ch二极管及其应用电路

1、1会计学ch二极管及其应用电路二极管及其应用电路21.PN结的形成 P区掺杂浓度高，N区掺杂浓度低P区和N区掺杂浓度相同32.PN结的单向导电性 外加正向电压 l阻挡层内的总电场减弱，空间电荷总量减少；l空间电荷区变窄； l势垒区的电位差减小。 正向偏置情况下给PN结一个小电压可得到较大电流。42.PN结的单向导电性 外加反向电压 l阻挡层内的总电场增强，空间电荷总量增加；l空间电荷区变宽； l势垒区的电位差增大。 反向偏置情况下，反向电流很小，可以认为PN结基本上不导电，表现为一个很大的电阻。 5关键问题 什么是二极管的门坎电压？ 为什么使用二极管时要注意不要超过最高反向工作电压VBR ？

2、l半导体二极管l二极管的伏安特性61.半导体二极管？72.二极管的V-I特性TDVv TDVvSDeIi 当vD 0 ,且 时,TDVv|0SDIi当vD 0 ,且 时，82.二极管的V-I特性例：已知PN结在T=300K时， , m=1,求 及 时的结电流。AIS1410VvD70. 0VvD70. 0解：当 时，PN结上为正偏压，有mAeeIiTDVvsD93. 4) 1(10) 1(026. 07 . 014VvD70. 0当 时，PN结上为负偏压，有VvD70. 0AeeIiTDVvsD14026. 07 . 01410) 1(10) 1(92.二极管的V-I特性102.二极管的V-I

3、特性正向特性112.二极管的V-I特性反向特性对Si二极管而言，一般地 VBR 7伏-雪崩击穿； 4伏 VBR Von，D通，通后压降为Von V Von，D止，Is0， VOn iD 171.常用的二极管模型交流小信号模型（微变等效） id VQ iD(mA) vD (v) IQ Q vd Cj rd=rS+rj rj 频率不高时 rS id vd )()(26)()(26mAImVmAImVrrrivrDQDQsjsDDd182.分析方法 192.分析方法 例，如图 ，已知E和vi (微小变化电压)，求iD、vD。解 ：设vi=0 ，DQonIRVEIE=0，DQsdImvrr)(26di

4、drRvidddriv 叠加交，直流量， dDQDiIidDQDvVv iD vD vi E + - R + - + - onDQVV id rd R Von + - E R 20关键问题 稳压管为什么能够起到稳压的作用？ 稳压管是利用PN结的反向击穿特性所具有的稳压性能而做成的，是一种用特殊工艺制造的面结型Si半导体二极管。21稳压管Dz的伏安特性反向击穿电压为VBR=-Vz IZmax IZ VZ IZmin VZ iD vD DZ VZ IZ IzVzrz Dz的反向击穿特性越陡，稳压特性越好。 + - D2 VZ rZ D1 22稳压管的主要参数Vz：Dz中I为额定电流时，稳压管两端的

5、电压值。 Iz：Dz正常工作时的参考电流值。（Iz min） rz：rz随工作电流不同而变。 Pz：额定功耗。Pz=Iz maxVz：温度每升高10时稳定电压值的相对变化量。 Vz4时，7时，0 (雪崩击穿) 4VzVon时，二极管导通，vo vi； vi0时，D1、D3通，D2、D4止， v2 0时，D2、D4通，D1、D3止，2RMV2V2RMV2V374.整流滤波电路电容整流滤波电路 单相桥式整流滤波电路 384.整流滤波电路电容整流滤波电路 22V当RLC， VO(AV) = 应选择C大，RL大。394.整流滤波电路电容整流滤波电路 导电角180，且d, 导电角。因此，整流管在短暂的导

6、电时间内流过一个很大的冲击电流，对管子的寿命不利。所以必须选择较大容量的整流二极管。404.整流滤波电路电感整流滤波电路 RL + - + - v2 v1 412.多二极管电路例1，电路如图 ，判断图中二极管是导通还是截止，并确定输出电压Vo，设二极管Von=0.7V。 R 15V a 10VVo D1 D2 b1 b2 将D1、D2断开， 对D1管，有VD1=Va- Vb1=15-0=15V； 接入二极管后， D2管优先导通，将电位限制在 Va=-10V+0.7V=-9.3V ，此时D1因承受反向压降而截止。所以，Vo=-9.3V。 422.多二极管电路例2，求如图所示电路当Vi=0V、Vi

7、=4V时输出电压和二极管上的电流。二极管的Von=0.7V。当Vi=0V时：当Vi=4V时：Vo=3.3+0.7=4(V) )(2 . 05455112mAKRViioRDiD1=iR2-iD2=0.63(mA) iD1=0， Vo=1.2+0.7=1.9(V) mAKKRRViionDR62. 0105)5(7 . 05)5(52121432.多二极管电路例2电路的输出与输入特性曲线442.多二极管电路例2电路中D1和D2的电流 452.多二极管电路二极管与逻辑电路 R +5V V2 V1 Vo D1 D2 V1(V)V2(V)Vo(V)逻辑输出000.70500.70050.7055514

8、62.多二极管电路二极管或逻辑电路 R V2 V1 Vo D1 D2 V1(V)V2(V)Vo(V)逻辑输出0000504.31054.31554.31473.发光二极管电路 发光二极管（LED）由砷化镓等化合物半导体材料制成，它能将电流转化为光信号,也就是将电能转化为光能。 如果二极管正偏，电子和空穴注入空间电荷区成为过剩少子。这些少子扩散到N区或 P区，在那里与多子复合，复合时会发出光子。 D1 D2 D7 R R R Vi1 Vi2 Vi7 +5V D1 D2 D3 D1 图图 Error! No text of specD4 D5 D6 D7 七段LED显示器485.稳压管电路稳压原理

9、 限流电阻R的选择 主要指标 495.稳压管电路1.0k+10V-设 Imin=4mA, Imax=40mA, rz=0,What are the minimum and maximum input voltages for these currents?Solution: For the minimum zener current, the voltage across the 1.0k resistor is VR=IminR=4(V)Since VR=Vin-Vz, Vin=VR+Vz=14(V)For the maximum zener current, the voltage acr

10、oss the 1.0k resistor is VR=ImaxR=40(V)Therefore, Vin=VR+Vz=50(V)505.稳压管电路kmARmAIandmAkIVkmAVRIVRRBRzDDL6646. 3)(61. 11 . 612)(61. 1)(61. 0101 . 6)( 1 . 661 . 01515.稳压管电路Design Verification: Apply Thevinens Equivalent to simplify525.稳压管电路If VDD = 15 V instead of 12 what is Vout?535.稳压管电路If RL = 8 K

11、instead of 10 K; what is Vout?545.稳压管电路当RL不变：（输入电压变大） VIVOIzIRVRVO 当VI不变:（负载变小）IOIRVRVOIZIR VO稳压原理电路稳压的实质是，齐纳二极管利用调节自身的电流大小（端电压基本不变）来满足输出电流的改变，并和限流电阻R配合将电流的变化转换成电压的变化以适应电网电压的波动。555.稳压管电路限流电阻R的选择设Dz的工作点在Iz minIzIz max电网电压最高时整流输出VI max，最低为VI min 负载电流Io的最小值为Io min，最大为Io max 当VI max和Io min，Iz的值最大： max0m

12、axminmaxmaxLOIOOIZRVRVVIRVVIminmaxmaxmaxmaxminmaxmaxRRVIRVVIIVVRLzzLzIozOI当VI min和Io max，Iz的值最小： minminmaxminmaxLZZIOOIZRVRVVIRVVImaxminminminminRRVIRVVRLzzLZI565.稳压管电路主要指标电路输出电阻： IVOOIVr0稳压系数Sr:不变LRIIOOrVVVVS/57Ch2作业：习题 2.12 2.22 2.24 小设计1 581.半导体二极管？59稳压管的主要参数Vz：Dz中I为额定电流时，稳压管两端的电压值。 Iz：Dz正常工作时的参考

13、电流值。（Iz min） rz：rz随工作电流不同而变。 Pz：额定功耗。Pz=Iz maxVz：温度每升高10时稳定电压值的相对变化量。 Vz4时，7时，0 (雪崩击穿) 4Vz0时，D1、D3通，D2、D4止， v2 0时，D2、D4通，D1、D3止，2RMV2V2RMV2V622.多二极管电路例2电路的输出与输入特性曲线635.稳压管电路稳压原理 限流电阻R的选择 主要指标 645.稳压管电路1.0k+10V-设 Imin=4mA, Imax=40mA, rz=0,What are the minimum and maximum input voltages for these currents?Solution: For the minimum zene