武汉理工大学模电课件第2章二极管及其放大电路
31页1、第二章 半导体二极管及其电路,信息工程学院 电子技术基础课程组,2019/4/21,TAKE A REST,2. 半导体二极管及其基本电路,半导体基本知识,PN结的形成和特性,半导体二极管(diode),特殊二极管,http:/en.wikipedia.org/wiki/Diode,术语,http:/en.wikipedia.org/wiki/PN_junction,http:/en.wikipedia.org/wiki/Semiconductor_device,作业,2019/4/21,半导体二极管,一、二极管的结构,二极管 = PN结 + 管壳 + 引线,结构,符号,二、二极管的伏安特性,三、二极管的主要参数,分类,型号,四、二极管的等效模型和应用电路,2019/4/21,二极管分类(按管芯结构),1. 点接触型二极管,N型锗,正极引线,负极引线,外壳,金属触丝,PN结面积小,结电容小,只允许通过较小电流(不超过几十毫安) 用于检波和变频等高频小电流电路。 eg. 锗1N34A,2. 平面型二极管,用于集成电路制造工艺中。PN 结面积可大可小,用于开关、脉冲和高频电路中。,3. 面
2、接触型二极管,PN结面积大,允许通过较大电流(几到几十安)用于工频大电流整流电路,2019/4/21,二极管的型号,国家标准对半导体器件型号的命名举例如下:,2AP9,用数字代表同类器件的不同规格。,器件的类型,P为普通管,Z为整流管,K为开关管,器件的材料,A为N型Ge,B为P型Ge, C为N型Si, D为P型Si。,2代表二极管,3代表三极管。,2019/4/21,二极管的伏安特性,硅:0.5 V,1. 正向特性,导通压降,2. 反向特性,死区 电压,实验曲线,硅:(0.60.8) V,锗:0.1 V,锗:(0.10.3V),2019/4/21,二极管的主要参数,1. 最大整流电流IF:,2. 反向击穿电压VBR和最高反向工作电压VRM :,3. 反向电流IR:,室温下,在规定的反向电压下的反向电流值。硅二极管一般在纳安(nA)级;锗二极管在微安(A)级。,二极管长期连续工作时,允许通过二极管的最大正向电流的平均值。,二极管反向电流急剧增加时对应的反向电压值,反向击穿时的电压值。,极间电容Cd、反向恢复时间TRR等,4. 最高工作频率fM:,2019/4/21,二极管基本电路及分析
3、方法,一、*简单二极管电路的图解分析法,二、二极管电路的简化模型分析法(简单有效、工程近似),二极管基于VI特性的模型,模型分析法应用举例 整流电路 静态工作情况分析 限幅电路 开关电路 低电压稳压电路 小信号工作情况分析,2019/4/21,图解分析法,应用场合:电路中非线性器件的特性曲线已知,例1 电路以及二极管伏安特性曲线如图,已知电源VDD和电阻R,求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD。,复杂、局限性,Q:工作点,2019/4/21,二极管简化模型1,1理想模型,正偏:,二极管电源电压远大于二极管的正向管压降,2019/4/21,二极管简化模型2,2恒压降模型(ID1mA ),3折线模型,0.7V,2019/4/21,二极管简化模型3,4小信号模型,2019/4/21,二极管简化模型4,5PN结高频电路模型(康华光五版P77),高频或开关状态运用,rs :半导体体电阻,rd :结电阻,CD :扩散电容,CB :势垒电容,Cd :结电容,包括势垒电容与扩散电容的总效果,PN结正向偏置: rd 阻值较小;Cd 主要取决于扩散电容,PN结反向偏置: rd 阻值很大;Cd 主要取
4、决于势垒电容,2019/4/21,整流电路,例2 二极管基本电路如图所示,已知vs为正弦波。试利用二极管理想模型,定性地绘出vo的波形。,半波整流电路,2019/4/21,静态工作情况分析,例3 设简单硅二极管基本电路及习惯画法如图所示,R=10k。对于下列两种情况,求电路的ID和VD的值:,(1)VDD=10V; (2) VDD=1V,2019/4/21,限幅电路,例4 一限幅电路如图所示,R=1k,VREF=3V,二极管为硅二极管。分别用理想模型和恒压降模型:,(1)求解vI=0V、4V、6V时相应的输出电压vO之值; (2)绘出当vI=6sint(V)相应的输出电压波形,2019/4/21,开关电路,例5 二极管电路如图所示,利用二极管理想模型求解:当vI1和vI2为0V或5V 时,求vI1和vI2的值不同组合情况下,输出电压vo的值。,开关电路习惯画法,开关电路理想模型,VCC,2019/4/21,低电压稳压电路,例6 低电压稳压电路如图所示,利用二极管的正向压降特性,合理选取电路参数,对于硅二极管可以获得输出电压vO(=VD)近似等于0.7V,若采用几只二极管串联,则可获得1
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