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1、第2章半导体二极管(2)本讲稿第一页，共五十五页第二章第二章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 2.12.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 2.2 PN2.2 PN结的形成及特性结的形成及特性2.4 2.4 二极管的基本电路及其分析方法二极管的基本电路及其分析方法 2.5 2.5 特殊二极管特殊二极管 2.3 2.3 二极管二极管本讲稿第二页，共五十五页第第二二章章 半导体二极管及其本电路半导体二极管及其本电路基本要求基本要求：3、掌握二极管外特性、基本电路及分析方法、应用；4、正确理解二极管工作原理、主要参数、使用方法；1、了解PN结的形成；2、掌握以下基本概念：空穴、多
2、子、少子、扩散运动、漂移运动、PN结正偏、PN结反偏；5、掌握稳压管工作原理及使用；本讲稿第三页，共五十五页第二章第二章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 2.1 2.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 2.2 PN2.2 PN结的形成及特性结的形成及特性2.4 2.4 二极管的基本电路及其分析方法二极管的基本电路及其分析方法 2.5 2.5 特殊二极管特殊二极管 2.3 2.3 二极管二极管本讲稿第四页，共五十五页2.1 半导体的基本知识半导体的基本知识半导体器件特点：半导体器件特点：体积小、重量轻、使用寿命长、输入功率小、体积小、重量轻、使用寿命长、输入功率小、功率转换效
3、率高。功率转换效率高。半导体材料半导体材料：（Semiconductor materials)(-cm)10+910-3导体导体如金属等如金属等绝缘体绝缘体如橡皮、塑料等如橡皮、塑料等典型半导体：典型半导体：硅硅SiSi、锗、锗GeGe、砷化镓、砷化镓GaAsGaAs等等 半导体半导体本讲稿第五页，共五十五页半导体的导电特性：半导体的导电特性：半导体的导电特性：半导体的导电特性：(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)掺杂性掺杂性掺杂性掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电
4、往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变。能力明显改变。能力明显改变。能力明显改变。光敏性：光敏性：光敏性：光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化。当受到光照时，导电能力明显变化。当受到光照时，导电能力明显变化。当受到光照时，导电能力明显变化。(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、可做成各种光敏元件，如光敏电阻、可做成各种光敏元件，如光敏电阻、可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等光敏二极管、光敏三极管等光敏二极管、光敏三极管等光敏二极管、光敏三极管等)。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
5、，导电能力显著增强。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。(可做成各种不同用途的半导体器件，可做成各种不同用途的半导体器件，可做成各种不同用途的半导体器件，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）。如二极管、三极管和晶闸管等）。如二极管、三极管和晶闸管等）。如二极管、三极管和晶闸管等）。本讲稿第六页，共五十五页2.1.1 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，称为本征半导体。完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。
6、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共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为价电子价电子价电子价电子。Si Si Si Si价电子价电子本讲稿第七页，共五十五页 Si Si Si Si价电子价电子 价电子在获得一定能量（温价电子在获得一定能量（温价电子在获得一定能量（温价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣度升高或受光照）后，即可挣度升高或受光照）后，即可挣度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的
7、束缚，成为脱原子核的束缚，成为脱原子核的束缚，成为脱原子核的束缚，成为自由电自由电自由电自由电子子子子（带负电），同时共价键中（带负电），同时共价键中（带负电），同时共价键中（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为留下一个空位，称为留下一个空位，称为留下一个空位，称为空穴空穴空穴空穴（带（带（带（带正电）正电）正电）正电）。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这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。空穴空穴 温度愈高，晶体中产生温度愈高，晶体中产生温度愈高，晶体中产生温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。的自由电子便愈多。的自由电子便愈多。的自
8、由电子便愈多。自由电子自由电子 在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。（相当于正电荷的移动）。（相当于正电荷的移动）。（相当于正电荷的移动）。本讲稿第八页，共五十五页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
9、机理本征半导体的导电机理 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分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：电流：电流：电流：1 1）自由电子作定向运动）自由电子作定向运动）自由电子作定向运动）自由电子作定向运动 电子电流电子电流电子电流电子电流 2 2）价电子递补空穴）价电子递补空穴）价电子递补空穴）价电子递补空穴 空穴电流空穴电流空穴电流空穴电流注意：注意：注意：注意：1.1.本征半导体中载流子数目极少，其导电性能很差；本征半导体中载流子数目极少，其导电性能很差；本征半导体中
10、载流子数目极少，其导电性能很差；本征半导体中载流子数目极少，其导电性能很差；2.2.温度愈高，温度愈高，温度愈高，温度愈高，载流子的数目愈多，半导体的导电性能也载流子的数目愈多，半导体的导电性能也载流子的数目愈多，半导体的导电性能也载流子的数目愈多，半导体的导电性能也就愈好。就愈好。就愈好。就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴
11、成对地产生的同时，又不断空穴成对地产生的同时，又不断空穴成对地产生的同时，又不断空穴成对地产生的同时，又不断复合复合复合复合 在在在在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。中载流子便维持一定的数目。中载流子便维持一定的数目。中载流子便维持一定的数目。本讲稿第九页，共五十五页2.1.2 N型半导体和型半导体和 P 型半导体型半导体 掺杂后自由电子数目大量掺杂后自由电子数目大量掺杂后自由电子数目大量掺杂后自由电子
12、数目大量增加，自由电子导电成为这增加，自由电子导电成为这增加，自由电子导电成为这增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，种半导体的主要导电方式，种半导体的主要导电方式，种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或称为电子半导体或称为电子半导体或称为电子半导体或N N型半导型半导型半导型半导体。体。体。体。掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素 Si Si Si Sip+多余多余电子电子磷原子磷原子在常温下即可在常温下即可变为自由电子变为自由电子失去一个失去一个电子变为电子变为正离子正离子 在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体
13、中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成形成形成形成杂质半导体。杂质半导体。杂质半导体。杂质半导体。在在在在N N 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中自由电子是多自由电子是多自由电子是多自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。数载流子，空穴是少数载流子。数载流子，空穴是少数载流子。数载流子，空穴是少数载流子。本讲稿第十页，共五十五页2.1.2 N型半导体和型半导体和 P 型半导体型半导体 掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半
14、导体的主要导电方式，称导体的主要导电方式，称导体的主要导电方式，称导体的主要导电方式，称为空穴半导体或为空穴半导体或为空穴半导体或为空穴半导体或 P P型半导型半导型半导型半导体。体。体。体。掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素 Si Si Si Si 在在在在 P 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空穴是多数空穴是多数空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。载流子，自由电子是少数载流子。载流子，自由电子是少数载流子。载流子，自由电子是少数载流子。B硼原子硼原子接受一个接受一个接受一个接受一个电子变为电子变为电子变为电子变为负离子负离子负离子负离子空穴空穴无论无
15、论无论无论N N型或型或型或型或P P型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。本讲稿第十一页，共五十五页2.1.3 N型半导体和型半导体和 P 型半导体示意表示法型半导体示意表示法P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型半导体+本讲稿第十二页，共五十五页 1.1.在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与 （a a.掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关。温度）有关。温度）
16、有关。2.2.在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与 （a.a.掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关。温度）有关。温度）有关。3.3.当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量 （a.a.减少、减少、减少、减少、b.b.不变、不变、不变、不变、c.c.增多）。增多）。增多）。增多）。a ab bc c 4.4.在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，P P 型半导体中的电流型半导体中的电流型半导体中的电
17、流型半导体中的电流主要是主要是主要是主要是 ，N N 型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是 。（a.a.电子电流、电子电流、电子电流、电子电流、b.b.空穴电流）空穴电流）空穴电流）空穴电流）b ba a本讲稿第十三页，共五十五页第二章第二章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 2.1 2.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 2.2 PN2.2 PN结的形成及特性结的形成及特性2.4 2.4 二极管的基本电路及其分析方法二极管的基本电路及其分析方法 2.5 2.5 特殊二极管特殊二极管 2.3 2.3 二极管二极管本讲稿第十四
18、页，共五十五页P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型半导体2.2.1 PN 结的形成结的形成+形成空间电荷区形成空间电荷区（PN结）结）2.2 PN PN结的形成及特性结的形成及特性内电场E扩散运动漂移运动本讲稿第十五页，共五十五页扩散的结果是使空间电荷扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区区逐渐加宽，空间电荷区越宽。越宽。漂移运动P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体+扩散运动内电场E内电场越强，就使漂移内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。间电荷区变薄。2.2.1 PN 结的形成结的形成 本讲稿第十六页，共
19、五十五页漂移运动P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体+扩散运动内电场E所以扩散和所以扩散和漂移这一对漂移这一对相反的运动相反的运动最终达到平最终达到平衡，相当于衡，相当于两个区之间两个区之间没有电荷运没有电荷运动，空间电动，空间电荷区的厚度荷区的厚度固定不变。固定不变。2.2.1 PN 结的形成结的形成 本讲稿第十七页，共五十五页 因浓度差因浓度差空间电荷区形成内电场空间电荷区形成内电场 内电场促使少子漂移内电场促使少子漂移 内电场阻止多子扩散内电场阻止多子扩散 最后最后,多子的多子的扩散扩散和少子的和少子的漂移漂移达到达到动态平衡动态平衡。多子的扩散运动多子的扩散运动由由杂质离子形成
20、空间电荷区杂质离子形成空间电荷区 在一块本征半导体在两侧通过扩散不同的杂质在一块本征半导体在两侧通过扩散不同的杂质,分别形成分别形成N型半型半导体和导体和P型半导体。型半导体。PNPN结的形成结的形成 本讲稿第十八页，共五十五页2.2.2 PN结单向导电性结单向导电性PNPN本讲稿第十九页，共五十五页2.2.2 PN结的单向导电性结的单向导电性 1.PN 1.PN 结加正向电压结加正向电压结加正向电压结加正向电压（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 IF 多子在外多子在外多子在外多子在外电场的作用电场的作用电场的作用电场的作用之下通过之下通过之下通过之下通过
21、PNPN结进入对方，结进入对方，结进入对方，结进入对方，形成较大的正形成较大的正形成较大的正形成较大的正向电流。向电流。向电流。向电流。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，正向电流较大，正向电阻较小，正向电流较大，正向电阻较小，正向电流较大，正向电阻较小，正向电流较大，正向电阻较小，PNPN结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。PN+本讲稿第二十页，共五十五页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）少子在电场少子在电场的作用之下，的作用之下，通过通过PN
22、结进入结进入对方，但少子数对方，但少子数量很少，形成的量很少，形成的反向电流很小。反向电流很小。IR P P接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正 P PN N+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。+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，反向电流较小，反向电阻较大，反向电流较小，反向电阻较大，反向电流较小，反向电阻较大，反向电流较小，反向电阻较大，PNPN结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。
23、结处于截止状态。本讲稿第二十一页，共五十五页PN结正偏结正偏PN结反偏结反偏本讲稿第二十二页，共五十五页3 3、结论：、结论：、结论：、结论：PN结具有结具有单向导电性。单向导电性。PN结加正向电压时，结加正向电压时，正向导通正向导通：电阻值很小，具有较大的正向导通电流，电阻值很小，具有较大的正向导通电流，开关闭合开关闭合 PN结加反向电压时，结加反向电压时，反向截止反向截止：呈现高电阻，具有较小反向饱和电流，呈现高电阻，具有较小反向饱和电流，开关断开开关断开本讲稿第二十三页，共五十五页流过流过PN结结电流电流A反向饱反向饱和电流和电流A加在加在PN结结两端电压两端电压VVT=KT/q=26m
24、V T=300K VD 0正正向导通向导通4、PN结结V-I特性表示式：特性表示式：（二极管特性方程）（二极管特性方程）发射系数发射系数(1 2)本讲稿第二十四页，共五十五页2.2.3 PN的反向击穿的反向击穿（P65自学自学 熟悉）熟悉）当当PN结的反向电压增结的反向电压增加到一定数值时，加到一定数值时，反向电反向电流突然快速增加流突然快速增加，此现象，此现象称为称为PN结的结的反向击穿。反向击穿。反向击穿段反向击穿段2.2.4 PN结电容效应结电容效应(了解了解)本讲稿第二十五页，共五十五页第二章第二章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 2.1 2.1 半导体的基本知识半导
25、体的基本知识 2.2 PN2.2 PN结的形成及特性结的形成及特性2.4 2.4 二极管的基本电路及其分析方法二极管的基本电路及其分析方法 2.5 2.5 特殊二极管特殊二极管 2.3 2.3 二极管二极管本讲稿第二十六页，共五十五页2.3 2.3 半导体二极管半导体二极管2.3.1 基本结构基本结构(a)(a)点接触型点接触型点接触型点接触型(b)(b)面接触型面接触型面接触型面接触型 结面积小、结面积小、结面积小、结面积小、结电容小、正结电容小、正结电容小、正结电容小、正向电流小。用向电流小。用向电流小。用向电流小。用于检波和变频于检波和变频于检波和变频于检波和变频等高频电路。等高频电路。
26、等高频电路。等高频电路。结面积大、结面积大、结面积大、结面积大、正向电流大、正向电流大、正向电流大、正向电流大、结电容大，用结电容大，用结电容大，用结电容大，用于工频大电流于工频大电流于工频大电流于工频大电流整流电路。整流电路。整流电路。整流电路。(c)(c)平面型平面型平面型平面型 用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。PNPN结结面积可大可小，用结结面积可大可小，用结结面积可大可小，用结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。本讲稿第二十七页，共五十五页2.3
27、 半导体二极管半导体二极管二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图符号：符号：符号：符号：PN阳极阳极阴极阴极D本讲稿第二十八页，共五十五页mAVEIR伏安特性实验电路伏安特性实验电路本讲稿第二十九页，共五十五页2.3.2 伏安特性伏安特性硅管硅管硅管硅管0.5V,0.5V,锗锗锗锗管管管管0.1V0.1V。反向击穿反向击穿电压电压U(BR)导通压降导通压降导通压降导通压降 外加电压大于死区外加电压大于死区外加电压大于死区外加电压大于死区电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。外加电压大于反向击穿外加电压大于反向击穿外加电
28、压大于反向击穿外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去电压二极管被击穿，失去电压二极管被击穿，失去电压二极管被击穿，失去单向导电性。单向导电性。单向导电性。单向导电性。正向特性正向特性正向特性正向特性反向特性反向特性特点：非线性特点：非线性特点：非线性特点：非线性硅硅硅硅0 0 0 0.60.8V,.60.8V,锗锗锗锗0 0.20.3V.20.3V。UI死区电压死区电压死区电压死区电压PN+PN+反向电流反向电流反向电流反向电流在一定电压在一定电压在一定电压在一定电压范围内保持范围内保持范围内保持范围内保持常数。常数。常数。常数。本讲稿第三十页，共五十五页反映二极管性能，是选择、使用二极管
29、的依据。反映二极管性能，是选择、使用二极管的依据。(1)最大整流电流最大整流电流IF二极管长期连续工作时，允许二极管长期连续工作时，允许 通过二极管的最大整流电流的平均值通过二极管的最大整流电流的平均值。(2)反向击穿电压反向击穿电压VBR 二极管反向电流急剧增加二极管反向电流急剧增加 时对应的反向电压值。时对应的反向电压值。最大反向工作电压最大反向工作电压VRM实际工作时，为安全：实际工作时，为安全：VRM=VBR/2，(3)反向电流反向电流IR在室温及规定的反向电压下的反向电在室温及规定的反向电压下的反向电 流值。流值。硅管：硅管：(nA)级；级；锗管：锗管：(A)级。级。2.3.3 主要
30、参数主要参数本讲稿第三十一页，共五十五页二极管二极管的单向导电性的单向导电性 1.1.二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负负负负 ）时，）时，）时，）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。小，正向电流较大。小，正向电流较大。小，正向电流较大。2.2.二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极二极管加反向电压（反向
31、偏置，阳极接负、阴极二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正接正接正接正 ）时，）时，）时，）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电二极管处于反向截止状态，二极管反向电二极管处于反向截止状态，二极管反向电二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。阻较大，反向电流很小。阻较大，反向电流很小。阻较大，反向电流很小。3.3.3.3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。向导电性。向导电性。
32、向导电性。4.4.4.4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。愈大。愈大。愈大。本讲稿第三十二页，共五十五页第二章第二章 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路 2.1 2.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 2.2 PN2.2 PN结的形成及特性结的形成及特性2.4 2.4 二极管的基本电路及其分析方法二极管的基本电路及其分析方法 2.5 2.5 特殊二极管特殊二极管 2.3 2.3 二极管二极管本讲稿第三十三页，共五十五页2.
33、4 2.4 二极管的基本电路及其分析方法二极管的基本电路及其分析方法2.4.1 半导体二极管等效模型：半导体二极管等效模型：1 理想模型：理想模型：理想二极管理想二极管(vD 0)二极管导通二极管导通V F=0 r=0 开关闭合开关闭合(vD 0)二极管截止二极管截止iD=0 r=开关断开开关断开本讲稿第三十四页，共五十五页2 恒压降模型：恒压降模型：(vD VF)二极管导通二极管导通vD=VF r=0 开关闭合开关闭合(vD VV阴阴阴阴或或或或 U UD D为正为正为正为正(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，二极管导通若若若若 V V阳阳阳阳 VVV
34、阴阴阴阴 二极管导通二极管导通二极管导通二极管导通1 1、理想模型：、理想模型：、理想模型：、理想模型：V VD D=0V=0V，U UABAB=6V6V2 2、恒压降模型，、恒压降模型，、恒压降模型，、恒压降模型，V VD D=0.7V=0.7V，U UABAB=6.7V6.7VEg.2：取取取取 B B 点作参考点，断开点作参考点，断开点作参考点，断开点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极二极管，分析二极管阳极二极管，分析二极管阳极二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。和阴极的电位。和阴极的电位。和阴极的电位。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这
35、里，二极管起钳位作用。D6V12V3k BAUAB+本讲稿第三十八页，共五十五页两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起取取取取 B B 点作参考点，断开二极管，点作参考点，断开二极管，点作参考点，断开二极管，点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。分析二极管阳极和阴极的电位。分析二极管阳极和阴极的电位。分析二极管阳极和阴极的电位。V V1 1阳阳阳阳 =6 V6 V，V V2 2阳阳阳阳=0 V=0 V，V V1 1阴阴阴阴 =V V2 2阴阴阴阴=12 V12 VU UD1D1=6V=6V，U UD2D2=12V=12V
36、U UD2D2 U UD1D1 D D2 2 优先导通，优先导通，优先导通，优先导通，D D1 1截止。截止。截止。截止。1 1、理想模型、理想模型、理想模型、理想模型:V VD2D2=0V=0V，U UABAB =0 V=0 VEg.3:D D1 1承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为6 V6 V流过流过流过流过 D D2 2 的电流为的电流为的电流为的电流为求：求：求：求：U UABAB 在这里，在这里，在这里，在这里，D D2 2 起钳起钳起钳起钳位作用，位作用，位作用，位作用，D D1 1起隔离起隔离起隔离起隔离作用。作用。作用。作用。BD16V12V3k AD2U
37、AB+本讲稿第三十九页，共五十五页Eg.4 电路如图，电路如图，(设设D为理想二极管）为理想二极管）判断二极管工作状态，并求输出电压判断二极管工作状态，并求输出电压。D导通导通D2导通、导通、D1截止截止D2优先导通优先导通D1截止截止a1a2b1b2VAO=-15VVAO=0VVA0=4V参考点参考点参考点参考点本讲稿第四十页，共五十五页u ui i 3V 3V，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路 u uo o=3V=3V u ui i 3V VVb b，二二二二极管极管极管极管 D D1 1、D D3 3 导通，导通，导通，导通，
38、D D2 2、D D4 4 截止截止截止截止 。3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构 uRLuiouo1234ab+本讲稿第四十二页，共五十五页Eg.6 全波整流电路全波整流电路（P97 题题3.4.2）2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构RLuiouo1234ab+u 正半周，正半周，VaVb，二极，二极管管 1、3 导通，导通，2、4 截止截止。u 负半周，负半周，Va0，反向击穿是雪崩击穿。，反向击穿是雪崩击穿。当当 VZ 4 V时，时，0，反向击穿是齐纳击穿。
39、，反向击穿是齐纳击穿。当当4 V VZ 7 V时，时，接近零。接近零。(4)动态电阻动态电阻rZ（自学）（自学）反向击穿段微变电阻。反向击穿段微变电阻。rZ愈小，反映稳压管愈小，反映稳压管 的击穿特性愈陡。的击穿特性愈陡。rz=VZ/IZ本讲稿第五十一页，共五十五页五、基本稳压电路：五、基本稳压电路：1.1.稳压管工作必要条件：稳压管工作必要条件：工作在反向击穿状态工作在反向击穿状态 串入限流电阻：串入限流电阻：I IZminZmin I IZ Z I IZmaxZmax 电阻的作用电阻的作用 起限流作用，以保护稳压管；起限流作用，以保护稳压管；稳压调节作用稳压调节作用。3 选管原则：选管原则
40、：I IZmaxZmax (1.5)I Iomaxomaxo V VZ ZV VI I（）o本讲稿第五十二页，共五十五页1.两个稳压管稳压值分别为两个稳压管稳压值分别为6V、7V且它们的正向且它们的正向导通压降为导通压降为0.6V。则两管。则两管串联串联时可能有几种输出电时可能有几种输出电压。两管压。两管并联并联时又可能有几种输出电压。时又可能有几种输出电压。思考题思考题:2.2.稳压管的稳压值稳压管的稳压值U UZ Z6V6V，稳定电流的最小值，稳定电流的最小值I IZminZmin5mA5mA。求电路中。求电路中U UO1O1和和U UO2O2?本讲稿第五十三页，共五十五页3.3.电路如图（电路如图（a）、（）、（b）所示，稳压管的稳定电压）所示，稳压管的稳定电压UZ3V，R的取值合适，的取值合适，uI的波形如图（的波形如图（c）所示。试分别画出）所示。试分别画出uO1和和uO2的波形。的波形。本讲稿第五十四页，共五十五页重点：重点：半导体二极管的V-I特性及主要参数。二极管的基本电路及分析方法。稳压管工作原理及应用。难点：难点：二极管的基本电路及分析方法。作业：作业：P973.4.13.4.2 3.4.5 3.5.1（a）本章小结：本章小结：本讲稿第五十五页，共五十五页