PPT《半导体二极管及其应用》

1 势垒电容CB 势垒电容是由空间电荷区的离子薄层形成的.当外加电压使PN结上压降发生变化时,离子薄层的厚度也相应地随之改变,这相当PN结中存储的电荷量也随之变化,犹如电容的充放电.势垒电容的示意图如下. 扩散电容是由多子扩散后,在PN结的另一侧面积累而形成的.因PN结正偏时,由N区扩散到P区的电子,与外电源提供的空穴相复合,形成正向电流.刚扩散过来的电子就堆积在 P 区内紧靠PN结的附近,形成一定的多子浓度梯度分布曲线.

2 扩散电容CD 反之,由P区扩散到N区的空穴,在N区内也形成类似的浓度梯度分布曲线.扩散电容的示意图如下页所示. 扩散电容示意图 当外加正向电压不同时,扩散电流即外电路电流的大小也就不同.所以PN结两侧堆积的多子的浓度梯度分布也不同,这就相当电容的充放电过程. 势垒电容和扩散电容均是非线性电容.都很小.正偏时扩散电容为主;

反偏时势垒电容为主. §2 半导体二极管 PN 结加上管壳和引线,就成为半导体二极管. 引线 外壳线 触丝线 基片 点接触型 PN结 面接触型 P N 二极管的电路符号 高频,小电流 低频,大电流 半导体二极管的型号 国家标准对半导体器件型号的命名举例如下: 半导体二极管图片 §2.1 伏安特性 U I 死区电压 硅管0.5V,锗管0.1V. 导通压降: 硅管0.6~0.8V,锗管0.1~0.3V. 反向击穿电压UBR §2.2 二极管的等效电路 1. 理想模型 3. 折线模型 2. 恒压降模型 4. 小信号模型 二极管工作在正向特性的某一小范围内时,其正向特性可以等效成一个微变电阻. 即 根据 得Q点处的微变电导 则 常温下(T=300K) Q ?? 叠加 !! §2.3 主要参数 1. 最大整流电流 IOM 二极管长期使用时,允许流过二极管的最大正向平均电流. 2. 反向击穿电压UBR 二极管反向击穿时的电压值.击穿时反向电流剧增,二极管的单向导电性被破坏,甚至过热而烧坏.手册上给出的最高反向工作电压UWRM一般是UBR的一半. 3. 反向电流 IR 指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流.反向电流大,说明管子的单向导电性差,因此反向电流越小越好.反向电流受温度的影响,温度越高反向电流越大.硅管的反向电流较小,锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍. 以上均是二极管的直流参数,二极管的应用是主要利用它的单向导电性,主要应用于整流、限幅、保护等等.下面介绍两个交流参数. 4. 微变电阻 rD iD uD ID UD Q ?iD ?uD rD 是二极管特性曲线上工作点Q 附近电压的变化与电流的变化之比: 显然,rD是对Q附近的微小变化区域内的电阻. 二极管:死区电压=0 .5V,正向压降?0.7V(硅二极管) 理想二极管:死区电压=0 ,正向压降=0 RL ui uo ui uo t t 二极管的应用举例 二极管半波整流 §2.4 稳压二极管 U I IZ IZmax ?UZ ?IZ 稳压误差 曲线越陡,电压越稳定. + - UZ 动态电阻: rz越小,稳压性能越好 (4)稳定电流IZ、最大、最小稳定电流Izmax、Izmin. (5)最大允许功耗 稳压二极管的参数: (1)稳定电压 UZ (2)电压温度系数?U(%/℃) 稳压值受温度变化影响的的系数. (3)动态电阻 稳压二极管的应用举例 uo iZ DZ R iL i ui RL 稳压管的技术参数: 负载电阻 . 要求当输入电压由正常值发生?20%波动时,负载电压基本不变. 解:令输入电压达到上限时,流过稳压管的电流为Izmax . 求:电阻R和输入电压 ui 的正常值. ――方程1 令输入电压降到下限时,流过稳压管的电流为Izmin . ――方程2 uo iZ DZ R iL i ui RL 联立方程