模电四版康华光课件.ppt

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1、3二极管及其基本电路3.1半导体的基本知识3.2ＰＮ结的形成及特性3.3半导体二极管3.4二极管基本电路及其分析方法3.5特殊二极管3.1半导体的基本知识3.1.2半导体的共价键+43.1.1半导体材料电阻率：103~109cm4价元素：硅（14）Si锗（32）Ge3、5族化合物：砷化镓GaAs3.1.3本征半导体、空穴及其导电作用两种载流子：（1）自由电子（2）空穴：3.1.4杂质半导体多数载流子：空穴少数载流子：电子1.P型半导体2.N型半导体多数载流子：电子少数载流子：空穴3.2PN结的形成及其特性多子扩散：浓度差少子漂移：内电场动态平衡形成:PN结1.PN结的形成2.PN结

2、的单向导电性外加正向电压使内电场减弱，多子扩散运动形成较大的正向电流IFIF随增加VF而增加（mA级）等效为正向电阻小（1）外加正向电压VF（2）外加反向电压外加反向电压使内电场增强，少子的漂移运动形成较小的反向电流IRIR具有饱和特性（A级）等效为反向电阻大（3）PN结V-I特性的表达式id=Is(exp(vd/VT)-1)VT=kT/q当T=300K时，VT=26mV3.PN结的反向击穿（1）雪崩击穿（2）齐纳击穿3.3二极管二极管：一个PN结就是一个二极管。单向导电：二极管正极接电源正极，负极接电源负极时电流可以通过。反之电流不能通过。符号：(1)点接触型二极管(2)面接触型

3、二极管3.3.1二极管的结构PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。PN结面积大，用于大电流整流电路。3.3.2二极管的伏安特性曲线式中IS为反向饱和电流，VD为二极管两端的电压降，VT=kT/q称为温度的电压当量，k为玻耳兹曼常数，q为电子电荷量，T为热力学温度。对于室温（相当T=300K），则有VT=26mV。(1)正向特性硅二极管的死区电压Vth=0.5~0.8V左右，锗二极管的死区电压Vth=0.2~0.3V左右。当0＜V＜Vth时，正向电流为零，Vth称死区电压或开启电压。正向区分为两段：当V＞Vth时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。当VBR＜V＜0时，反向

4、电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称反向饱和电流IS。(2)反向特性硅二极管的反向击穿特性比较硬、比较陡，反向饱和电流也很小；锗二极管的反向击穿特性比较软，过渡比较圆滑，反向饱和电流较大。(3)反向击穿特性当V≥VBR时，反向电流急剧增加，VBR称为反向击穿电压。3.3.3二极管的主要参数(1)最大整流电流IF(2)反向击穿电压VBR(3)反向电流IR(4)正向压降VF在室温，规定的反向电压下，最大反向工作电压下的反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微安(A)级。在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。硅二极管约0.6～0.8V；锗

5、二极管约0.2～0.3V。二极管连续工作时，允许流过的最大整流电流的平均值。二极管反向电流急剧增加时对应的反向电压值称为反向击穿电压VBR。为安全计，在实际工作时，最大反向工作电压VRM一般只按反向击穿电压VBR的一半计算。二极管基本电路分析3.4二极管的基本电路及其分析方法二极管模型正向偏置时：管压降为0，电阻也为0。反向偏置时：电流为0，电阻为∞。当iD≥1mA时，vD=0.7V。1.理想模型2.恒压降模型3.折线模型（实际模型）4.小信号模型二极管电路分析1.静态分析例1：求VDD=10V时，二极管的电流ID、电压VD值。解：1.理想模型正向偏置时：管压降为0，电阻也为0。反向

6、偏置时：电流为0，电阻为∞。2.恒压降模型3.实际模型当iD≥1mA时，vD=0.7V。2.限幅电路VRVmvit0Vi>VR时，二极管导通，vo=vi。Vi

7、3.6V时，二极管导通，vo=3.6V。Vi<3.6V时，二极管截止，vo=Vi。例4：正半周：负半周求整流电路的输出波形。解：例5：理想二极管电路中vi=VmsinωtV，求输出波形v0。V1vit0VmV2Vi>V1时，D1导通、D2截止，Vo=V1。Vi0时D1截止D2导