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1、第1章半导体基础本讲稿第一页，共七十一页相关信息相关信息电子技术是一门实践性很强的课程。电子技术是一门实践性很强的课程。n先修课程：大学物理、电路分析先修课程：大学物理、电路分析n后续课程：计算机接口技术、单片机、信号与系后续课程：计算机接口技术、单片机、信号与系统、电力电子等统、电力电子等n特别说明：特别说明：研究生入学考试课程之一研究生入学考试课程之一2本讲稿第二页，共七十一页实验室实验室n良乡良乡（理学楼电工电子实验中心）（理学楼电工电子实验中心）：三电中心电子学实：三电中心电子学实验室及验室及EDA实验室实验室n中关村：电子学实验室及中关村：电子学实验室及EDA实验室实验室n北京理工大
2、学和美国美信公司：北京理工大学和美国美信公司：“单总线技术联合实验室单总线技术联合实验室”n北京理工大学和德国控创（北京）科技有限公司北京理工大学和德国控创（北京）科技有限公司 “嵌入式联合实验室嵌入式联合实验室”4本讲稿第三页，共七十一页课程安排课程安排n参考教材：模拟电子技术基础参考教材：模拟电子技术基础 （王远主编，第（王远主编，第3版版,机械工业出版社机械工业出版社）n总课时：总课时：56学时学时n实验（实验（1.5学分）学分）：24学时学时n实验教材：电子技术实验实验教材：电子技术实验 （张玉平主编，北京理工大学出版社）（张玉平主编，北京理工大学出版社）6本讲稿第四页，共七十一页成绩
3、说明成绩说明n平时总计：平时总计：30分分 包括课堂（考勤及测验，不能补交）及课后包括课堂（考勤及测验，不能补交）及课后（作业，可以补交，但影响平时成绩）（作业，可以补交，但影响平时成绩）n期末考试：卷面期末考试：卷面100分，折合分，折合70分。分。8本讲稿第五页，共七十一页6作业作业n作业和自测题两种，自测题不交。作业和自测题两种，自测题不交。n上课前收作业，上课前收作业，课代表课代表按学号排序后按学号排序后交老师交老师，课间及课后课间及课后不收作业不收作业，未能按时上交作业，可随下一章作业一起上，未能按时上交作业，可随下一章作业一起上交。交。n由于已出版习题解答辅导教材，老师不批改作业，
4、只考查由于已出版习题解答辅导教材，老师不批改作业，只考查是否缺题，并登录成绩，部分作业会在课堂上讲解。是否缺题，并登录成绩，部分作业会在课堂上讲解。本讲稿第六页，共七十一页7测验说明测验说明n学时较多的章节和重要章节一般都要进行测学时较多的章节和重要章节一般都要进行测验。验。n未参加测验的同学不能补交。未参加测验的同学不能补交。本讲稿第七页，共七十一页模拟电子技术基础模拟电子技术基础研究对象：研究对象：模拟信号（在时间和幅度上均连续的信号）模拟信号（在时间和幅度上均连续的信号）模拟电路（处理模拟信号的电路）模拟电路（处理模拟信号的电路）学习内容：学习内容：模拟电路的基本概念、基本原理、模拟电路
5、的基本概念、基本原理、基本应用基本应用及及基本分基本分析和设计方法析和设计方法8本讲稿第八页，共七十一页9学习方法：学习方法：工程的观点，学会近似处理工程的观点，学会近似处理实践性强，理论与实践相结合，注重实验、习题实践性强，理论与实践相结合，注重实验、习题本讲稿第九页，共七十一页10放大电路的频响模拟电子技术基础知识结构框图模拟电子技术基础知识结构框图本讲稿第十页，共七十一页11前言前言n电电子技子技术术是是现现代社会代社会发发展最迅速、展最迅速、应应用最广泛的技用最广泛的技术术，已使人已使人们们的日常生活的日常生活发发生了根本的生了根本的变变革。革。n在在电电子子电电路中，路中，产产生、生
6、、传递传递、加工和、加工和处处理的信号可以理的信号可以分分为为模模拟拟信号和数字信号两大信号和数字信号两大类类。n模模拟拟信号在信号在时间时间和数和数值值上都是上都是连续连续的，即的，即对应对应于任意于任意时间时间均均有确定的有确定的电电流或流或电压值电压值，并且其幅，并且其幅值值是是连续连续的，如正弦波信的，如正弦波信号就是典型的模号就是典型的模拟拟信号信号本讲稿第十一页，共七十一页12n某天最低气温是某天最低气温是1515 C C，最高气温是，最高气温是2525 C C，则一，则一天的气温变化是连续的。天的气温变化是连续的。本讲稿第十二页，共七十一页13n与模拟信号不同，与模拟信号不同，数
7、字信号数字信号在时间和数值上在时间和数值上是离散的，或者说是是离散的，或者说是不连续不连续的，且其数值的的，且其数值的变化都是某个变化都是某个最小量值的整数倍最小量值的整数倍。本讲稿第十三页，共七十一页14n处理模拟信号的电路称为处理模拟信号的电路称为模拟电路模拟电路。n处理数字信号的电路称为处理数字信号的电路称为数字电路数字电路。n自然界存在大量的模拟信号和数字信号以及模拟自然界存在大量的模拟信号和数字信号以及模拟系统和数字系统，并且这些系统往往并非独立，系统和数字系统，并且这些系统往往并非独立，而是相互渗透的，因此在进行信号处理时需要将而是相互渗透的，因此在进行信号处理时需要将两者通过两者
8、通过接口电路接口电路进行转换。进行转换。本讲稿第十四页，共七十一页 第第1章章 半导体基础和二极管半导体基础和二极管1.1半导体的基础知识半导体的基础知识 本征半导体，杂质半导体，本征半导体，杂质半导体，PN结及其特性结及其特性1.2半导体二极管半导体二极管 结构与类型，伏安特性，参数，型号及其选择，结构与类型，伏安特性，参数，型号及其选择，模型，应用举例，稳压管模型，应用举例，稳压管15本讲稿第十五页，共七十一页作业n6，8，9，10n自测题：自测题：2，316本讲稿第十六页，共七十一页难点难点:半导体中载流子的运动以及用载流子运动来说明半导体中载流子的运动以及用载流子运动来说明半导体二极管
9、工作原理。半导体二极管工作原理。（是难点但不是重点。）（是难点但不是重点。）本章的难点和重点本章的难点和重点重点：重点：从使用的角度出发理解普通二极管、稳压二极管从使用的角度出发理解普通二极管、稳压二极管工作原理，掌握其外部特性及主要参数。工作原理，掌握其外部特性及主要参数。17本讲稿第十七页，共七十一页1.1 1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识一、半导体一、半导体半导体：半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。常用的半导电体材料为常用的半导电体材料为硅（硅（Si）和和锗（锗（Ge），），均为四价元素均为四价元素半导体具有的特殊性质半导体具有的特殊
10、性质：光敏特性、热敏特性及掺杂特性等。：光敏特性、热敏特性及掺杂特性等。1.1.1 1.1.1 本征半导体本征半导体18本讲稿第十八页，共七十一页在热力学温度零度在热力学温度零度和没有外界激发时和没有外界激发时，本征半导体不导电。本征半导体不导电。把纯净的、结构完整的把纯净的、结构完整的半导体单晶体称为半导体单晶体称为本征本征半导体半导体 图图1.2 本征半导体的共价键结构本征半导体的共价键结构硅原子硅原子价电子价电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4二、本征半导体的结构二、本征半导体的结构19本讲稿第十九页，共七十一页+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子自由电子空空穴穴本征激发本征
11、激发复合复合成对出现成对出现成对消失成对消失本征激发和复合本征激发和复合 动画动画1-1三、本征半导体中的两种载流子三、本征半导体中的两种载流子电子和空穴电子和空穴20本讲稿第二十页，共七十一页+4+4+4+4+4+4+4+4+4外电场方向外电场方向外电场方向外电场方向空穴移动方向空穴移动方向 电子移动方向电子移动方向 在外电场作用下，在外电场作用下，电子和空穴均能电子和空穴均能参与导电参与导电 动画动画1-2价电子填补空穴价电子填补空穴形成两种电流：形成两种电流：电子电流，电子电流，空穴电流空穴电流21本讲稿第二十一页，共七十一页四、本征浓度四、本征浓度在一定温度条件下，产生与复合的过程虽然
12、仍在不断进在一定温度条件下，产生与复合的过程虽然仍在不断进行，但电子行，但电子-空穴对却保持一定的数目空穴对却保持一定的数目本征半导体载流子的浓度本征半导体载流子的浓度其中，其中，Eg为半导体的激活能，为半导体的激活能，T为绝对温度，为绝对温度，k为波耳兹曼为波耳兹曼常数（常数（1.3810-23J/K），），A为系数。为系数。常温下：硅常温下：硅ni(pi)=1.41010/cm3 锗锗ni(pi)=2.51013/cm322本讲稿第二十二页，共七十一页23半导体材料性能对温度的敏感性，使其既可以用来制作半导体材料性能对温度的敏感性，使其既可以用来制作热敏和光敏器件，同时又是造成其温度稳定性
13、差的原因。热敏和光敏器件，同时又是造成其温度稳定性差的原因。本讲稿第二十三页，共七十一页+4+4+4+4+4+4+4+41.1.2 1.1.2 杂质半导体杂质半导体一一.N 型半导体型半导体在硅或锗的晶体在硅或锗的晶体中掺入少量中掺入少量五五价价元素元素,如磷如磷,则形成则形成N型半导体。型半导体。磷原子磷原子+4+5多余价电子多余价电子自由电子自由电子正离子正离子图图1-4 N型半导体型半导体24本讲稿第二十四页，共七十一页 N 型半导体结构示意图型半导体结构示意图少数载流子少数载流子多数载流子多数载流子正离子正离子在在N型半导体中型半导体中,电子是多数载流子（多子）电子是多数载流子（多子）
14、,空穴是少空穴是少数载流子（少子），数载流子（少子），但仍是电中性但仍是电中性第第1章章 1.125本讲稿第二十五页，共七十一页+4+4+4+4+4+4+4空穴空穴二二.P型半导体型半导体在硅或锗的晶体在硅或锗的晶体中掺入少量的中掺入少量的三三价元素价元素,如硼如硼,则则形成形成P 型半导体。型半导体。+4+4硼原子硼原子填补空位填补空位+3负离子负离子26本讲稿第二十六页，共七十一页电子是少数载流子电子是少数载流子负离子负离子空穴是多数载流子空穴是多数载流子在在P型半导体中型半导体中,空穴是多数载流子空穴是多数载流子,电子是少数载流子。电子是少数载流子。27本讲稿第二十七页，共七十一页一、一
15、、PN 结的形成结的形成在同一块半导体单晶上在同一块半导体单晶上,形成形成P型半导体和型半导体和N型半导体型半导体,在在这两种半导体的交界处就形成了一个这两种半导体的交界处就形成了一个PN 结。结。1.1.3 1.1.3 PN 结结多子扩散多子扩散少子漂移少子漂移内电场方向内电场方向空间电荷区空间电荷区P 区区N 区区28本讲稿第二十八页，共七十一页 由于载流子的浓度差，由于载流子的浓度差，P区的空穴向区的空穴向N区扩散，区扩散，N区的电区的电子向子向P区扩散。这种由于浓度差引起的运动称为区扩散。这种由于浓度差引起的运动称为扩散运动扩散运动。随着扩散运动的进行，随着扩散运动的进行，N区出现正离
16、子区，区出现正离子区，P区出现负离区出现负离子区，这个不能移动的电荷区叫子区，这个不能移动的电荷区叫空间电荷区空间电荷区。因没有载流子，。因没有载流子，也叫也叫耗尽层、势垒区、阻挡层。耗尽层、势垒区、阻挡层。29本讲稿第二十九页，共七十一页 由空间电荷区产生的、方向为由空间电荷区产生的、方向为N区指向区指向P区的内建电场阻区的内建电场阻碍了扩散运动，同时使少子产生漂移运动，即碍了扩散运动，同时使少子产生漂移运动，即N区的空穴向区的空穴向P区漂移，区漂移，P区的电子向区的电子向N区漂移。区漂移。当漂移运动和扩散运动达到当漂移运动和扩散运动达到动态平衡时，扩散电流等动态平衡时，扩散电流等于漂移电流
17、且方向相反，于漂移电流且方向相反，PN结中电流为零，结中电流为零，PN结宽度及结宽度及电位差电位差Uho为恒定值。为恒定值。硅：（硅：（0.60.8）V；锗：（；锗：（0.1 0.3）V。30本讲稿第三十页，共七十一页一定条件下，多子扩散与少子漂移达到动态平衡，空间一定条件下，多子扩散与少子漂移达到动态平衡，空间电荷区宽度基本稳定。电荷区宽度基本稳定。动画动画1-3 P 区区N 区区内电场方向内电场方向31本讲稿第三十一页，共七十一页内电场方向内电场方向二、二、PN 结的特性结的特性1、PN 结的单向导电性结的单向导电性是指是指PN结在不同极性的外加电压作用时，其导结在不同极性的外加电压作用时
18、，其导电能力有显著差异。电能力有显著差异。32本讲稿第三十二页，共七十一页内电场方向内电场方向E外电场方向外电场方向RIP 区区N 区区外电场驱使外电场驱使P区的空穴进入空间区的空穴进入空间电荷区抵消一部分负空间电荷电荷区抵消一部分负空间电荷N区电子进入空间电荷区区电子进入空间电荷区抵消一部分正空间电荷抵消一部分正空间电荷空间电荷区空间电荷区变窄变窄 扩散运动增强，形扩散运动增强，形成较大的正向电流成较大的正向电流（1）外加正向电压外加正向电压(正偏正偏)（P端接电源正极端接电源正极 动画动画1-4）PN结两端不能直接接结两端不能直接接电源两端。电源两端。33本讲稿第三十三页，共七十一页P 区
19、区N 区区内电场方向内电场方向ER空间电荷区变宽空间电荷区变宽 外电场方向外电场方向IR（2 2）外加反向电压外加反向电压(反偏反偏)（N端接电源正极）端接电源正极）动画动画1-5少数载流子越过少数载流子越过PN结结形成很小的反向电流形成很小的反向电流 34本讲稿第三十四页，共七十一页PN结的单向导电性结的单向导电性PNPN结正向偏置时靠多子导电，产生的正向电流数值较结正向偏置时靠多子导电，产生的正向电流数值较大大,此时容易导电；此时容易导电；PNPN结反向偏置时靠少子导电，产生的反向电流数结反向偏置时靠少子导电，产生的反向电流数值很小，几乎不导电。值很小，几乎不导电。35本讲稿第三十五页，共
20、七十一页2、PN结的伏安特性结的伏安特性及其表达式及其表达式I/mAU/VI为流过为流过PN结的电流，结的电流，U为为PN结两端的外加电压。结两端的外加电压。Is为反向饱和电流，为反向饱和电流，UT 为为“温度电压当量温度电压当量”，常温时，常温时，UT 26mVPN结的伏安特性是结的伏安特性是指指PN结两端的外加电压结两端的外加电压与流过与流过PN结的电流之间结的电流之间的关系曲线。的关系曲线。36本讲稿第三十六页，共七十一页温度对反向电流的影响：温度对反向电流的影响：T，少子，少子，IS PN加正向电压，且加正向电压，且UUT时，时，PN加反向电压，且加反向电压，且 U UT时，时，I/m
21、AU/V37本讲稿第三十七页，共七十一页PN结的正向特性受温度的影响结的正向特性受温度的影响n温度升高时，正向曲线温度升高时，正向曲线左移，反向曲线下移。左移，反向曲线下移。n当保持正向电流不变时，当保持正向电流不变时，环境温度每升调环境温度每升调1 C,PN结的端电压可减结的端电压可减小小2 2.5mV。38本讲稿第三十八页，共七十一页3、PN结的击穿特性结的击穿特性当当PN结反向电压超过一定数值结反向电压超过一定数值UBR后，反向电流急剧增加，该现后，反向电流急剧增加，该现象称为象称为反向击穿反向击穿，UBR称为称为反向击穿电压反向击穿电压391.雪崩击穿雪崩击穿2.齐纳击穿齐纳击穿本讲稿
22、第三十九页，共七十一页齐纳击穿：齐纳击穿：在掺杂浓度高的情况下，耗尽层很窄，不大在掺杂浓度高的情况下，耗尽层很窄，不大的反向电压可以在耗尽层产生很强的电场（的反向电压可以在耗尽层产生很强的电场（E=U/d，其其中中U为两电场为两电场间的电势差，间的电势差，d为为两点间沿电场方向的距离）两点间沿电场方向的距离），直接破坏共价键，形成电子，直接破坏共价键，形成电子-空穴对，导致电流急剧增空穴对，导致电流急剧增加。加。硅材料一般在硅材料一般在4V以下的击穿称为齐纳击穿以下的击穿称为齐纳击穿。40本讲稿第四十页，共七十一页雪崩击穿：雪崩击穿：掺杂浓度低，当反向电压比较大时，耗尽掺杂浓度低，当反向电压比
23、较大时，耗尽层中的少子加快漂移速度，撞击共价键，形成电子层中的少子加快漂移速度，撞击共价键，形成电子-空穴对，新的电子和空穴在电场的作用下加速运动，空穴对，新的电子和空穴在电场的作用下加速运动，撞出新的价电子。载流子雪崩式倍增，导致电流急剧撞出新的价电子。载流子雪崩式倍增，导致电流急剧增加。增加。一般在一般在7V以上以上。在在4 7V之间，两者都有，其温度特性较好。之间，两者都有，其温度特性较好。41本讲稿第四十一页，共七十一页n当当PN结反向电压增加时，可能会发生反向击穿。结反向电压增加时，可能会发生反向击穿。n要保证要保证PN结不因电流过大产生过热而损坏。结不因电流过大产生过热而损坏。n当
24、反向电压下降到击穿电压（绝对值）以下时，当反向电压下降到击穿电压（绝对值）以下时，PN结的性能便可恢复击穿前状态。结的性能便可恢复击穿前状态。42本讲稿第四十二页，共七十一页PN结电容结电容势垒电容势垒电容 扩散电容扩散电容4、PN结的电容效应结的电容效应PN结除有单向导电性外，还有电容效应。结除有单向导电性外，还有电容效应。43本讲稿第四十三页，共七十一页 PN结中空间电荷的数量随外加电压变化所形结中空间电荷的数量随外加电压变化所形成的电容称为势垒电容，与平板电容器相同：成的电容称为势垒电容，与平板电容器相同：S：PN结面积结面积d：PN结宽度结宽度：半导体介电常数：半导体介电常数 （1）势
25、垒电容势垒电容CB 44本讲稿第四十四页，共七十一页 外加电压改变时引起扩散区积累的电荷量改变，外加电压改变时引起扩散区积累的电荷量改变，这就形成了电容效应，其对应的电容称为这就形成了电容效应，其对应的电容称为“扩散电容扩散电容”。不对称不对称PN结的扩散电容：结的扩散电容：（2）扩散电容扩散电容 CDI：正向电流：正向电流：非平衡少子的寿命：非平衡少子的寿命45本讲稿第四十五页，共七十一页PN结的结电容结的结电容CJ为势垒电容为势垒电容CB与扩散电容与扩散电容CD之和，之和，即即：CJ=CB+CD 正向偏置时，结电容一般正向偏置时，结电容一般 以扩散电容为主；反偏时，以扩散电容为主；反偏时，
26、则基本上等于垫垒电容。则基本上等于垫垒电容。当工作频度很高时，由于结电容的存在就可能破坏当工作频度很高时，由于结电容的存在就可能破坏PN结的单向导电性。结的单向导电性。46本讲稿第四十六页，共七十一页符号符号阳极阳极阴极阴极1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管 +SiO2保护层保护层P型区型区 平面型平面型N型硅型硅PN结结点接触型点接触型+触丝触丝N型锗型锗支架支架外壳外壳PN结结1.2.1 1.2.1 半导体二极管的结构和类型半导体二极管的结构和类型47本讲稿第四十七页，共七十一页U/V1.2.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性一、正向特性一、正向特性 阈值电压阈值电压Uth:使二极
27、管开始导通的电压使二极管开始导通的电压硅管硅管Uth=0.5V锗管锗管Uth=0.2V导通电压导通电压(Uon)：硅硅(0.60.8)V(取取0.7V）锗锗(0.1 0.3)V(取取0.2V）I/mA正向特性正向特性反向特性反向特性Uth48本讲稿第四十八页，共七十一页二、反向特性二、反向特性加反向电压时，反向电流很小。加反向电压时，反向电流很小。U/VI/mA正向特性正向特性反向击穿特性反向击穿特性反向特性反向特性Uth三、击穿特性三、击穿特性49本讲稿第四十九页，共七十一页材料开启电压Uth/V导通电压/V反向饱和电流/A硅0.50.6-0.80.1锗0.20.1-0.3几十两种不同材料构
28、成二极管的比较两种不同材料构成二极管的比较:50本讲稿第五十页，共七十一页1.2.3 二极管的主要参数二极管的主要参数1.最大整流电流最大整流电流IF2.最大反向工作电压最大反向工作电压UR二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流，由二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流，由PN结结面积及散热条件决定。面积及散热条件决定。二极管在使用时所允许加的最大反向电压，通常为二极管在使用时所允许加的最大反向电压，通常为击穿电压的一半。击穿电压的一半。51本讲稿第五十一页，共七十一页1.2.3 二极管的主要参数二极管的主要参数3、反向电流、反向电流IR4、最高工作频率最高工作频率fM二极管未击穿时的
29、反向电流值。二极管未击穿时的反向电流值。主要由主要由PN结的结电容大小决定。超过此值，单向导电结的结电容大小决定。超过此值，单向导电性变差。性变差。52本讲稿第五十二页，共七十一页1.2.4 半导体二极管的型号及选择半导体二极管的型号及选择一、半导体器件型号命名方法一、半导体器件型号命名方法(教材教材13页）页）第一部分第一部分 第二部分第二部分 第三部分第三部分 第四部分第四部分 第五部分第五部分 数字表示器件的电极数数字表示器件的电极数拼音字母表示器件的材料和极性拼音字母表示器件的材料和极性拼音字母表示器件的类别拼音字母表示器件的类别数字表示序号数字表示序号拼音表示拼音表示规格号规格号2C
30、P1053本讲稿第五十三页，共七十一页1.2.4 半导体二极管的型号及选择半导体二极管的型号及选择二、选用二极管的一般原则二、选用二极管的一般原则1、要求导通后正向压降小的选锗管；要求反向电、要求导通后正向压降小的选锗管；要求反向电流小选硅管。流小选硅管。2、工作电流大时选面接触型；工作频率高时选点接触型。、工作电流大时选面接触型；工作频率高时选点接触型。3、反向击穿电压高时选硅管。、反向击穿电压高时选硅管。4、要求耐高温时选硅管。、要求耐高温时选硅管。54本讲稿第五十四页，共七十一页1.2.5二极管的等效电路二极管的等效电路一、理想二极管等效模型：一、理想二极管等效模型：理想开关理想开关I/
31、mAU/V符号：符号：正偏时压降为零；正偏时压降为零；反偏时电流为零。反偏时电流为零。为便于分析，在一定条件下，对其进行线性化处理，建立为便于分析，在一定条件下，对其进行线性化处理，建立二极管的二极管的“线性模型线性模型”。55本讲稿第五十五页，共七十一页1.2.5二极管的等效电路二极管的等效电路二、理想二极管二、理想二极管+恒压源模型恒压源模型符号：符号：Uon只有正偏电压超过导通电压，二极管才只有正偏电压超过导通电压，二极管才导通，其两端电压为常数；导通，其两端电压为常数；否则二极管不导通，电流为零。否则二极管不导通，电流为零。Uon是二极管的导通电压是二极管的导通电压I/mAU/VUon
32、056本讲稿第五十六页，共七十一页对微小变化的信号，可以用伏安特性在对微小变化的信号，可以用伏安特性在Q点（静态工作点）点（静态工作点）的切线近似表示的切线近似表示实际的这段曲线。实际的这段曲线。动态电阻等效电阻：动态电阻等效电阻：三、微变信号模型三、微变信号模型UDQIDI/mAU/VUDIDQQU+-IDrd动态电阻与直流工作点位置有关动态电阻与直流工作点位置有关57本讲稿第五十七页，共七十一页1.2.6半导体二极管应用举例半导体二极管应用举例二极管有着广泛的应用，如限幅电路：二极管有着广泛的应用，如限幅电路：限幅限幅：限制电路的输出幅值。：限制电路的输出幅值。二极管的限幅电路包括串联限幅
33、电路、并联限幅电二极管的限幅电路包括串联限幅电路、并联限幅电路和双向限幅电路等。路和双向限幅电路等。58本讲稿第五十八页，共七十一页1、串联限幅电路、串联限幅电路推广到整流电路推广到整流电路二极管与负载电阻串联二极管与负载电阻串联ui正半周且数值大于导通电压，二极管导通，正半周且数值大于导通电压，二极管导通，ui负半周或数值小于导通电压，二极管截止，负半周或数值小于导通电压，二极管截止，uo 059本讲稿第五十九页，共七十一页1.2.6半导体二极管应用举例半导体二极管应用举例2、并联限幅电路、并联限幅电路二极管与输出端并联二极管与输出端并联ui正半周且数值大于导通电压，二极管导通，正半周且数值
34、大于导通电压，二极管导通，uo onui负半周或数值小于导通电压，二极管截止，负半周或数值小于导通电压，二极管截止，uo ui60本讲稿第六十页，共七十一页1.2.6半导体二极管应用举例半导体二极管应用举例3、双向限幅电路、双向限幅电路两个二极管反向并联在输出端两个二极管反向并联在输出端限制了输出信号的正负幅度限制了输出信号的正负幅度uo on61本讲稿第六十一页，共七十一页62电源误接（反接）保护电源误接（反接）保护-单向导电性单向导电性集成集成 运放的线性应用（运算）运放的线性应用（运算）-对数、指数电路对数、指数电路发光二极管发光二极管光电二极管（发射管、接收管）光电二极管（发射管、接收
35、管）稳压管稳压管本讲稿第六十二页，共七十一页VS正极正极负极负极1 1、稳压管的稳压管的伏安特性伏安特性1.2.7 稳压管稳压管AI/mAU/V0正向特性正向特性反向击穿区反向击穿区UZIminIZmaxBAB段，电流变化很大而电压基本不变，可用来稳压段，电流变化很大而电压基本不变，可用来稳压是一种特殊的二极管，一定条件是一种特殊的二极管，一定条件下稳定电压。下稳定电压。稳压管必须工作在反向工作区，多采用硅材料。稳压管必须工作在反向工作区，多采用硅材料。63本讲稿第六十三页，共七十一页 2 2、稳压管的主要参数、稳压管的主要参数（1）稳定电压稳定电压UZ（2）最小最小稳定电流稳定电流 IZmi
36、n 电流为规定值时稳压管两端的电流为规定值时稳压管两端的电压值电压值稳压管稳压工作时的最小电流稳压管稳压工作时的最小电流（3）最大耗散功率最大耗散功率PZM和最大工作电流和最大工作电流I/mAU/V0UZIminIZmax64本讲稿第六十四页，共七十一页 2 2、稳压管的主要参数、稳压管的主要参数（5）动态电阻动态电阻 rZrZ=IZ UZ（6）稳定电压的温度系数稳定电压的温度系数 稳压管两端电压变化量与对应的电流变化量的比值稳压管两端电压变化量与对应的电流变化量的比值温度每变化温度每变化1C，稳定电压，稳定电压UZ的相对变化量的相对变化量0 IZ UZU/VIminIZmaxI/mA65本讲
37、稿第六十五页，共七十一页66稳定电压高于稳定电压高于7V的稳压管具有的稳压管具有正温度系数正温度系数，低于，低于4V的稳压管具有的稳压管具有负温度系数负温度系数，4-7V之间的温度系数最小。之间的温度系数最小。因此一般选用因此一般选用6V稳压管，或稳压管，或选选用具有温度补偿的稳压用具有温度补偿的稳压管，也可将两个稳压值相同的管子反向串联使用。管，也可将两个稳压值相同的管子反向串联使用。本讲稿第六十六页，共七十一页稳压管正常工作的条件：稳压管正常工作的条件：（1）工作在反向击穿状态）工作在反向击穿状态（2）稳压管中的电流在稳定电流及最大工作电流之间）稳压管中的电流在稳定电流及最大工作电流之间3
38、、应用电路、应用电路uo z67限流电阻的选取在第限流电阻的选取在第10章章介绍。介绍。本讲稿第六十七页，共七十一页其他类型二极管其他类型二极管 1 1、发光二极管：、发光二极管：当外加正向电压使的正向电流足够大时，二极管开始当外加正向电压使的正向电流足够大时，二极管开始发光。发光。发光二极管也具有单向导电性。发光二极管也具有单向导电性。2、光电二极管：、光电二极管：是一种光能与电能进行转换的器件，将接收到的光的是一种光能与电能进行转换的器件，将接收到的光的变换转化成电流的变化。变换转化成电流的变化。68本讲稿第六十八页，共七十一页本章小结本章小结概念概念 本征半导体本征半导体 载流子载流子
39、杂质半导体（杂质半导体（N型型/P型）型）PN结结69本讲稿第六十九页，共七十一页特性特性半导体：掺杂性、光敏特性、温度特性与电容效应半导体：掺杂性、光敏特性、温度特性与电容效应PN结或二极管：单向导电性结或二极管：单向导电性、反向击穿特性、反向击穿特性方程方程 PN结或二极管：伏安特性结或二极管：伏安特性70本讲稿第七十页，共七十一页参数参数二极管：最大整流电压、最大反向工作电压、二极管：最大整流电压、最大反向工作电压、反向电流、最高工作频率反向电流、最高工作频率稳压管：稳定电压、最小稳定电流、最大稳压管：稳定电压、最小稳定电流、最大功率与最大工作电流功率与最大工作电流71本讲稿第七十一页，共七十一页