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1、西南科技大学西南科技大学 http:/2.1.1 半导体材料半导体材料物质按导电能力分：导体，半导体，绝缘体。导电能力的衡量：电阻率按定义SlRAB 式中，l 是材料的长度，S 是截面积。导体：cm 410半导体：cm 941010绝缘体：cm 910A AB BS Sl图2-1 导电材料2.1 2.1 半导体的基本知识半导体的基本知识西南科技大学西南科技大学 http:/西南科技大学西南科技大学 http:/西南科技大学西南科技大学 http:/西南科技大学西南科技大学 http:/西南科技大学西南科技大学 http:/西南科技大学西南科技大学 http:/西南科技大学西南科技大学 http
2、:/ 自由电子与空穴在运动过程中相遇，自由电子填补空 位导致“电子空穴对”消失，这一过程称为复合。可见，复合是激发的反过程。 在同样温度下，本征锗的导电率大于本征锗硅。 同时，温度愈高，本征激发产生的载流子数目愈多，导电性能也就愈好。 所以温度对半导体器件性能的影响很大。最终造成晶体管热稳定性的恶化。 注意： 与原子密度相比，本征载 流子浓度仍然极小，所以本征半导体的导电能力是很差的。西南科技大学西南科技大学 http:/2.1.3 杂质半导体杂质半导体 在本征半导体中，掺入即使是极微量的其他元素（统称为杂质），其导电性能将大大增强。例如掺入0.0001%杂质，半导体导电能力将提高106倍！尽
3、管杂质含量很微，但它们对半导体的导电能力却有很大的影响。因而对半导体掺杂是提高半导体导电能力的最有效的方法。 在纯净半导体单晶中用人工的方法掺入少量特种元素，就获得杂质半导体，晶体管就是由杂质半导体制成的。1.两种类型的杂质两种类型的杂质目前掺入半导体材料中的常用杂质分两类：五价元素 磷（P） 锑（Sb） 砷（As）三价元素 硼（B） 铝（Al） 铟（In） 镓（Ga） 我们发现，除了本征激发能产生载流子，掺杂质也能产生载流子，但并不成对出现。西南科技大学西南科技大学 http:/三价元素称为受主杂质（意即“接受价电子”） 掺入五价元素，能获得大量电子；掺入三价元素，能获得大量空穴。所以 五价
4、元素称为施主杂质（意即“给出电子”）本征半导体+五价元素=N型半导体 N（negative）本征半导体+三价元素=P型半导体 P (positive)参阅图2-6，本征半导体掺入五价元素后，四价的半导体原子被杂质原子代替。2. N型半导体型半导体为什么在本征半导体中掺入五价元素，会产生大量自由电子？+4+4+4+4+4+4+4+4+5+5“多余”价电子“多余”价电子杂质离子杂质离子图2-6 施主杂质西南科技大学西南科技大学 http:/可见，每掺入一个五价的杂质原子，就会释放一个自由电子。故称五价杂质为“施主型杂质”。 五价元素最外 层有5个价电子，其中4个用来与周围原子结合成共价键，多余的一
5、个，因不在共价键中，所受束缚很小，常温下，即可脱离原子束搏成为自由电子。需要指出： 施主原子失去一个价电子后，自己成为带正电荷的离子，这 称为 “杂质电离”。杂质离子束缚于共价键之中不能自由移动， 故不参加导电。 施主杂质仅施放电子，不产生空穴。因为4个共价键中所有8个位子被价电子填满没有空位。西南科技大学西南科技大学 http:/3. P 型半导体型半导体掺入三价元素时，因为三价元素最外层只有三个价电子，要结合成四对共价键时，少一个价电子，必然出现一个空位，使半导体具备空穴导电的条件。需要指出：受主杂质仅产生空穴，不释放自由电子。+4+4+4+4+4+4+4+4+3+3图2-7 受主杂质西南
6、科技大学西南科技大学 http:/4. 杂质半导体中的载流子浓度杂质半导体中的载流子浓度杂质半导体中的载流子包括杂质电离产生的大量载流子和因热激发产生的少量“电子空穴对” 。必须指出：在同样的温度下，杂质半导体中“电子空穴对”的浓度比本征载流子浓度还要低。这是因为杂质释放的载流子浓度很大，使复合机会大大增加。由于出现了一个空位，使其他价电子很容易转移到这个空位上，杂质原子接受一个价电子之后，自己成为带负电荷的离子。由于没有离开共价键，所以从能量角度看，转移要比冲破共价键束缚所需能量小得多，以致只要有微小热振动便可实现这种转移。西南科技大学西南科技大学 http:/总之，N型半导体中的载流子=杂
7、质电离产生的电子+热激发产生的“电子空穴对”P型半导体中的载流子=杂质电离产生的空穴+热激发产生的“电子空穴对”N型半导体中，自由电子数目大大增加，其浓度远大于空穴浓度，故电子为多数载流子(多子)，空穴是少数载流子（少子）;P型半导体中，空穴浓度远大于电子浓度，把空穴称为多数载流子(多子)，而电子是少数载流子(少子)。西南科技大学西南科技大学 http:/ 少数载流子与多数载流子相比数量微乎其微，杂质半导体主要依靠多数载流子导电。最后说明几点： 本征半导体是电中性的，宏观上讲不带电荷，杂质本身也 在常温下，杂质电离产生的载流子远多于热激发产生的载是电中性的，所以整块杂质半导体也是电中性的，不带
8、电荷。 若施主杂质与受主杂质同时掺入一块半导体，其材料性质将由浓度大的那种杂质决定，这一原理称为杂质补偿。流子，材料的性质由杂质决定。但当温度很高时，热激发大大加剧，“电子空穴对”大大增加，一旦“电子空穴对”浓度超过杂质浓度，杂质半导体中某种载流子占绝对优势的情况就会改变，于是半导体的性质变得与本征半导体一样，晶体管便会失效。高温是半导体的杀手。西南科技大学西南科技大学 http:/ 硅管失效温度比锗管高：5. 载流子的运动载流子的运动载流子的运动形式有两种：漂移运动与扩散运动。 漂移运动 载流子在外电场作用下的运动称为漂移运动，由此引起的电流称为漂移电流。硅管最高工作温度可达150200 ，
9、而锗管仅70100 。西南科技大学西南科技大学 http:/图2-8 漂移运动漂移速度v与外电场强度成正比：Ev 式中比例系数称为“迁移率”，单位:SVcm 2迁移率 在数值上等于单位电场作用下，载流子的平均漂移速度，它将影响半导体器件的高频特性。锗半导体内载流子的比硅大，所以锗管工作频率比硅高，对于同样半导体材料，电子的迁移率n比空穴的迁移率p大。EI+ + + + +aavPve西南科技大学西南科技大学 http:/ 扩散运动半导体材料内部由于载流子的浓度差而引起载流子的移动称为载流子的扩散运动。图2-9 扩散运动0P(x)xaaIP如图15-9（a）所示，半导体左端空穴浓度大于右端，空穴
10、浓度分布如图15-9（b）所示，空穴将从浓度高的向浓度低的方向扩散，形成扩散电流IP，浓度差越大，扩散电流越大。西南科技大学西南科技大学 http:/2.2 PN结的形成及特性结的形成及特性2.2.1 PN结的形成结的形成PN结是用杂质补偿的原理制造的。如果在一块半导体单晶中同时掺入三价元素与五价元素，其杂质浓度如图2-10（b）所示，在x0处施主杂质浓度与受主杂质浓度相等，该中性边界便是PN结的中心。PNPN结结0 0 xNA(x) ND(x)lx0（a）PN结（a）PN结（b）杂质分布（b）杂质分布图2-10 PN结西南科技大学西南科技大学 http:/ P型半导体中空穴浓度很大，N型半导
11、体中空穴浓度很小，由于浓度差，空穴将从P区扩散到N区，同理电子将从N区扩散到P区，如图2-11（a）所示。内电场 P区 N区 P区 N区空间电荷区图2-11 PN结的形成(a)(b)西南科技大学西南科技大学 http:/ 空穴扩散到N区时会在原P区留下不能移动的带负电荷的受主杂质离子，而电子扩散会在原N区留下不能移动的施主杂质离子，结果在边界两边便形成一个很薄的空间电荷区，这就是所谓的PN结，如图2-11(b)所示。 在这个区域内，多数载流子已扩散到对方并复合掉了，或者说消耗尽了，因此空间电荷区有时又称为耗尽区（耗尽层）。它的电阻率很高。扩散越强，空间电荷区越宽。 西南科技大学西南科技大学 h
12、ttp:/ PN结（空间电荷区）形成后，由于正负电荷之间的相互作用，在空间电荷区中形成一个电场，称为内电场。 内电场的出现，引起两个后果： 阻止多数载流子的继续扩散（故空间电荷区又称为阻层）； 引起少数载流子的漂移。漂移运动的结果是使空间电荷区变窄，其作用正好与扩散运动相反。西南科技大学西南科技大学 http:/ 空间电荷区形成后，流过PN结的电流有两种： 多数载流子形成的扩散电流。 少数载流子形成的漂移电流。这两种电流方向相反，如图2-12（a）所示，流过PN结的净电流漂漂扩扩III （a）流过PN结的电流（a）流过PN结的电流PN+ + + + + + +aaE漂I扩IPN+ + + +1
13、212内内电电场场方方向向图2-12 （b）扩散运动与漂移运动达到平衡： 1多数载流子扩散运动的方向；2少数载流子漂移运动的方向起初，内建电场较弱，漂漂扩扩II 随着内建电场逐渐增强，I扩减小，而I漂增加，直至漂扩II扩散运动与漂移运动达到动态平衡，流过PN结的净电流为零，即 I=0。西南科技大学西南科技大学 http:/2.2.2PN结的单向导电性结的单向导电性PN结的基本特性-单项导电性只有在外加电压时才显示出来。1. 外加正向电压即外电压V的正端接P，负端接N，如图2-13（a）所示。外电场部分抵消内电场，PN结的平衡态被打破，空间电荷区宽度变窄，结果扩散电流大大增加，如图2-13所示。
14、PN+ + + +内内电电场场方方向向外外电电场场方方向向+ +VIR（变变窄窄）（a）PN结加正向电压结加正向电压+ +VIxVP-x0nxP+Nl0lBVVVB （b）正偏时的PN（b）正偏时的PN结结图2-13正向偏压正向偏压结果电流平衡局面被打破，漂漂扩扩II 流过PN结的净电流扩扩漂漂扩扩IIIIF F西南科技大学西南科技大学 http:/这就是加正向电压时，流过PN结的正向电流。它是在正向偏压作用下由多数载流子的扩散引起的，其中包括P区向N区的空穴扩散电流以及N区向P区的电子扩散电流： 扩扩nPFIII+ + 2. 外加反向电压外电压V的负端接P，正端接N，如图2-14（a）所示。
15、PN+ + + +内内电电场场方方向向外外电电场场方方向向+ +VR（变变宽宽）（a） PN结结 加加 反反 向向 电电 压压+ +VxVP-x0nxP+N0lBV|V|VB+ +（b b） 反反 偏偏 时时 的的 P PN N结结+ + + +0 IBIl 图2-14 反向偏压外电场增强内电场，势垒高度提高到（VB+|V|），空间电荷区电流平衡被打破，多数载流子的扩散更加困难，扩散电流很快减少，在不大的反向电压下就使0 扩扩I于是反向电流漂漂IIR R西南科技大学西南科技大学 http:/由于漂移电流是少数载流子的漂移形成的，其值极小,决定于热激发产生的少数载流子浓度，在一定温度下它是一个常
16、数，于是常数常数 RI令此常数用符号（-IS）表示，即sRII 称为反向饱和电流。必须指出，环境温度愈高，少数载流子数量越多，所以温度对IS影响很大。 西南科技大学西南科技大学 http:/ 3. PN结的伏安特性表达式 式中，s为反向饱和电流，对于分立器件，其典型值约在 10-810-14A的范围内； VD 为PN结两端的外加电压； VT=kT/q为热电压，T = 300K 时, VT 26mV。 (1)当PN结加正向电压时， VD 0，且VD VT 时， sexp(V/VT) ，伏安特性呈非线性指数规律； (2)当PN结加反向电压时， VD 0, 且VVT 时， -s 0，电流基本与V无关
17、。 可见，PN结确实表现为单向导电性。1)VVexp(TDS 西南科技大学西南科技大学 http:/2.2.3 PNPN结的反向击穿结的反向击穿 当PN结反向电压增大 到一定值时，反向电流 随电压的增加而急剧增 大。产生PN结电击穿的 原因：在强电场作用下， 大大增加了自由电子和 空穴的数目，从而引起了 反向电流的急剧增加， 称为PN结的反向击穿（热击穿）。 这种现象的产生可以分为雪崩击穿(Avalanche Multiplication)和齐纳击穿(Zener Breakdown)。VBRvDiD0图2-15 PN结的击穿西南科技大学西南科技大学 http:/a. 雪崩击穿：当反向电压增大到
18、某一数值后，载流子 的倍增情况就下就像在陡峻的积雪山坡 上发生雪崩一样，载流子增加的多而且 快，使反向电流急剧增大，于是 PN 结 就发生雪崩击穿。应用：整流二极管。b.齐纳击穿：在加有较高的反向电压下，PN 结空间 电荷区中存在一个强电场，它能够破坏 共价键将束缚电子分离出来造成电子 空穴对，形成较大的反向电流。 应用：稳压管（齐纳二极管）。电击穿可逆，为人们所利用，而热击穿必须尽量避免。西南科技大学西南科技大学 http:/2.3 半导体二极管半导体二极管2.3.1 半导体二极管的结构半导体二极管的结构引线外壳触线N型锗片阴极引线阳极引线铝合金小球金锑合金底座N型硅PN结（a）点接触型（a
19、）点接触型（b）面接触型（b）面接触型（c）表示符号（c）表示符号图2-16 半导体二极管的结构及符号西南科技大学西南科技大学 http:/ 将PN结加上相应的电极引线和管壳，就成为半导体二极管。按结构分，二极管有点接触型和面接触型两类。 点接触型二极管（一般为锗管）如图2-16(a)所示。它的PN结结面积很小（结电容小），因此不能通过较大电流，但其高频性能好，故一般适用于高频和小功率的工作，也用作数字电路中的开关元件。 面接触型二极管（一般为硅管）如图2-16(b)所示。它的PN结结面积较大（结电容大），故可通过较大电流（可达上千安培），但其工作频率较低，一般用作整流。图2-16(c) 是二
20、极管的表示符号。 二极管材料：硅、锗、砷化镓（非常用） 二极管用途：整流、检波、稳压、开关、变容。西南科技大学西南科技大学 http:/2.3.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性实际二极管伏安特性，如图2-17所示，与PN结的伏安特性基本相同，有如下特点：1. 正向特性 正向电压较小时，存在死区电压又称 门坎电压，导通电压）由图2-17可见， 当外加正向电压很小时，由于外电场 还不能克服PN结内电场对多数载流子（除少量能量较大者外）扩散运动的阻力， 故正向电流很小，几乎为零。当正向电压超过一定数值后， 内电场被大 大削弱，电流增长很快。这个一定数值的正向电压 就是死区电压，其大小与材料及环境
21、温度有关。通常，硅管的 死区电压约为0.5V，锗管约为0.1V。I(mA)U(V)A) 0.40.82040-20-40-25-50击穿电压击穿电压死区死区电压电压正向正向反向反向 BRU0图2-17 硅二极管的伏安特性西南科技大学西南科技大学 http:/2.2.反向特性反向特性西南科技大学西南科技大学 http:/2.反向击穿电压反向击穿电压V VBRBR:指管子反向击穿时的电 压值。通常手册上给出的最高反向工作电 压约为击穿电压的一半3.反向电流反向电流 R R:指管子未被击穿时的反向电 流，其值越小，则管子的单向导电性越好。 其值会随温度剧增，使用时注意温度影响。4.极间电容极间电容:
22、 a.势垒电容CB是用来描述势垒取得空间电荷随电压变化而产生的电容效应的。 b.扩散电容CD它反映了在外加电压作用下载流子在扩散过程中的积累的情况。西南科技大学西南科技大学 http:/2.4 2.4 二极管基本电路及其分析方法二极管基本电路及其分析方法2.4.12.4.1二极管正向二极管正向V-V- 特性的建模特性的建模1.1.理想模型理想模型 在正向偏置时，其管压降为 0V; 而在反向偏置时，认为电阻无穷大。iDVDiDvD图2-18 理想模型理想模型西南科技大学西南科技大学 http:/ 二极管导通后,其管压降认为是恒定的,且不随电流而变化,典型值是硅管UD= 0.7V， 锗管UD=0.
23、2V 。不过，这只有当二极管的电流Id近似等于或大于1mA时才是正确的。DivDiDVD图2-19 恒压降模型恒压降模型2.恒压降模型恒压降模型西南科技大学西南科技大学 http:/3.折线模型折线模型 二极管的管压降不是恒定的，而是随着通过二极管电流的增加而增加。对硅管，Vth约为0.5V。 由于二极管特写的分散性，Vth和rD的值不是固定不变的。 200mA1V5 . 0V7 . 0rD DivDiDVDrDthv图2-20 折线模型折线模型西南科技大学西南科技大学 http:/ 4. 小信号模型小信号模型 )300KT(mAmV26Vg1rVdv1)vvexp(ddvdig;1)vvex
24、p(i ;ivrDDTdDTDDTDSDDdTDSDDDD时时当当 DiiDVDVdidQvDDr图2-21 折线模型折线模型西南科技大学西南科技大学 http:/ 2.4.2 二极管应用二极管应用 1.限幅电路限幅电路 在电子技术中，常用限幅电路对各种信号 进行处理。它是用来让信号在预置的电平范围 内，有选择地传输一部分。（见例题） 2.开关电路开关电路 在开关电路中，利用二极管的单向导电性 以接通或断开电路。在分析这种电路时，应掌 握一条基本原则，即判断电路中二极管处于导西南科技大学西南科技大学 http:/ 通状态还是截止状态，可以先将二极管断开，然后观察（或经过计算）阳、阴两极间是正向
25、电压还是反向电压，若是前者则二极管导通，否则二极管截止。（见例题）（见例题）3.低电压稳压电路低电压稳压电路 稳压电源是电子电路中常见的组成部分。利用二极管正向压降基本恒定的特点，可以构成低电压稳压电路。（见例题）西南科技大学西南科技大学 http:/ 2.5 特殊二极管 1. 齐纳二极管（稳压管）齐纳二极管（稳压管） 2. 变容二极管变容二极管 3. 光电子器件光电子器件 a.光电二极管光电二极管 b.发光二极管发光二极管 c.激光二极管激光二极管 4.恒流二极管恒流二极管 5.肖特基二极管肖特基二极管 肖特基二极管的特点:开关时间快,没有阻挡层内载流子扩散运动,工作频率高,开关电流大,正向
26、压降较低(0.4-0.5V).作用 肖特基（ Schottky ）二极管也称肖特基势垒二极管（简称 SBD ），它是一种低功耗、超高速半导体器件，广泛应用于开关电源、变频器、驱动器等电路，作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管使用，或在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。 西南科技大学西南科技大学 http:/2.6例题讲解例题讲解 例例2.12.1：设简单二极管基本电路如图：设简单二极管基本电路如图(a)(a)所示，所示，R=10kR=10k, , 图图(b)(b)是它的习惯画法。对于下列两是它的习惯画法。对于下列两种情况，求电路的种情况，求电路的 D D和和
27、 V VD D的值：的值：( (1)1)V VDDDD=10V; =10V; (2)V(2)VDDDD=1V=1V。在每种情况下，应用理想模型恒压。在每种情况下，应用理想模型恒压降模型和折线模型求解。降模型和折线模型求解。DVDiRDDvDRDDvi D西南科技大学西南科技大学 http:/解解：(1)V(1)VDDDD=10V=10V a. a.使用理想模型得使用理想模型得 b. b.使用恒压降模型得使用恒压降模型得 c. c.使用折线模型得使用折线模型得mA1k10V10RV,V0VDDDD V7 . 0VmA93. 0k10V7 . 0V10RV7 . 0VDDDD V69. 0k2 .
28、 0mA931. 0V5 . 0rV5 . 0VmA931. 0k2 . 0k10V5 . 0V10rRVVDDDDthDDD + + + + + + + + 西南科技大学西南科技大学 http:/(2)V(2)VDDDD=1V=1V a. a.使用理想模型使用理想模型 b. b.使用恒压降模型使用恒压降模型 c. c.使用折线模型使用折线模型mAkVRVVVDDDD1 . 0101,0mAkVVRVVVVDDDD03. 0107 . 017 . 0,7 . 0,51. 0,049. 0VVmADD西南科技大学西南科技大学 http:/ 例例2.2：如图所示是一个简单的并联稳压电路。如图所示是
29、一个简单的并联稳压电路。 R为限流电阻，求为限流电阻，求 R 上的电压值上的电压值VR和电流值和电流值 。 1kVz+_zDVo+_7V5VR10V西南科技大学西南科技大学 http:/ 解：假定输入电压解：假定输入电压V VZ Z在（在（7-10V7-10V）内变化。）内变化。mA212R57V257VVV0ZR mA515R510V5510VVV0ZR :V10VZ 2）当:V7Vz 1）当Return西南科技大学西南科技大学 http:/ 例例2.3：一二极管开关电路如图所示。当一二极管开关电路如图所示。当V 1和和V 2为为0V或或5V时，求时，求V 1和和V 2的值不同组合情况下，的
30、值不同组合情况下，输出电压输出电压 0的值。设二极管是理想的。的值。设二极管是理想的。D1D2VI1VI24.7KVCC5VD1D24.7K5VVCCVI1+-VI2+- 0西南科技大学西南科技大学 http:/ 解：解：(1)当当V 1=0V, V 2=5V时时,D1为正向偏置，为正向偏置， V0=0V,此时此时 D2的阴极电位为的阴极电位为5V，阳极为，阳极为0V， 处于反向偏置，故处于反向偏置，故D2截止。截止。 (2)以此类推，将以此类推，将V 1和和V 2 的其余三种组合及的其余三种组合及 输出电压列于下表：输出电压列于下表： V V 1 1 V V 2 2 D D1 1 D D2
31、2 V V0 0 0V 0V 0V 0V 导通导通 导通导通 0V 0V 0V 0V 5V 5V 导通导通 截止截止 0V 0V 5V 5V 0V 0V 截止截止 导通导通 0V 0V 5V 5V 5V 5V 截止截止 截止截止 5V 5VReturn西南科技大学西南科技大学 http:/ 例例2.42.4：在如图所示的低电压稳压电路中，直流在如图所示的低电压稳压电路中，直流电源电压电源电压 V V 的正常值为的正常值为10V10V，R=10kR=10k , ,当当 V V 变变化化1V1V时，问相应的硅二极管电压时，问相应的硅二极管电压( (输出电压输出电压) )的变化如何？的变化如何？ R
32、DDvVoVIVIRDvDVIi =I +iv =V + vD D DD D DRrDvDVIID西南科技大学西南科技大学 http:/ 由上表可见，在输入电压V1和V2中，只 要有一个为0V，则输出为 0V;只有当两输入 电压均为5V时，输出才为5V，这种关系在数 字电路中称为“与”逻辑。 注意：在判断较复杂的电路中的二极管处于导通状态还是截止状态时，可以先将该二极管断开，然后按原二极管的正向求出两个断开点之间的电位差。该电位差若二极管的正向导通电压UD（硅管0.7V，锗管0.2V）时，将二极管管接上则肯定导通，否则就截止。西南科技大学西南科技大学 http:/ 例例2.42.4：在如图所示
33、的低电压稳压电路中，直流在如图所示的低电压稳压电路中，直流电源电压电源电压 V V 的正常值为的正常值为10V10V，R=10kR=10k , ,当当 V V 变变化化1V1V时，问相应的硅二极管电压时，问相应的硅二极管电压( (输出电压输出电压) )的变化如何？的变化如何？ RDDvVoVIVIRDvDVIi =I +iv =V + vD D DD D DRrDvDVIID西南科技大学西南科技大学 http:/ 解：解：(1)当当V 的正常值为的正常值为10V时，利用二极管时，利用二极管恒压降模型有恒压降模型有 VD0.7V， 由此可得二极管点由此可得二极管点上的电流为上的电流为 此电流值可
34、证实二极管的管压降为此电流值可证实二极管的管压降为0.7V0.7V的的假设。假设。 (2)(2)在此在此Q Q点上，点上，mAkVVD93. 0107 . 0102893. 026mAmVVrDTd西南科技大学西南科技大学 http:/ (3)按题意，按题意，V 有有1V的波动，它可视为峰的波动，它可视为峰-峰值峰值 为为2V的交流信号，该信号作用于由的交流信号，该信号作用于由R和和rd组成的组成的 分压器上。显然，相应的二极管的信号电压可按分压器上。显然，相应的二极管的信号电压可按 分压比来计算，即分压比来计算，即 Vd(峰峰-峰值峰值) 由此可知，二极管电压由此可知，二极管电压V Vd d
35、的变化为的变化为2.79mv2.79mv。mVVrRrVdd58. 528101028223+ReturnDiiDVDVdidQvDDr=2V西南科技大学西南科技大学 http:/ 例例2.52.5：如右图所示为一稳压电路，已知稳压管的如右图所示为一稳压电路，已知稳压管的 zmaxzmax=20mA,=20mA, zminzmin= 5mA,r= 5mA,rz z =10=10 , V, Vz z =6V, =6V, 负载电阻负载电阻的最大值的最大值R RLmAXLmAX=10K=10K 。 （1 1）确定）确定R;R; （2 2）确定最小允许的）确定最小允许的R RL L值值; ; （3 3
36、）若）若R RL L=1k=1k , ,当当V V 增加增加1V1V 时，求时，求 V V0 0值。值。10VVIRRLoV西南科技大学西南科技大学 http:/ 解解: : 运用稳压管反向击穿特性，若负载电阻运用稳压管反向击穿特性，若负载电阻增大，则增大，则V V0 0增大，通过调整增大，通过调整 z z大大小使小使V V0 0稳定在稳定在一定的范围内。等效电路如图所示。一定的范围内。等效电路如图所示。(1)(1)当当R RL L=R=RLmaxLmax时，时， z z= = zmax zmax 根据电路基本定理，有根据电路基本定理，有 10R)Rr6(r6maxLzmaxzmaxzzmax
37、z + + + + + RRZ10RL6VVZ+-+Vo10V 184R 西南科技大学西南科技大学 http:/ 将将 R = 184R = 184 和和 zminzmin= 5mA= 5mA代入，代入， 可解得可解得 0 0 =16mA=16mA。 所以最小允许的所以最小允许的R RL L的值为：的值为： (2) (2) 当当R RL L最小时，最小时，minzminzL0minz0minzzR)106(10106V, + + + + 378VR00L VVRrRRrVLzLz04. 0)|(|0+,1)3( kRL西南科技大学西南科技大学 http:/ 例例2.62.6：如图为两个参数相同
38、的如图为两个参数相同的锗锗二极管在室温时二极管在室温时, ,反向饱和电流为反向饱和电流为5 5 A A，V VT T = kT/g =26mv ,= kT/g =26mv ,反反向击穿电压为向击穿电压为 9.8V, 9.8V, 求电路中的电流求电路中的电流 和各和各管所消耗的功率。管所消耗的功率。D1D210VI西南科技大学西南科技大学 http:/ P PD1 D1 = = V VD1 D1 = 11= 11 0.2 = 2.2mW0.2 = 2.2mW P PD2 D2 = = V VD2 D2 = 11= 11 9.8 = 107.8mW9.8 = 107.8mW 解：解： D D1 1
39、正向压降为正向压降为:10-9.8=0.2V :10-9.8=0.2V D D2 2反向击穿电压为反向击穿电压为9.8V, 9.8V, 1)exp(1TDSDVVmA11 1)2610002 . 0exp(001. 05西南科技大学西南科技大学 http:/小结1.本征半导体的导电能力很弱，它在受激发时，可产生少量的电子-空穴对。本征半导体掺杂后形成P型半导体和N型半导体。P型半导中空穴为多子，电子为少子；N型半导体中电子为多子，空穴为少子。空穴导电是半导体不同于金属导体的重要特点。2.PN结是由P型半导体和N型半导体结合而形成的。PN结中的P型半导体与N型半导体的交界处形成一个空间电荷区或耗
40、尽区。当PN结外加正向电压（正向偏置）时，耗尽区变窄，有电流通过；而当外加反向电压（反向偏置）时，耗尽区变宽，没有电流流过或电流极小，这就是半导体二极管的单向导电性。3.常用V-I特性来描述PN二极管的性能，V-I特性的理论表达式为1)VVexp(TDS 西南科技大学西南科技大学 http:/4.二极管的主要参数有最大整流电流、最高反向工作电压和反向击穿电压。在高频电路中，还要注意它的工作频率。5.齐纳（稳压）二极管是具有在反向击穿状态下的恒压特性，利用它可组成简单的稳压电路。它适用于负载电流比较小，对电压稳定度要求不高的场合。另外，此电路的输出电压为固定值，不能调节。6.二极管电路的分析，主要采用模型分析法。在分析电路的静态情况时，根据输入信号的大小，选用不同的模型；只有当信号很微小是，才采用小信号模型。62 结束语结束语