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1、第3章半导体二极管及其基本应用电第1页，共41页，编辑于2022年，星期一3.1 半导体基本知识半导体基本知识半导体的导电特性：半导体的导电特性：光敏性：光敏性：光敏性：光敏性：受光照后，其导电能力大大增强；受光照后，其导电能力大大增强；热敏性：热敏性：热敏性：热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强；当环境温度升高时，导电能力显著增强；掺杂性：掺杂性：掺杂性：掺杂性：在半导体中掺入少量特殊杂质，其导电在半导体中掺入少量特殊杂质，其导电 能力极大地增强；能力极大地增强；(可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻)
2、(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等敏二极管、光敏三极管、光电池等)(可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等三极管和晶闸管等三极管和晶闸管等三极管和晶闸管等)。第2页，共41页，编辑于2022年，星期一3.1.1 本征半导体本征半导体完全纯净的、具有晶体结构的半导体。完全纯净的、具有晶体结构的半导体。完全纯净的、具有晶体结构的半导体。完全纯净的、具有晶体结构的半导体。最常用的半导体是最常
3、用的半导体是最常用的半导体是最常用的半导体是硅硅硅硅(Si)和和和和 锗锗(Ge)。晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构共价健共价健 Si Si Si Si价电子价电子SiSi 2 2 8 8 4 4GeGe 2 2 8 818184 4第3页，共41页，编辑于2022年，星期一本征半导体的导电机理：本征半导体的导电机理：本征半导体的导电机理：本征半导体的导电机理：Si Si Si Si价电子价电子空穴空穴自由电子自由电子在常温下，由于热激发在常温下，由于热激发在常温下，
4、由于热激发在常温下，由于热激发(温度升高或受光照温度升高或受光照温度升高或受光照温度升高或受光照)本征激发本征激发带负电带负电带负电带负电带正电带正电带正电带正电载流子载流子载流子载流子自由电子自由电子自由电子自由电子空穴空穴温度越高，晶体中产生的的温度越高，晶体中产生的的自由电子越多。自由电子越多。第4页，共41页，编辑于2022年，星期一当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流：两部分电流：两部分电流：两部分电流：(1)(1)自由电子自由电子自由电子自由
5、电子作定向运动作定向运动作定向运动作定向运动 电子电流电子电流电子电流电子电流 (2)(2)价电子价电子价电子价电子递补空穴递补空穴 空穴电流空穴电流空穴电流空穴电流(2)(2)本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很弱。其导电性能很弱。其导电性能很弱。其导电性能很弱。注意：注意：注意：注意：(1)(1)本征本征半导体中存在数量相同的载流子。半导体中存在数量相同的载流子。半导体中存在数量相同的载流子。半导体中存在数量相同的载流子。自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴空穴空穴空穴成对产生成对产生成对产生成对产生
6、，又不断，又不断，又不断，又不断复合复合复合复合，在一定温度，在一定温度，在一定温度，在一定温度下，达到动态平衡。下，达到动态平衡。下，达到动态平衡。下，达到动态平衡。(3)(3)温度愈高，温度愈高，温度愈高，温度愈高，载流子的数目愈多载流子的数目愈多载流子的数目愈多载流子的数目愈多,半导体的导电性能也愈半导体的导电性能也愈半导体的导电性能也愈半导体的导电性能也愈好。好。好。好。温度对半导体器件性能影响很大。温度对半导体器件性能影响很大。第5页，共41页，编辑于2022年，星期一3.1.2 杂质半导体杂质半导体 Si Si Si Si p+多余多余电子电子磷原子失去一个电子磷原子失去一个电子变
7、为正离子变为正离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1、N型半导体型半导体在在在在N N 型半导体中，型半导体中，自由电子是自由电子是多数载流子多数载流子(多子多子多子多子)，空穴是，空穴是，空穴是，空穴是少数载流少数载流少数载流少数载流子子子子(少子少子少子少子)。掺入五价元素掺入五价元素，如磷元素，如磷元素(又称电子又称电子又称电子又称电子半导体半导体半导体半导体)P P 2 2 8 8 5 5第6页，共41页，编辑于2022年，星期一2、P型半导体型半导体(又称空又称空又称空又称空穴半导体穴半导体穴半导体穴半导体)掺入三价元素掺入三价元素，如硼元素，如硼元素 Si Si S
8、i Si在在P 型半导体中，型半导体中，型半导体中，型半导体中，空穴是多数载流子，自由电空穴是多数载流子，自由电空穴是多数载流子，自由电空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。子是少数载流子。子是少数载流子。子是少数载流子。B硼原子硼原子得到一个电子得到一个电子得到一个电子得到一个电子变为负离子变为负离子变为负离子变为负离子空穴空穴注意：注意：注意：注意：无论无论无论无论N型或型或型或型或P P型半导体都是中性的，对外不显电型半导体都是中性的，对外不显电型半导体都是中性的，对外不显电型半导体都是中性的，对外不显电性。性。性。性。B B 2 2 3 3第7页，共41页，编辑于2022年，星期一杂
9、质半导体的示意表示法：杂质半导体的示意表示法：杂质半导体的示意表示法：杂质半导体的示意表示法：+N型半导体型半导体P型半导体型半导体代表失去一个电子代表失去一个电子的五价杂质离子的五价杂质离子代表得到一个电子代表得到一个电子的三价杂质离子的三价杂质离子第8页，共41页，编辑于2022年，星期一3.1.3 PN结结P型半导体型半导体+N型半导体型半导体1 1、PNPN结的形成结的形成结的形成结的形成浓度差浓度差多子的扩散运动多子的扩散运动+形成空间电荷区形成空间电荷区内电场内电场内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动空间电荷区变宽空间电荷区变宽空间电荷区变窄空间电荷区变窄扩散和漂移扩散和漂移扩
10、散和漂移扩散和漂移这一对相反这一对相反这一对相反这一对相反的运动最终的运动最终的运动最终的运动最终达到动态平达到动态平达到动态平达到动态平衡，空间电衡，空间电衡，空间电衡，空间电荷区的厚度荷区的厚度荷区的厚度荷区的厚度固定不变。固定不变。固定不变。固定不变。空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结、耗尽层、阻挡层。结、耗尽层、阻挡层。第9页，共41页，编辑于2022年，星期一2 2、PN结的单向导电性结的单向导电性(1)PN(1)PN 结外加正向电压结外加正向电压结外加正向电压结外加正向电压（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）P接正、接正、N接负接负+R+PN内电场内电场内电场内电场
11、外电场外电场外电场外电场变窄变窄变窄变窄内电场被削弱，内电场被削弱，多子的扩散运多子的扩散运动加强，形成动加强，形成较大的扩散电较大的扩散电流。流。IF结论：结论：PN PN 结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，PNPN结变窄，正向电阻较小，结变窄，正向电阻较小，结变窄，正向电阻较小，结变窄，正向电阻较小，正向电流较大，正向电流较大，正向电流较大，正向电流较大，PN结处于结处于结处于结处于导通状态导通状态。第10页，共41页，编辑于2022年，星期一(2)PN(2)PN 结加反向电压结加反向电压结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）
12、P接负、接负、N N接正接正接正接正 +R+PN内电场内电场内电场内电场外电场外电场外电场外电场变宽变宽变宽变宽内电场被加强，内电场被加强，内电场被加强，内电场被加强，少子的漂移运动少子的漂移运动少子的漂移运动少子的漂移运动加强，由于少子加强，由于少子加强，由于少子加强，由于少子数量很少，形成数量很少，形成数量很少，形成数量很少，形成很小的反向电流。很小的反向电流。很小的反向电流。很小的反向电流。IR结论：结论：PN PN 结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，PN结变宽，反向电阻很大，结变宽，反向电阻很大，反向电流很小，反向电流很小，PNPN结处于结处于结处于结处于
13、截止状态截止状态截止状态截止状态。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。第11页，共41页，编辑于2022年，星期一3 3、PNPN结的电流方程结的电流方程结的电流方程结的电流方程PN PN 所加电压所加电压所加电压所加电压 u u 与流过它与流过它与流过它与流过它的电流的电流的电流的电流 i 的关系为：的关系为：的关系为：的关系为：I IS：反向饱和电流：反向饱和电流：反向饱和电流：反向饱和电流U UT T=kTkT/q q：温度电压当量：温度电压
14、当量：温度电压当量：温度电压当量 q q电子的电量电子的电量电子的电量电子的电量 k k玻耳兹曼常数玻耳兹曼常数玻耳兹曼常数玻耳兹曼常数 T热力学温度热力学温度热力学温度热力学温度当当当当T=300K=300K时，时，U UT T26mV26mV伏安特性方程伏安特性方程伏安特性方程伏安特性方程4 4、PN结的伏安特性结的伏安特性uiOU(BR)正向特性正向特性正向特性正向特性反向特性反向特性反向电压大于反向电压大于反向电压大于反向电压大于U(BR)后，后，后，后，PNPN结结结结反反反反向击穿向击穿向击穿向击穿第12页，共41页，编辑于2022年，星期一*5*5、PNPN结的电容效应结的电容效
15、应(1)(1)势垒电容势垒电容势垒电容势垒电容C Cb b由空间电荷区的宽度随着外加电压的变化而变由空间电荷区的宽度随着外加电压的变化而变化所形成。化所形成。(2)(2)扩散电容扩散电容扩散电容扩散电容C Cd d在在在在PNPN结加正向电压时，多数载流子在扩散过程中引结加正向电压时，多数载流子在扩散过程中引结加正向电压时，多数载流子在扩散过程中引结加正向电压时，多数载流子在扩散过程中引起电荷积累而产生。起电荷积累而产生。起电荷积累而产生。起电荷积累而产生。(3)结电容结电容结电容结电容C Cj jCj=C Cb b+Cd d一般一般一般一般PN结正偏时，扩散电容起主要作用；结正偏时，扩散电容
16、起主要作用；结正偏时，扩散电容起主要作用；结正偏时，扩散电容起主要作用；PN结反偏时，势垒电容起主要作用。结反偏时，势垒电容起主要作用。结反偏时，势垒电容起主要作用。结反偏时，势垒电容起主要作用。第13页，共41页，编辑于2022年，星期一3.2 半导体二极管及其基本应用电路半导体二极管及其基本应用电路 把把PN结用管壳封装，然后在结用管壳封装，然后在P区和区和N区分别向外引出一个区分别向外引出一个电极，即可构成一个二极管。电极，即可构成一个二极管。二极管是电子技术中最基本的半导体器件之一。二极管是电子技术中最基本的半导体器件之一。根据其用途分有根据其用途分有检波管检波管、开关管开关管、稳压管
17、稳压管、整流管整流管和和发光二极管发光二极管等。等。硅高频检波管硅高频检波管开关管开关管稳压管稳压管整流管整流管发光二极管发光二极管第14页，共41页，编辑于2022年，星期一3.2.1 半导体二极管的几种常用结构半导体二极管的几种常用结构金属丝金属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 )点接触型点接触型特点：特点：结面积小、结电容结面积小、结电容结面积小、结电容结面积小、结电容小、正向电流小。小、正向电流小。小、正向电流小。小、正向电流小。用于检波和变频等高用于检波和变频等高用于检波和变频等高用于检波和变频等高频电路。频电路。频电路。频电路。铝合金小球铝合金小球N型硅
18、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 )面接触型面接触型特点：特点：结面积大、结电结面积大、结电结面积大、结电结面积大、结电容大，正向电流大。容大，正向电流大。容大，正向电流大。容大，正向电流大。用于工频大电流整用于工频大电流整流电路。流电路。第15页，共41页，编辑于2022年，星期一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)平面型平面型特点：特点：特点：特点：用于集成电路制作用于集成电路制作用于集成电路制作用于集成电路制作工艺中。工艺中。工艺中。工艺中。PNPN结结面积可大结结面积可大可小，用于高频整流和可小，
19、用于高频整流和开关电路中。开关电路中。二极管的符号：二极管的符号：二极管的符号：二极管的符号：阴极阴极阳极阳极D第16页，共41页，编辑于2022年，星期一3.2.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性特点：特点：特点：特点：非线性非线性uiOISUonU(BR)+开启开启开启开启电压电压电压电压硅管：硅管：0.5V锗管：锗管：0.1V外加电压大于开启电压外加电压大于开启电压外加电压大于开启电压外加电压大于开启电压U Uonon，二极管才能导通。二极管才能导通。二极管才能导通。二极管才能导通。导通导通压降压降硅管：硅管：0.60.8V锗管：锗管：0.10.3V+反向电流在一定电压反向电流在一定电
20、压反向电流在一定电压反向电流在一定电压范围内保持常数。范围内保持常数。范围内保持常数。范围内保持常数。反向击穿电反向击穿电反向击穿电反向击穿电压压压压U U(BR)(BR)外加电压大于反向击穿电外加电压大于反向击穿电外加电压大于反向击穿电外加电压大于反向击穿电压，二极管被压，二极管被压，二极管被压，二极管被击穿，失去击穿，失去击穿，失去击穿，失去单向导电性。单向导电性。单向导电性。单向导电性。第17页，共41页，编辑于2022年，星期一二极管的伏安特性与温度的关系二极管的伏安特性与温度的关系uiOISUonU(BR)2080当温度升高时，当温度升高时，当温度升高时，当温度升高时，正正向特性左移
21、，反向特性左移，反向特性下移。向特性下移。在室温附近，温度每升高在室温附近，温度每升高在室温附近，温度每升高在室温附近，温度每升高11，正向压降减小，正向压降减小，正向压降减小，正向压降减小22.5mV22.5mV；温度每升高温度每升高温度每升高温度每升高1010，反向电流约增大一倍。，反向电流约增大一倍。，反向电流约增大一倍。，反向电流约增大一倍。第18页，共41页，编辑于2022年，星期一3.2.3 二极管的主要参数二极管的主要参数选择管子的依据选择管子的依据选择管子的依据选择管子的依据1.最大整流电流最大整流电流最大整流电流最大整流电流 I IF指二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正
22、向指二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。平均电流。2.2.最高反向工作电压最高反向工作电压U UR R是二极管工作时允许加的最大反向电压。是二极管工作时允许加的最大反向电压。是二极管工作时允许加的最大反向电压。是二极管工作时允许加的最大反向电压。3.3.反向电流反向电流反向电流反向电流 I IR R指二极管未击穿时的反向电流值。指二极管未击穿时的反向电流值。指二极管未击穿时的反向电流值。指二极管未击穿时的反向电流值。反向电流愈小，二极管的单向导电性愈好。反向电流愈小，二极管的单向导电性愈好。反向电流愈小，二极管的单向导电性愈好。反向电流愈小，二极管的单向导电性愈好。I IR R
23、受温度的影响大。硅管的反向电流较小受温度的影响大。硅管的反向电流较小受温度的影响大。硅管的反向电流较小受温度的影响大。硅管的反向电流较小，锗管的反锗管的反锗管的反锗管的反向电流较大。向电流较大。向电流较大。向电流较大。4.4.最高工作频率最高工作频率最高工作频率最高工作频率 f fM指二极管工作的上限频率。指二极管工作的上限频率。指二极管工作的上限频率。指二极管工作的上限频率。第19页，共41页，编辑于2022年，星期一3.2.4 二极管的等效电路二极管的等效电路uiOUonuiO理想模型理想模型理想模型理想模型理想二极管理想二极管理想二极管理想二极管（导通时压降为零，（导通时压降为零，（导通
24、时压降为零，（导通时压降为零，截止时电流为零。）截止时电流为零。）截止时电流为零。）截止时电流为零。）恒压降模型恒压降模型恒压降模型恒压降模型Uon（导通时压降为（导通时压降为（导通时压降为（导通时压降为Uon ，截止时电流为，截止时电流为，截止时电流为，截止时电流为零。）零。）零。）零。）折线模型折线模型折线模型折线模型UonrDUonuiOrD：交流电阻：交流电阻：交流电阻：交流电阻1 1、伏安特性的折线化及等效电路、伏安特性的折线化及等效电路第20页，共41页，编辑于2022年，星期一2 2、低频交流小信号作用下的等效电路、低频交流小信号作用下的等效电路、低频交流小信号作用下的等效电路、
25、低频交流小信号作用下的等效电路uDiDO i iD D u uD DQIDUDrd u uD D+-i iD D小信号模型小信号模型小信号模型小信号模型第21页，共41页，编辑于2022年，星期一例例3.2.2已知二极管导通压降已知二极管导通压降U UD D=0.7V，U UT=26mV=26mV；若；若；若；若ui是有效值为是有效值为20mV20mV，频率为，频率为1kHz的正弦波，则的正弦波，则输入的交流电流的有效值为多少？输入的交流电流的有效值为多少？解：解：解：解：DC2V500 ui+iiiD(1)先求二极管的动态电阻先求二极管的动态电阻r rd。(2)(2)再求输入的交流电流的有效
26、值。再求输入的交流电流的有效值。rd500 ui+ii9.3 第22页，共41页，编辑于2022年，星期一3.2.5 3.2.5 二极管电路的分析及其应用二极管电路的分析及其应用二极管电路的分析及其应用二极管电路的分析及其应用*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否则，正向压降否则，正向压降硅管：硅管：0.6 0.8V锗锗管：管：0.1 0.3V*分析方法分析方法：将二极管从电路中断开，分析二极管两端电位将二极管从电路中断开，分析二极管两端电位将二极管从电路中断开，分析二极管两端电位将二极管从电路中断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压的高低或所加电压的高低或所
27、加电压的高低或所加电压UD D的正负。的正负。若若若若 V V阳阳 VV阴阴阴阴或或 U UD 0(0(正向偏置正向偏置正向偏置正向偏置 )，二极管导通，二极管导通，二极管导通，二极管导通 若二极管是理想的，正向导通时压降为零，反向截止时若二极管是理想的，正向导通时压降为零，反向截止时二极管相当于断开。二极管相当于断开。若若 V阳阳 VV阴阴阴阴或或或或 UD D VV阴阴阴阴 ，二极管导通。，二极管导通。，二极管导通。，二极管导通。UABAB=-6 6-UD D=-6.7V6.7VD6V12V3k BAUAB+此例中，二极管起此例中，二极管起钳位作用。钳位作用。钳位作用。钳位作用。第24页，
28、共41页，编辑于2022年，星期一例例2：已知：已知：已知：已知：ui i=18sin=18sin t t V V，二极管是理想的，二极管是理想的，试画出试画出试画出试画出 u uo o 波形。波形。u ui i18V18VO O解：断开二极管，选取参考解：断开二极管，选取参考点，分析二极管阳极和阴极点，分析二极管阳极和阴极的电位。的电位。V阳阳阳阳 =u ui i ，V V阴阴阴阴 =8V当当当当ui i 8V 8V，二极管导通，二极管导通，二极管导通，二极管导通，u uo o=8V=8V当当当当u ui 8V 0 0，D D导通，导通，导通，导通，u uo=u ui当当u ui 0 0，D
29、 D截止，截止，截止，截止，uo=0此例中，二极管起此例中，二极管起此例中，二极管起此例中，二极管起检波作用。检波作用。检波作用。检波作用。D DR Ru uo ou ui i+u uo oO O整整流流电电路路 第27页，共41页，编辑于2022年，星期一例例3的的Multisim仿真电路和波形仿真电路和波形第28页，共41页，编辑于2022年，星期一例例4：电路如图所示，电路如图所示，电路如图所示，电路如图所示，二极管的管压降二极管的管压降二极管的管压降二极管的管压降U UD=0.7V=0.7V。求：输求：输求：输求：输出端出端出端出端Y Y点的电位点的电位点的电位点的电位V VY Y。A
30、 A+3V+3VR RD DA AB B0.3V0.3VD DB BY Y+5V+5V解：断开二极管解：断开二极管，则，则VA阳阳阳阳=+5V，VA A阴阴阴阴=+3VU UDADA=+5V (+3V)=2VV VB阳阳=+5V=+5V，V VB B阴阴阴阴=0.3V=0.3VU UDBDB=5V=5V 0.3V=4.7V0.3V=4.7VU UDADA U UDBDBD DB B优先导通，优先导通，优先导通，优先导通，D DA A截止。截止。截止。截止。V VY Y=0.3V+0.7V=1V=0.3V+0.7V=1V此例中，此例中，此例中，此例中，D DB B起起起起钳位作用钳位作用钳位作用
31、钳位作用；D DA起起起起隔离作用隔离作用隔离作用隔离作用。第29页，共41页，编辑于2022年，星期一A AR RD DA AB BD DB BY Y+5V+5V导通导通导通导通1 11 11 13.73.7V VA A/V/V0.30.30.30.33 3D DA A状态状态状态状态3 3V VB B/V/V0.30.33 30.30.33 3V VY Y/V/VD DB B状态状态状态状态导通导通导通导通导通导通导通导通截止截止截止截止截止截止截止截止导通导通导通导通导通导通导通导通导通导通导通导通门电路门电路(与门与门与门与门)第30页，共41页，编辑于2022年，星期一例例5：二极管
32、的二极管的二极管的二极管的续续续续流流流流电电电电路路路路。解：解：解：解：当开关断开瞬间，电流不能跃当开关断开瞬间，电流不能跃当开关断开瞬间，电流不能跃当开关断开瞬间，电流不能跃变，二极管提供续流通路。变，二极管提供续流通路。变，二极管提供续流通路。变，二极管提供续流通路。D DRLRL+U+US SS S当开关闭合时，二极管截止，当开关闭合时，二极管截止，当开关闭合时，二极管截止，当开关闭合时，二极管截止，线圈中流过电流。线圈中流过电流。线圈中流过电流。线圈中流过电流。此例中，二极管起此例中，二极管起此例中，二极管起此例中，二极管起续流作用。续流作用。第31页，共41页，编辑于2022年，
33、星期一练习题：练习题：1 1、电路如图所示，二极管为理想二极管。电路如图所示，二极管为理想二极管。电路如图所示，二极管为理想二极管。电路如图所示，二极管为理想二极管。则则则则U Uo o 为（为（为（为（）。）。）。）。(a)(a)-12V (b)12V (b)-9V (c)9V (c)-3V 3V 2 2、电路如图所示，二极管为理想二极管。电路如图所示，二极管为理想二极管。电路如图所示，二极管为理想二极管。电路如图所示，二极管为理想二极管。则则则则U Uo o 为（为（为（为（）。）。）。）。(a)(a)4 4V (b)1V (c)10V V (b)1V (c)10V D11V10k Uo+
34、-D24V+-+10V图图2D12V9V3k Uo+-+-图图1b bb b第32页，共41页，编辑于2022年，星期一3.3 稳压二极管及其应用电路稳压二极管及其应用电路3.3.1 3.3.1 稳压管稳压管稳压管稳压管1、符号、符号、符号、符号 2 2、伏安特性、伏安特性、伏安特性、伏安特性uiO+正向正向(二极管二极管二极管二极管)_+反向反向(稳压管稳压管稳压管稳压管)稳压管正常工作时稳压管正常工作时稳压管正常工作时稳压管正常工作时加加加加反向电压反向电压反向电压反向电压UZIZIZM UZ IZ稳压管工作在稳压管工作在稳压管工作在稳压管工作在反向击穿区。反向击穿区。反向击穿区。反向击穿
35、区。稳压原理：稳压原理：IZ大大大大 UZ小小小小使用时要加限流电阻。使用时要加限流电阻。_+DZ是一种是一种特殊的面接触型特殊的面接触型特殊的面接触型特殊的面接触型的硅二极管。的硅二极管。的硅二极管。的硅二极管。第33页，共41页，编辑于2022年，星期一3 3、主要参数、主要参数(1)(1)稳定电压稳定电压稳定电压稳定电压UZ 稳压管在正常工作下管子两端的电压。稳压管在正常工作下管子两端的电压。稳压管在正常工作下管子两端的电压。稳压管在正常工作下管子两端的电压。(5)(5)电压温度系数电压温度系数电压温度系数电压温度系数 环境温度每变化环境温度每变化1 1 C C引起引起引起引起稳压值变化
36、的稳压值变化的稳压值变化的稳压值变化的百分数百分数。(4)动态电阻动态电阻动态电阻动态电阻(2)(2)稳定电流稳定电流稳定电流稳定电流 IZ Z、最大稳定电流、最大稳定电流、最大稳定电流、最大稳定电流 I IZMZM(3)(3)额定功耗额定功耗P PZMZM：P PZM=UZ Z I IZMr rZ Z愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。当电流低于当电流低于当电流低于当电流低于I IZ Z时，稳压管不稳压，时，稳压管不稳压，时，稳压管不稳压，时，稳压管不稳压，I IZ Z又记为又记为又记为又记为I IZminZ
37、min；当电流高于当电流高于当电流高于当电流高于I IZMZM时，稳压管会损坏，时，稳压管会损坏，时，稳压管会损坏，时，稳压管会损坏，I IZMZM又记为又记为又记为又记为I IZmax。第34页，共41页，编辑于2022年，星期一3.3.2 3.3.2 稳压电路稳压电路稳压电路稳压电路UIRRLDZ+Uo+稳压管必须与负载稳压管必须与负载稳压管必须与负载稳压管必须与负载并联并联并联并联。U Uo=U UZ Z限流电阻限流电阻例例例例1 1 如图所示电路，已知如图所示电路，已知如图所示电路，已知如图所示电路，已知U UI I=20V=20V，R R=1k=1k ，R RL L=2k ，稳压稳压
38、管的管的U UZ=10V=10V，I IZM=8mA=8mA。求电流求电流I IR R、IZ和和和和I IL L。UIRRLDZ+Uo+IRIZIL解解:限流电阻取值应使限流电阻取值应使限流电阻取值应使限流电阻取值应使:I IZminZmin I IZ Z I IZmaxZmax第35页，共41页，编辑于2022年，星期一例例2：用两只用两只用两只用两只U UZ Z=6V=6V、正向、正向、正向、正向压压压压降降降降为为为为0.6V的的的的稳压稳压稳压稳压二极二极二极二极管和限流管和限流管和限流管和限流电电电电阻可以阻可以阻可以阻可以组组组组成几种不同成几种不同成几种不同成几种不同输输输输出出
39、出出电压电压电压电压的的的的电电电电路？路？路？路？解：解：解：解：UiR+Uo+Uo=12VUiR+Uo+Uo=6.6VUiR+Uo+Uo=1.2V第36页，共41页，编辑于2022年，星期一3.4 发光二极管及其基本应用举例发光二极管及其基本应用举例1 1、外形：、外形：、外形：、外形：当在发光二极管上加上正向电压当在发光二极管上加上正向电压并有足够大的正向电流流过时，并有足够大的正向电流流过时，就能发出清晰的光。就能发出清晰的光。2 2、符号：、符号：、符号：、符号：一般用作显示器件，有红、黄、绿、橙色；一般用作显示器件，有红、黄、绿、橙色；一般用作显示器件，有红、黄、绿、橙色；一般用作
40、显示器件，有红、黄、绿、橙色；工作电压为工作电压为1.5 3V1.5 3V；工作电流为几毫安工作电流为几毫安工作电流为几毫安工作电流为几毫安 十几毫安。十几毫安。十几毫安。十几毫安。3 3、用途：、用途：可做成显示器件可做成显示器件 数码管数码管数码管数码管第37页，共41页，编辑于2022年，星期一例例3.4.1已知已知已知已知发发发发光二极管的光二极管的光二极管的光二极管的导导导导通通通通压压压压降降降降U UD D=1.6V=1.6V，正向，正向，正向，正向电电电电流大于流大于流大于流大于5mA5mA才能才能才能才能发发发发光，小于光，小于光，小于光，小于20mA20mA才不至于才不至于
41、才不至于才不至于损损损损坏。坏。坏。坏。为为为为使使使使发发发发光二极管光二极管光二极管光二极管发发发发光，求限流光，求限流光，求限流光，求限流电电电电阻阻阻阻R R的的取取值值范范围围？解：解：解：解：R6VDID限流电阻限流电阻限流电阻限流电阻R R的取值范围为的取值范围为的取值范围为的取值范围为(0.220.88)k(0.220.88)k 。第38页，共41页，编辑于2022年，星期一本章要求：本章要求：1 1、了解半导体的导电机理；、了解半导体的导电机理；、了解半导体的导电机理；、了解半导体的导电机理；2、掌握、掌握、掌握、掌握PN结的单向导电性、伏安特性；结的单向导电性、伏安特性；结
42、的单向导电性、伏安特性；结的单向导电性、伏安特性；3、掌握二极管的主要参数和物理意义、二极管基本电路模型、掌握二极管的主要参数和物理意义、二极管基本电路模型、掌握二极管的主要参数和物理意义、二极管基本电路模型、掌握二极管的主要参数和物理意义、二极管基本电路模型、动态电阻，二极管电路的分析方法；动态电阻，二极管电路的分析方法；动态电阻，二极管电路的分析方法；动态电阻，二极管电路的分析方法；4、理解稳压二极管的原理和主要参数，稳压电路的工作、理解稳压二极管的原理和主要参数，稳压电路的工作、理解稳压二极管的原理和主要参数，稳压电路的工作、理解稳压二极管的原理和主要参数，稳压电路的工作原理和限流电阻的选择；原理和限流电阻的选择；原理和限流电阻的选择；原理和限流电阻的选择；5 5、了解各种特殊二极管。、了解各种特殊二极管。、了解各种特殊二极管。、了解各种特殊二极管。第39页，共41页，编辑于2022年，星期一本章作业：本章作业：3.13.1；3.23.2；3.33.3；3.10(3.10(写在书上写在书上)；3.43.4；3.8(3.8(写在作业本上写在作业本上写在作业本上写在作业本上)。第40页，共41页，编辑于2022年，星期一本章学习结束本章学习结束 Goodbye!第41页，共41页，编辑于2022年，星期一