231串聯限幅電路2021/9/1232雙向限幅電路 2021/9/12332.4.2 二極管基本應用電路一、整流二、限幅三、電平選擇2021/9/1234三、電平選擇電路 圖 (a) 給出了一個二極管電平選擇電路，其中二極管D1和D2為理想二極管，輸入信號ui1和ui2的幅度均小于電源電壓E，波形如圖 (b) 所示。分析電路的工作原理，并作出輸出信號uo的波形。 2021/9/1235解：因為ui1和ui2均小

10、于E，所以D1和D2至少有一個導通。（1）設ui1 ui2，則D2導通，D1截止，uo = ui2；（3）當ui1 = ui2時，D1和D2才同時導通，uo = ui1 = ui2。（4）功能：電路完成低電平選擇，當高、低電平分別代表邏輯1和邏輯0時，就實現了邏輯“與”運算。 2021/9/1236四、二極管門電路 二極管“與”門電路 2021/9/12372二極管門電路 二極管“或”門電路 2021/9/12382.5 特殊二極管穩壓二極管是應用在反向擊穿區的特殊二極管。伏安特性曲線與二極管的伏安特性曲線完全一樣。2.5.1 穩壓二極管及基本應用電路（b）伏安特性 (c) 應用電路(b)(c

11、)(a)符號92021/9/1239一、穩壓作用 電流增量很大的變化，只引起電壓增量很小的變化。穩壓特性2021/9/1240 (1) 穩定電壓UZ 在規定的穩壓管反向工作電流IZ下，所對應的反向工作電壓。二、主要參數2021/9/1241 (2) 最大耗散功率 PZM 穩壓管的最大功率損耗取決于PN結的面積和散熱等條件。反向工作時PN結的功率損耗為 PZ= UZ IZ，由 PZM和UZ可以決定IZmax。 (4) 最大穩定工作電流 IZmax 和最小穩定工作 電流IZmin 穩壓管的最大穩定工作電流取決于最大耗散功率，即PZmax =UZIZmax 。而Izmin對應UZmin。 若IZIZ

12、min則不能穩壓。二、主要參數2021/9/1242(5)穩定電壓溫度系數VZ 溫度的變化將使VZ改變，在穩壓管中當VZ 5.7 V時，VZ具有正溫度系數，反向擊穿是雪崩擊穿。 當VZ5 .7V時，VZ具有負溫度系數，反向擊穿是齊納擊穿。 當5 VVZ 7 V時，穩壓管可以獲得接近零的溫度系數。這樣的穩壓二極管可以作為標準穩壓管使用。二、主要參數2021/9/1243 2、電阻的作用一是起限流作用， （1）保護穩壓管 （2）當輸入電壓或負載電流變化時，通過該電阻上電壓降的變化起到穩壓作用。三、應用 3、 使用時必須對流過管子的電流加以控制 1、穩壓二極管在工作時應反接，并串入一只電阻。2021

13、/9/1244三、應用a、反偏；b、IZ必須在穩定最小電流IZmin和最大電流IZmax之間，即: IZmin IZ IZmax工作條件： IZDZILRLV0ViR+-2021/9/1245三、應用工作條件：IZmin IZ IZmax1、Ui=Ui min，RL=RLMin時IZ最小： IZDZILRLV0ViR2021/9/1246三、應用工作條件：IZmin IZ IZmax2、Ui=Ui max，RL=RLMax時IZ最大：結論： IZDZILRLU0UiR2021/9/1247其它二極管變容二極管光電子器件光電二極管 發光二極管 激光二極管2021/9/12482021/9/1249 優點：開關頻率高正向壓降低缺點：反向擊穿電壓比較低 2021/9/12502021/9/1251晶體二極管圖片2021/9/12522021/9/12532021/9/12542021/9/12553.3.3 晶體二極管的參數 一、 直流電阻二、交流電阻二極管兩端所加的直流電壓VD與流過的直流電流ID之比。二極管在其工作狀態（VD， ID ）的電壓微變量與電流微變量之比。在常溫下：由得：2021/9/1256*3.3.3 晶體二極管的溫度特