1、 第二節第二節 半導體二極管半導體二極管 第二節第二節 半導體二極管半導體二極管 第二節第二節 半導體二極管半導體二極管 第二節第二節 半導體二極管半導體二極管 稱為反向接法或反向偏置稱為反向接法或反向偏置 （簡稱反偏）（簡稱反偏） 反向電流非常小，反向電流非常小，PN結處于截止結處于截止(cut-off)狀態。狀態。 加反向電壓加反向電壓 IS 對溫度十分敏感。對溫度十分敏感。 第二節第二節 半導體二極管半導體二極管 PN結加正向電壓時，呈現低電阻，結加正向電壓時，呈現低電阻， 具有較大的正向擴散電流；具有較大的正向擴散電流； PN結加反向電壓時，呈現高電阻，結加反向電壓時，呈現高電阻， 具

2、有很小的反向漂移電流。具有很小的反向漂移電流。 由此可以得出結論：由此可以得出結論：PN結具有單結具有單 向導電性。向導電性。 第二節第二節 半導體二極管半導體二極管 二、二極管的伏安特性二、二極管的伏安特性 陽極從陽極從P區引出，陰極從區引出，陰極從N區引出。區引出。 1. 二極管的類型二極管的類型 從材料分：從材料分：硅二極管和鍺二極管。硅二極管和鍺二極管。 從管子的結構分：從管子的結構分： 點接觸型二極管，點接觸型二極管，工作電流小，可在高頻下工作，工作電流小，可在高頻下工作， 適用于檢波和小功率的整流電路。適用于檢波和小功率的整流電路。 面接觸型二極管，面接觸型二極管，工作電流大，只能

3、在較低頻率下工作電流大，只能在較低頻率下 工作，可用于整流。工作，可用于整流。 開關型二極管，開關型二極管，在數字電路中作為開關管。在數字電路中作為開關管。 二極管的符號 第二節第二節 半導體二極管半導體二極管 第二節第二節 半導體二極管半導體二極管 當正向電壓超過死區電壓后，當正向電壓超過死區電壓后， 二極管導通二極管導通, 電流與電壓關系近似指數關系。電流與電壓關系近似指數關系。 二極管正向特性曲線 死區電壓：死區電壓： 導通壓降：導通壓降： 第二節第二節 半導體二極管半導體二極管 反偏時，反向電流值很小，反偏時，反向電流值很小， 反向電阻很大，反向電阻很大， 反向電壓超過反向電壓超過UB

4、R則被擊穿。則被擊穿。 結論：結論：二極管具有單向導電性，正向導通，反向截止。二極管具有單向導電性，正向導通，反向截止。 二極管方程：二極管方程： 式中：式中： IS為反向飽和電流為反向飽和電流 UT 是溫度電壓當量，是溫度電壓當量， 常溫下常溫下UT近似為近似為26mV。 )1( T S U U eII T S U U eII 第二節第二節 半導體二極管半導體二極管 三、二極管的主要參數三、二極管的主要參數 最大整流電流最大整流電流 IF 指二極管長期運行時，指二極管長期運行時， 允許通過管子的最大正向平均電流。允許通過管子的最大正向平均電流。 IF的數值是由二極管允許的溫升所限定。的數值是

5、由二極管允許的溫升所限定。 最高反向工作電壓最高反向工作電壓 UR 工作時加在二極管兩端的反向電壓不得超過此值，工作時加在二極管兩端的反向電壓不得超過此值， 否則二極管可能被擊穿。否則二極管可能被擊穿。 為了留有余地，通常將擊穿電壓為了留有余地，通常將擊穿電壓UBR的一半定為的一半定為UR 。 第二節第二節 半導體二極管半導體二極管 室溫條件下，在二極管兩端加上規定的反向電壓時，室溫條件下，在二極管兩端加上規定的反向電壓時， 流過管子的反向電流。流過管子的反向電流。 通常希望通常希望IR值愈小愈好。值愈小愈好。 IR受溫度的影響很大。受溫度的影響很大。 最高工作頻率最高工作頻率 fM 值主要決

6、定于結結電容的大小。值主要決定于結結電容的大小。 結電容愈大，則二極管允許的最高工作頻率愈低。結電容愈大，則二極管允許的最高工作頻率愈低。 反向電流反向電流 IR 第二節第二節 半導體二極管半導體二極管 二極管除了具有單向導電性以外，二極管除了具有單向導電性以外， 還具有一定的電容效應。還具有一定的電容效應。 勢壘電容勢壘電容 Cb 由由PN結的空間電荷區形成，又稱結電容，結的空間電荷區形成，又稱結電容， 反向偏置時起主要作用。反向偏置時起主要作用。 擴散電容擴散電容 Cd 由多數載流子在擴散過程中的積累引起，由多數載流子在擴散過程中的積累引起， 正向偏置時起主要作用。正向偏置時起主要作用。

7、第二節第二節 半導體二極管半導體二極管 第二節第二節 半導體二極管半導體二極管 補充補充 二極管的等效電路二極管的等效電路 1. 理想模型理想模型3. 折線模型折線模型 2. 恒壓降模型恒壓降模型 第二節第二節 半導體二極管半導體二極管 4. 小信號模型小信號模型 二極管工作在正向特性的某一小范圍內時，二極管工作在正向特性的某一小范圍內時， 其正向特性可以等效成一個微變電阻。其正向特性可以等效成一個微變電阻。 D D d i v r 即即)1( / SD D T Vv eIi根據根據 得得Q點處的微變電導點處的微變電導 Q dv di g D D d Q Vv T T e V I / S D

8、T V ID d d 1 g r 則則 常溫下（常溫下（T=300K） )mA( )mV(26 DD d II V r T Q ? 第二節第二節 半導體二極管半導體二極管 疊加 ！ 第二節第二節 半導體二極管半導體二極管 第二節第二節 半導體二極管半導體二極管 四、穩壓管四、穩壓管 穩壓管是一種面接觸型二極管，與二極管不同之處：穩壓管是一種面接觸型二極管，與二極管不同之處： 1.采用特殊工藝，擊穿狀態不致損壞；采用特殊工藝，擊穿狀態不致損壞； 2.擊穿是可逆的。擊穿是可逆的。 符號及特性曲線如下圖所示：符號及特性曲線如下圖所示： O 穩壓管的伏安特性和符號 minZ I maxZ I 第二節第

9、二節 半導體二極管半導體二極管 1. 穩定電壓穩定電壓UZ，穩壓管工作在反向擊穿區時的工作電壓。，穩壓管工作在反向擊穿區時的工作電壓。 2. 穩定電流穩定電流Iz ，穩壓管正常工作時的參考電流。，穩壓管正常工作時的參考電流。 3. 動態內阻動態內阻rz ，穩壓管兩端電壓和電流的變化量之比。，穩壓管兩端電壓和電流的變化量之比。 rz= U / I 4. 電壓的溫度系數電壓的溫度系數U，穩壓管電流不變時，穩壓管電流不變時， 環境溫度對穩定電壓的影響。環境溫度對穩定電壓的影響。 5. 額定功耗額定功耗Pz ，電流流過穩壓管時消耗的功率。，電流流過穩壓管時消耗的功率。 第二節第二節 半導體二極管半導體

10、二極管 使用穩壓管組成穩壓電路時的注意事項：使用穩壓管組成穩壓電路時的注意事項： 穩壓管電路 穩壓管必須工作在穩壓管必須工作在 反向擊穿區，反向擊穿區， 穩壓管應與負載穩壓管應與負載RL 并聯，并聯， 必須限制流過穩壓必須限制流過穩壓 管的電流管的電流IZ ， 第二節第二節 半導體二極管半導體二極管 例例1.2.3 電路如圖所示，已知電路如圖所示，已知UImax= 15V， UImin= 10V IZmax= 50mA， IZmin= 5mA，RLmax= 1k，RLmin= 600 UZ= 6V, 對應對應UZ= 0.3V。 求求rZ ，選擇限流電阻選擇限流電阻R。 第二節第二節 半導體二極管半導體二極管 第二節第二節 半導體二極管半導體