课题一半导体二极管及其基本电路课件.ppt

1、第1页，共40页。第2页，共40页。半导体二极管半导体二极管第3页，共40页。半导体二极管半导体二极管第4页，共40页。14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性第5页，共40页。共价健共价健 Si Si Si Si价电子价电子第6页，共40页。Si Si Si Si价电子价电子空穴空穴自由电子自由电子第7页，共40页。Si Si Si Si p p+多多余余电电子子磷原子磷原子在常温下即可变在常温下即可变为自由电子为自由电子失去一个电子变失去一个电子变为正离子为正离子：多子多子自由电子自由电子少子少子空穴空穴第8页，共40页。Si Si Si Si硼原子硼原子空穴空穴：多子多子空穴空穴少子少

2、子自由电子自由电子 BB第9页，共40页。第10页，共40页。+形成空间电荷区形成空间电荷区内电场E扩散运动漂移运动第11页，共40页。扩散的结果是使空间电荷扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区区逐渐加宽，空间电荷区越宽。越宽。漂移运动P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体+扩散运动内电场E内电场越强，就使漂内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。使空间电荷区变薄。第12页，共40页。漂移运动P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体+扩散运动内电场E所以扩散和所以扩散和漂移这一对漂移这一对相反的运动相反的运动最终达到平最终达到平衡，相当于衡，相

3、当于两个区之间两个区之间没有电荷运没有电荷运动，空间电动，空间电荷区的厚度荷区的厚度固定不变。固定不变。第13页，共40页。因浓度差因浓度差空间电荷区形成内电场空间电荷区形成内电场 内电场促使少子漂移内电场促使少子漂移 内电场阻止多子扩散内电场阻止多子扩散 最后最后,多子的多子的扩散扩散和少子的和少子的漂移漂移达到达到动态平衡动态平衡。多子的扩散运动多子的扩散运动由由杂质离子形成空间电荷区杂质离子形成空间电荷区 在一块本征半导体的两侧通过扩散不同的杂质在一块本征半导体的两侧通过扩散不同的杂质,分别形成分别形成N型半导体和型半导体和P型半导体。型半导体。PNPN结的形成结的形成 第14页，共40

4、页。IFPN+外电场外电场第15页，共40页。IR+外电场外电场第16页，共40页。PNPN结正向导通：结正向导通：加正向偏置电压时，呈现低电阻，具加正向偏置电压时，呈现低电阻，具有较大的正向导通电流；有较大的正向导通电流；PNPN结反向截止：结反向截止：加反向偏置电压时，呈现高电阻，具加反向偏置电压时，呈现高电阻，具有较小的反向饱和电流；有较小的反向饱和电流；第17页，共40页。第18页，共40页。阴极引线阴极引线阳极引线阳极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层P型硅型硅N型硅型硅(c)平面型平面型金属触丝金属触丝阳极引线阳极引线N型锗片型锗片阴极引线阴极引线外壳外壳(a )点接触型点接触型铝合

5、金小球铝合金小球N型硅型硅阳极引线阳极引线PN结结金锑合金金锑合金底座底座阴极引线阴极引线(b )面接触型面接触型图图 1 12 半导体二极管的结构和符号半导体二极管的结构和符号 阴极阴极阳极阳极(d )符号符号D第19页，共40页。mAVEIR第20页，共40页。反向击穿反向击穿电压电压U(BR)反向特性反向特性uDiD/mA阳阳阴阴+阳阳阴阴+iD/uATS(1)eDvnVDiI第21页，共40页。二极管反向电流急剧增加时对应的反向电压值。二极管反向电流急剧增加时对应的反向电压值。最大反向工作电压最大反向工作电压U URMRM实际工作时，为安全：实际工作时，为安全：U URMRM U UB

6、RBR/2/2 ，在室温及规定的反向电压下的反向电流值。在室温及规定的反向电压下的反向电流值。硅管：硅管：(nA)级；级；锗管：锗管：(A)级。级。第22页，共40页。第23页，共40页。14.3.414.3.4二极管的基本电路及其分析方法二极管的基本电路及其分析方法 理想模型：理想模型：(UD 0)二极管导通二极管导通U D=0 r=0 开关闭合开关闭合(UD 0)二极管截止二极管截止iD=0 r=开关断开开关断开第24页，共40页。恒压降模型：恒压降模型：(UD UF)二极管导通二极管导通UD=UF r=0 开关闭合开关闭合(UD UF)二极管截止二极管截止iD=0 r=开关断开开关断开第

7、25页，共40页。定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止第26页，共40页。例例1：D6V12V3k BAUAB+-第27页，共40页。例例2:BD16V12V3k AD2UAB+ID2ID1UAB=0V第28页，共40页。练习：练习：a1a2b1b2第29页，共40页。V sin18tui t =第30页，共40页。UZIZIZM UZ IZ_+UIO第31页，共40页。ZZ ZIUr第32页，共40页。稳压管工作必要条件：稳压管工作必要条件：工作在反向击穿状态工作在反向击穿状态 串入电阻串入电阻R R I IZminZmin I IZ Z I IZma

8、xZmax 第33页，共40页。I IZmaxZmax (1.55 5)I IomaxomaxU UZ Z U Uo o U UI I（)U Uo o第34页，共40页。例例1：稳压电路如图。已知稳定电：稳压电路如图。已知稳定电压压UZ=6V，R=200 ，RL=1k，当当UI=9V时，求时，求R上的电流上的电流I、负载、负载电流电流IL，稳定电流，稳定电流IZ以及输出电以及输出电压压UO。第35页，共40页。例例2：已知稳压管：已知稳压管2CW17的参数为：的参数为：UZ=10V，稳定电，稳定电流为流为5mA，额定功耗，额定功耗PZ=250mW，求电源电压，求电源电压E分别为分别为8V，18

9、V，-6V时的时的UO和和I。为使电路正常稳压。为使电路正常稳压,E的最大允许值的最大允许值为多大为多大?R=1kUODzI+_+_E第36页，共40页。R=1kUODzI+_+_E(1)E=8VUz=10V,稳压管正常稳压，稳压管正常稳压，UO=Uz=10V,UR=E-UO=8V8RUImAR 第38页，共40页。R=1kUODzI+_+_E(3)E=-6V时时,稳压管正向导通，稳压管正向导通，UO=-0.7V,UR=-6+0.7=-5.3V I=-5.3mA第39页，共40页。R=1kUODzI+_+_E(4)稳压管最大稳定电流稳压管最大稳定电流Izm=Pz/Uz=25mA为保证稳压管正常工作，需为保证稳压管正常工作，需IIzm=25mA Em=IzmR+Uz=35V第40页，共40页。