第三章二極管及其基本電路3.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)3.2PN結(jié)的形成及特性3.3二極管3.4二極管的基本電路及其分析方法教學(xué)內(nèi)容3.5特殊二極管23.1PN結(jié)

圖1.1表示的是由二極管、燈泡、限流電阻、開關(guān)及電源等組成的簡(jiǎn)單電路。3.1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)3

按圖(a)所示,閉合開關(guān)S,燈泡發(fā)光,說明電路導(dǎo)通若二極管管腳調(diào)換位置,如圖(b)所示,閉合開關(guān)S,燈泡不發(fā)光。由以上演示結(jié)果可知:二極管具有單向?qū)щ娦浴?1.半導(dǎo)體的特性自然界中的各種物質(zhì),按導(dǎo)電能力劃分為:導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體。(1)半導(dǎo)體導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。(2)當(dāng)受外界熱和光的作用時(shí)，它的導(dǎo)電能力明顯變化。稱熱敏特性和光敏特性。(3)往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)(其它化學(xué)元素)，會(huì)使它的導(dǎo)電能力明顯改變。

半導(dǎo)體為什么有此性質(zhì)呢？3.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們的最外層電子（價(jià)電子）都是四個(gè)。GeSi硅與鍺的原子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型通過一定的工藝過程，可以將半導(dǎo)體制成晶體。3.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)

硅和鍺是四價(jià)元素，它們分別與周圍的四個(gè)原子的價(jià)電子形成共價(jià)鍵。共價(jià)鍵中的價(jià)電子為這些原子所共有并為它們所束縛，在空間形成排列有序的晶體。

(a)硅晶體的空間排列共價(jià)鍵共用電子對(duì)+4表示除去價(jià)電子后的原子(b)共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)平面示意圖+4+4+4+4

共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價(jià)鍵成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。

形成共價(jià)鍵后，每個(gè)原子的最外層電子是八個(gè)，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

共價(jià)鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。3.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)+4+4+4+43.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)三、本征半導(dǎo)體、空穴及其導(dǎo)電作用本征半導(dǎo)體：完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。

半導(dǎo)體的重要物理特性是它的電導(dǎo)率，電導(dǎo)率與材料內(nèi)單位體積中所含的電荷載流子的數(shù)目有關(guān)。電荷載流子的濃度愈高，其導(dǎo)電率愈高。

載流子的濃度取決于材料的基本性質(zhì)、溫度值及雜質(zhì)的存在。在絕對(duì)0度（T=0K）和沒有外界激發(fā)時(shí)，價(jià)電子完全被共價(jià)鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒有可以運(yùn)動(dòng)的帶電粒子（即載流子），它的導(dǎo)電能力為0，相當(dāng)于絕緣體。9光照或受熱時(shí)，可見：本征激發(fā)同時(shí)產(chǎn)生電子空穴對(duì)。+4+4+4+4自由電子空穴激發(fā)價(jià)電子成為自由電子，這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)或熱激發(fā)。3.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)+4+4+4+4自由電子空穴束縛電子

由于共價(jià)鍵中出現(xiàn)了空位，在其它力的作用下，空穴吸引附近的電子來填補(bǔ)，這樣的結(jié)果相當(dāng)于空穴的遷移，而空穴的遷移相當(dāng)于正電荷的移動(dòng)，因此可以認(rèn)為空穴是載流子。11

光照或受熱激發(fā)使半導(dǎo)體導(dǎo)電能力增強(qiáng)的現(xiàn)象稱為本征激發(fā)或熱激發(fā)。可見：本征激發(fā)同時(shí)產(chǎn)生電子空穴對(duì)。自由電子——帶負(fù)電的粒子空穴——帶正電的粒子自由電子、空穴統(tǒng)稱為載流子。3.雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。為何呢？1、N型半導(dǎo)體

在硅或鍺晶體中摻入少量的五價(jià)元素磷(或銻)。12+4+4+5+4多余電子自由電子施主原子硅原子++++++++++++++++++++++++整塊N型半導(dǎo)體示意圖·?？梢姡篴)N型半導(dǎo)體中自由電子很多(多數(shù)載流子)，空穴很少(少數(shù)載流子)；b)導(dǎo)電性能顯著增加。不能移動(dòng)的正離子

1.N型半導(dǎo)體磷（P）

雜質(zhì)半導(dǎo)體主要靠多數(shù)載流子導(dǎo)電。摻入雜質(zhì)越多，多子濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性可控。多數(shù)載流子

空穴比未加雜質(zhì)時(shí)的數(shù)目多了？少了？為什么？142、P型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價(jià)元素，如硼(或銦)。+4+4+3+4空穴受主原子－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－整塊P型半導(dǎo)體示意圖?！す柙涌梢姡篴)P型半導(dǎo)體中自由電子很少(少子)，空穴很多(多子)；b)導(dǎo)電性能顯著增加。不能移動(dòng)的負(fù)離子硼（B）多數(shù)載流子P型半導(dǎo)體主要靠空穴導(dǎo)電，摻入雜質(zhì)越多，空穴濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，

在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，溫度變化時(shí)，載流子的數(shù)目變化嗎？少子與多子變化的數(shù)目相同嗎？少子與多子濃度的變化相同嗎？161.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中多子的數(shù)量與

（a.摻雜濃度、b.溫度）有關(guān)。2.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中少子的數(shù)量與（a.摻雜濃度、b.溫度）有關(guān)。ab4.在外加電壓的作用下，P型半導(dǎo)體中的電流主要是

，N型半導(dǎo)體中的電流主要是。（a.電子電流、b.空穴電流）ba17

由于在型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體交界面兩側(cè)存在著空穴和自由電子兩種載流子濃度差，即P區(qū)的空穴濃度遠(yuǎn)大于N區(qū)的空穴濃度，N區(qū)的電子濃度遠(yuǎn)大于P區(qū)的電子濃度，因此會(huì)產(chǎn)生載流子從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散。3.1.2PN結(jié)的形成及單向?qū)щ娞匦砸?PN

結(jié)的形成

物質(zhì)因濃度差而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。氣體、液體、固體均有之。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)P區(qū)空穴濃度遠(yuǎn)高于N區(qū)。N區(qū)自由電子濃度遠(yuǎn)高于P區(qū)。

擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使靠近接觸面P區(qū)的空穴濃度降低、靠近接觸面N區(qū)的自由電子濃度降低，產(chǎn)生內(nèi)電場(chǎng)。3.1.2PN結(jié)的形成及單向?qū)щ娞匦砸?PN

結(jié)的形成PN結(jié)的形成

因電場(chǎng)作用所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。

參與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)的載流子數(shù)目相同，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，就形成了PN結(jié)。漂移運(yùn)動(dòng)

由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使P區(qū)與N區(qū)的交界面缺少多數(shù)載流子，形成內(nèi)電場(chǎng)，從而阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行。內(nèi)電場(chǎng)使空穴從N區(qū)向P區(qū)、自由電子從P區(qū)向N區(qū)運(yùn)動(dòng)。20PN結(jié)變薄二.PN

結(jié)的單向?qū)щ娦?.PN結(jié)正向偏置(加正向電壓)——P區(qū)加正,N區(qū)加負(fù)電壓內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)+_RE－－－－++++－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++I當(dāng)內(nèi)外電場(chǎng)相互抵消時(shí),PN相當(dāng)于短接:正向電流I≈E/R內(nèi)電場(chǎng)被削弱，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)形成較大的電流。212、PN結(jié)反向偏置(加反向電壓)——P區(qū)加負(fù)、N區(qū)加正電壓。內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)PN結(jié)變厚I'≈0內(nèi)外電場(chǎng)相互加強(qiáng),PN相當(dāng)于斷開:反向電流I'≈0-+RE－－－－++++－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，擴(kuò)散受抑制。漂移加強(qiáng)，形成較小的反向漂移電流≈0。呈現(xiàn)高電阻，PN結(jié)截止。22

綜上所述，PN結(jié)具有單向?qū)щ娞匦约碢N結(jié)正偏時(shí)導(dǎo)通，呈現(xiàn)很小的電阻，可形成較大的正向電流；PN結(jié)反偏時(shí)截止，呈現(xiàn)很大的電阻，反向電流近似為零。需要指出的是，反向電壓超過一定數(shù)值后，反向電流將急劇增加，發(fā)生反向擊穿現(xiàn)象，單向?qū)щ娦员黄茐摹?324§3.2半導(dǎo)體二極管一、基本結(jié)構(gòu)PN結(jié)加上管殼和引線，就成為半導(dǎo)體二極管。二極管結(jié)構(gòu)——兩層半導(dǎo)體，一個(gè)PN結(jié)。二、圖形符號(hào)PN陰極陽(yáng)極D252627

三、伏安特性死區(qū)電壓:硅管0.5V,鍺管0.1V。導(dǎo)通壓降:硅管0.7V,

鍺管0.3V。反向擊穿電壓VBR理想二極管：死區(qū)電壓=0；導(dǎo)通正向壓降=0；反向飽和電流=0；反向擊穿電壓=∞。反向飽和電流IS一定電壓范圍內(nèi)保持IS≈0

vDiD+vD-EiDVRmA+vD-EiDVRmA擊穿使二極管永久損壞28其中iD、vD的關(guān)系為：vD

——PN結(jié)兩端的電壓降iD——流過PN結(jié)的電流IS——為反向飽和電流VT

=kT/q

——稱為溫度的電壓當(dāng)量其中k為玻耳茲曼常數(shù)：1.38×10－23J/Kq

為電子電荷量1.6×10－9CT為熱力學(xué)溫度,單位為K

對(duì)于常溫(相當(dāng)T=300K)時(shí)：則有VT=0.026V29303132RD≈0UD=0.7V(硅管)0.3V(鍺管)≈0(E較大時(shí))相當(dāng)于短接——稱為導(dǎo)通E

＜0.5V(硅管)、0.2V(鍺管)時(shí)：I

＝0，處在死區(qū),尚未導(dǎo)通。實(shí)際中這種情況要避免。E

＞0.7V(硅管)、0.3V(鍺管)時(shí)：ERDIRDUD五、二極管特點(diǎn)總結(jié)1、當(dāng)二極管上加正向電壓時(shí)：(即PN結(jié)正向偏置)332、當(dāng)二極管上加反向電壓時(shí)(即PN結(jié)反向偏置)PN結(jié)或二極管具有——單向?qū)щ娦訣

＜擊穿電壓時(shí)：RD≈∞,

I≈0UD≈E二極管相當(dāng)于斷開，稱為截止。E≥擊穿電壓時(shí)：RD≈0，UD≈0二極管相當(dāng)于短接，壞了。這種情況要避免。ERDRDUDI34RLuiuouiuott二極管半波整流電路如圖所示。畫出輸出電壓uo的波形。例1356.半導(dǎo)體二極管、三極管的型號(hào)(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn))2AP9用數(shù)字代表同類器件的不同規(guī)格。代表器件的類型，P為普通管，Z為整流管，K為開關(guān)管。代表器件的材料，A為N型Ge，B為P型Ge，C為N型Si，D為P型Si。2代表二極管，3代表三極管。用字母表示材料,A鍺PNP管、B鍺NPN管、C硅PNP管、D硅NPN管用字母表示器件的種類,X低頻小功率管、D低頻大功率管、G高頻小功率管、A高頻大功率管、K開關(guān)管

用數(shù)字表示同種器件型號(hào)的序號(hào)用字母表示同一型號(hào)中的不同規(guī)格三極管3DG110B36二極管總結(jié)1.二極管加正向電壓（正向偏置，陽(yáng)極接正、陰極接負(fù)）時(shí)，二極管處于正向?qū)顟B(tài)，二極管正向電阻較小，正向電流較大。2.二極管加反向電壓（反向偏置，陽(yáng)極接負(fù)、陰極接正）時(shí)，二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，二極管反向電阻較大，反向電流很小。3.外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦浴?.二極管的反向電流受溫度的影響，溫度愈高反向電流愈大。3.4

二極管的基本電路及其分析方法一、簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法二極管是一種非線性器件，因而其電路一般要采用非線性電路的分析方法，相對(duì)來說比較復(fù)雜，而圖解分析法則較簡(jiǎn)單，但前提條件是已知二極管的V-I特性曲線。

在電子技術(shù)中，二極管電路得到廣泛的應(yīng)用。本節(jié)重點(diǎn)介紹采用簡(jiǎn)化模型，分析幾種基本的二極管電路，如限幅電路、開關(guān)電路、低電壓穩(wěn)壓電路等。3.4二極管的基本電路及其分析方法例3.4.1

二極管電路及二極管的V-I特性曲線如圖所示。已知電源VDD和電阻R，求二極管兩端電壓vD和流過二極管的電流iD。iD

/mAvD

/VIDVDQVDDVDDRo二極管V-I特性曲線斜率為的負(fù)載線+—電路圖圖解分析3.4二極管的基本電路及其分析方法iD

/mAvD

/VIDVDQVDDVDDRo二極管V-I特性曲線斜率為的負(fù)載線+—解：Q點(diǎn)稱為電路的工作點(diǎn)，其坐標(biāo)值即為所求。

圖解法簡(jiǎn)單直觀，但不現(xiàn)實(shí)，并不實(shí)用，僅對(duì)電路的工作原理和相關(guān)重要概念有很大幫助。3.4二極管的基本電路及其分析方法迭代法：，稱為指數(shù)模型又聯(lián)立求解上述兩式，即可求出vD和iD。

圖解法和迭代法都不實(shí)用。工程上，通常在一定條件下，利用簡(jiǎn)化模型代替二極管非線性特性，來分析二極管電路，從而使分析大為簡(jiǎn)化。

簡(jiǎn)化模型分析方法是非常簡(jiǎn)單有效的工程近似分析方法。41一、模型法1、理想模型(理想二極管)理想模型將二極管看成：死區(qū)電壓=0；導(dǎo)通正向壓降=0；反向飽和電流=0；反向擊穿電壓=∞。理想二極管模型US＞0US＜0＝＝＋+u-+US-iR+u-iR+US-+u-iR+

US-i=US/Ri=0伏安特性42UD為二極管的導(dǎo)通壓降。硅管0.7V；鍺管0.3V。2、恒壓降模型(實(shí)際二極管)恒壓降模型將二極管看成：導(dǎo)通正向壓降＝硅管0.7V；鍺管0.3V；反向飽和電流＝0；反向擊穿電壓=∞。恒壓降模型US＞UDUS＜UD＝＝＋+u-+US-iR+u-iR+US-uDiR+US-i=(US-UD)/Ri=0伏安特性43iuUthUth為二極管的死區(qū)壓降：硅管0.5V；鍺管0.1V。rD為二極管的動(dòng)態(tài)電阻，約為200。3、折線模型折線降模型將二極管看成：反向飽和電流＝0；反向擊穿電壓=∞。折線模型斜率為1/rDUS＞UthUS＜Uth＝＝＋+u-+US-iR+u-iR+US-UthiR+US-rD+u-443.4二極管的基本電路及其分析方法（4）小信號(hào)模型

二極管工作在正向特性的某一小范圍內(nèi)時(shí)，其正向特性可以等效成一個(gè)微變電阻rd，即得Q點(diǎn)處的微變電導(dǎo)gd則（常溫下，T=300K）Q點(diǎn)處，則3.4二極管的基本電路及其分析方法2.模型分析法應(yīng)用舉例（1）整流電路例3.4.2

二極管基本電路如圖所示。已知vs為正弦波，如圖所示。試?yán)枚O管理想模型定性地繪出vo的波形。+—+—

當(dāng)vs為正半周時(shí)，二極管正向偏置，導(dǎo)通，vo=vs；

當(dāng)vs為負(fù)半周時(shí)，二極管反向偏置，截止，vo=0。解：3.4二極管的基本電路及其分析方法（2）二極管的靜態(tài)工作情況分析理想模型例3.4.3

如圖為硅二極管基本電路，R=10k，對(duì)于下列兩種情況，求電路的ID和VD：（1）VDD=10V；（2）VDD=1V。在每種情況下，應(yīng)用理想模型、恒壓降模型和折線模型求解。設(shè)折線模型中rD=0.2k。解：（1）VDD=10V時(shí)3.4二極管的基本電路及其分析方法折線模型（硅二極管典型值）恒壓降模型（硅二極管典型值）理想模型（2）VDD=1V折線模型（硅二極管典型值）恒壓降模型（硅二極管典型值）

上例表明，在電源電壓遠(yuǎn)大于二極管壓降時(shí)，恒壓降模型得出的結(jié)果較合理；當(dāng)電源電壓較低時(shí)，折線模型得出的結(jié)果較合理。恒壓源模型測(cè)量值：9.32mA相對(duì)誤差：理想二極管模型相對(duì)誤差：IR+E10V-1kΩ0.7VIR1kΩ+E10V-IR1kΩ+E10V-例3求圖示二極管上的電流I。

二極管構(gòu)成的限幅電路如圖所示，R＝1kΩ，UREF=2V，輸入信號(hào)為ui。ui為4V的直流信號(hào)，分別采用理想二極管模型、恒壓源模型計(jì)算電流I和輸出電壓uo解：(1)采用理想模型分析。(2)采用恒壓源模型模型分析。例4UREFI+ui-R+uo-

uo=

UREF=2V

uo=UD+UREF=0.7+2=2.7V

如果ui為幅度±4V的交流三角波，波形如圖(b)所示。分別采用理想二極管模型和恒壓源模型分析電路并畫出相應(yīng)的輸出電壓波形。UREF=2V.解：(1)采用理想二極管模型分析。波形如圖所示。0-4V4Vuit2V2Vuot例5UREFI+ui-R+uo-02.7Vuot0-4V4Vuit2.7V(2)采用恒壓源模型分析，波形如圖所示。UREFI+ui-R+uo-3.4二極管的基本電路及其分析方法開關(guān)電路

在開關(guān)電路中，利用二極管的單向?qū)щ娦砸越油ɑ驍嚅_電路，這在數(shù)字電路中得到廣泛的應(yīng)用。分析原則：判斷二極管處于導(dǎo)通還是截止?fàn)顟B(tài)，可先將二極管斷開，然后計(jì)算陽(yáng)、陰兩極間是正向電壓還是反向電壓，若是正向電壓則二極管導(dǎo)通，否則截止。55電路如圖，求：UABV陽(yáng)

=－6VV陰=－12VV陽(yáng)>V陰二極管導(dǎo)通理想二極管模型：二極管可看作短路，UAB=－6V恒壓源模型：UAB=－6.3Ｖ或UAB=－6.7V在這里，二極管起鉗位作用。解：

取B點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開二極管，分析二極管陽(yáng)極和陰極的電位。D6V12V3kBAUAB+–例656解：兩個(gè)二極管的陰極接在一起取B點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開二極管，分析二極管陽(yáng)極和陰極的電位。V1陽(yáng)

=－6V，V2陽(yáng)=0VV1陰

=V2陰=－12VUD1=6V，UD2=12V

∵

UD2>UD1

∴D2優(yōu)先導(dǎo)通，D1截止。由于二極管是理想:

UAB

=0VD1承受反向電壓為－6V在這里，D2起鉗位作用，D1起隔離作用。已知二極管是理想的,求:UABBD16V12V3kAD2UAB+–例757ui>8V，二極管導(dǎo)通，可看作短路uo=8V

ui<8V，二極管截止，可看作開路uo=ui已知：ui＝18sintV，二極管是理想的，試畫出uo

波形。8Vui18V參考點(diǎn)解：二極管陰極電位為8VD8VRuoui++––例83.4二極管的基本電路及其分析方法限幅電路例3.4.4

如圖，R=1k，VREF=3V，二極管為硅二極管。分別用理想模型和恒壓降模型求解以下兩問：（1）vI=0V、4V、6V時(shí)，求相應(yīng)的輸出電壓vo的值；（2）vI=6sinωtV時(shí)，繪出相應(yīng)的輸出電壓vo的波形。+—+—+—+—（1）理想模型電路解：當(dāng)

時(shí)，二極管截止，所以；當(dāng)

時(shí)，二極管導(dǎo)通，所以；當(dāng)

時(shí)，二極管導(dǎo)通，所以。（2）理想模型電路當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，。3.4二極管的基本電路及其分析方法+—+—（1）恒壓降模型電路當(dāng)時(shí)，二極管截止，所以；當(dāng)時(shí)，二極管導(dǎo)通，所以；（2）恒壓降模型電路當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，二極管導(dǎo)通，所以。當(dāng)時(shí)，。3.4二極管的基本電路及其分析方法3.4二極管的基本電路及其分析方法

小信號(hào)工作情況分析

在利用小信號(hào)模型分析二極管電路時(shí)，要特別注意微變電阻rD與靜態(tài)工作點(diǎn)Q有關(guān)。一般首先分析電路的靜態(tài)工作情況，求得靜態(tài)工作點(diǎn)Q；其次，根據(jù)Q點(diǎn)算出微變電阻rD；再次，根據(jù)小信號(hào)模型交流電路模型，求出小信號(hào)作用下電路的交流電壓、電流；最后與靜態(tài)值疊加，得到完整的結(jié)果。3.4二極管的基本電路及其分析方法例3.4.6

如圖所示，VDD=5V，R=5kΩ，恒壓降模型的VD=0.7V，vs=0.1sinωtV。（1）求輸出電壓vO的交流量和總量；（2）繪出vo的波形。+—+—+—原理電路+—恒壓降模型的直流通路（靜態(tài)）+—+—+—小信號(hào)模型的交流通路（動(dòng)態(tài)）3.4二極管的基本電路及其分析方法解：+—恒壓降模型的直流通路（靜態(tài)）+—+—+—小信號(hào)模型的交流通路（動(dòng)態(tài)）（1）由直流通路可知，二極管是導(dǎo)通的。由交流通路，得64DZ2、伏安特性§3.5特殊二極管一、齊納二極管(穩(wěn)壓二極管)穩(wěn)壓管結(jié)構(gòu)：兩層硅半導(dǎo)體，一個(gè)PN結(jié)uiIZmaxUZIZUZIZ穩(wěn)壓管反向擊穿時(shí),只要IZ＜IZmax,就不會(huì)永久擊穿。穩(wěn)定電壓斜率很大：1/rZ=I/U1、圖形符號(hào)穩(wěn)壓管正向使用時(shí)與普通硅二極管相同。死區(qū)電壓:0.5V導(dǎo)通壓降:0.7V

653、工作原理(1)當(dāng)穩(wěn)壓管正向偏置時(shí)ERDZIUDRDE

＜0.5V時(shí)：

I

＝0，處在死區(qū)。穩(wěn)壓管尚未導(dǎo)通。E

＞0.7V時(shí)：穩(wěn)壓管電阻：RD≈0穩(wěn)壓管電壓穩(wěn)定在:UD=0.7V——穩(wěn)壓管相當(dāng)于短接,稱為導(dǎo)通圖中電流：66(2)當(dāng)穩(wěn)壓管反向偏置時(shí)ERDZUZIZRD——穩(wěn)壓作用當(dāng)E＜UZ時(shí)：穩(wěn)壓管電阻：RD≈∞圖中電流：

IZ≈0穩(wěn)壓管電壓：UZ

≈E——穩(wěn)壓管相當(dāng)于斷開，稱為截止。當(dāng)E＞UZ時(shí),穩(wěn)壓管擊穿，上述電路等效為：一般rZ≈0,即穩(wěn)壓管兩端電壓很穩(wěn)定,為穩(wěn)定電壓UZ。ER+UZ-IZrZ674、主要參數(shù)(1)穩(wěn)定電壓UZ

在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流IZ下，所對(duì)應(yīng)的反向工作電壓。(2)動(dòng)態(tài)電阻rZrZ＝U/I

rZ愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。(3)最小穩(wěn)定工作電流Izmin

保證穩(wěn)壓管擊穿所對(duì)應(yīng)的電流，若IZ＜IZmin則不能穩(wěn)壓。(4)最大穩(wěn)定工作電流Izmax

超過Izmax穩(wěn)壓管會(huì)因功耗過大而燒壞。在實(shí)際工程應(yīng)用中，常常忽略動(dòng)態(tài)電阻rz的影響。例1設(shè)計(jì)一穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，作為汽車用收音機(jī)的供電電源。已知收音機(jī)的直流電源為9V，音量最大時(shí)需供給的功率為0.5W。汽車上的供電電源在12~13.6V之間波動(dòng)。要求選用合適的穩(wěn)壓管以及合適的限流電阻（阻值和額定功率）IRVLIZDZRIL+汽車用收音機(jī)汽車電源-穩(wěn)壓電路例題分析解：依題意，穩(wěn)壓電路如上圖，VL=VZ。由于負(fù)載所消耗的功率PL=VLIL，所以負(fù)載電流的最大值穩(wěn)壓電路例題分析穩(wěn)壓電路例題分析穩(wěn)壓電路例題分析RLD+-+-R例2：已知輸入電壓其不穩(wěn)定量試求：（1）輸出直流電壓VO；（2）為保證通過穩(wěn)壓管的電流小于IZmax

，R的最小值；（3）為保證穩(wěn)壓管可靠擊穿，RL的最小值；IIZIL穩(wěn)壓電路例題分析（2）為保證通過穩(wěn)壓管的電流小于IZmax，R的最小值；（1）輸出直流電壓VO；RLD+-+-RIIZIL分析：當(dāng)VI最大，RL開路時(shí)，通過R的電流即穩(wěn)壓管的電流最大。同時(shí)為保證穩(wěn)壓管安全工作，IZ<IZmax。6.8V+-VZ穩(wěn)壓電路例題分析（3）為保證穩(wěn)壓管可靠擊穿，RL的最小值；RLD+-+-RIIZIL分析：當(dāng)VI最小，RL最小時(shí)，流入穩(wěn)壓管的電流最小。同時(shí)為保證穩(wěn)壓管可靠擊穿，IZ>IZmin。6.8V+-VZ補(bǔ)充：二極管的簡(jiǎn)單測(cè)試用萬(wàn)用表檢測(cè)二極管如圖1.1.8所示。1.判別正負(fù)極性萬(wàn)用表測(cè)試條件：R×100Ω或R×1kΩ；

將紅、黑表筆分別接二極管兩端。所測(cè)電阻小時(shí)，黑表筆接觸處為正極，紅表筆接觸處為負(fù)極。萬(wàn)用表檢測(cè)二極管2.判別好壞萬(wàn)用表測(cè)試條件：R×1kΩ。(1)若正反向電阻均為零，二極管短路；(2)若正反向電阻非常大，二極管開路。(3)若正向電阻約幾千歐姆，反向電阻非常大，二極管正常。萬(wàn)用表檢測(cè)二極管3.管子類型的判別硅管的正反向阻值一般比鍺管大，所以當(dāng)測(cè)得正向阻值在500－1000歐之間，則為鍺管幾千－幾十千歐之間，則為硅管且正反向阻值差別越大，管子性能越好。77二、變?nèi)荻O管1、圖形符號(hào)3、結(jié)電容與電壓的關(guān)系曲線-u(V)C(pF)2、結(jié)電容與電壓的關(guān)系——結(jié)電容隨反向電壓的增加而減少78三、肖特基二極管1、圖形符號(hào)2、肖特基二極管的特點(diǎn)(1)結(jié)電容很小，工