半导体二极管及其应用电路

1、电子技术概貌：电子技术概貌：电子技术应用领域：电子技术应用领域： 广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电话、手机话、手机 网络：路由器、网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器交换机、收发器、调制解调器 工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床 交通：飞机、火车、轮船、汽车交通：飞机、火车、轮船、汽车 军事：雷达、电子导航军事：雷达、电子导航 航空航天：卫星定位、监测航空航天：卫星定位、监测 医学：医学：刀、刀、CT、B超、微创手术超、微创手术 消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、

2、摄像机、照消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统电子器件发展历程：电子器件发展历程：电子管电子管晶体管晶体管集成电路集成电路大规模集成电路大规模集成电路超大规模集成电路超大规模集成电路1904年年电子管问世电子管问世1947年年晶体管诞生晶体管诞生1958年集成电年集成电路研制成功路研制成功电子管、晶体管、集成电路比较电子管、晶体管、集成电路比较 1947年年 贝尔实验室贝尔实验室第一只晶体管第一只晶体管 1958年年 德州仪器公司德州仪器公司第一块集成电路第一块集成电路 1969年年 大

3、规模集成电路大规模集成电路 1975年年 超大规模集成电路超大规模集成电路 第一片集成电路只有第一片集成电路只有4个晶体管，而个晶体管，而1997年一片集成电路年一片集成电路中有中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍倍/6年年的速度增长，到的速度增长，到2015或或2020年达到饱和。年达到饱和。现代电子器件的鼻祖现代电子器件的鼻祖第一只晶体管的发明者第一只晶体管的发明者（by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab） 他们在他们在1947年年11月底发

4、明了晶月底发明了晶体管，并在体管，并在12月月16日正式宣布日正式宣布“晶晶体管体管”诞生。诞生。1956年获诺贝尔物理年获诺贝尔物理学奖。巴因所做的超导研究于学奖。巴因所做的超导研究于1972年第二次获得诺贝尔物理学奖。年第二次获得诺贝尔物理学奖。第一个集成电路及其发明者第一个集成电路及其发明者（ Jack Kilby from TI ） 1958年年9月月12日，在德州仪器公司日，在德州仪器公司的实验室里，实现了把电子器件集成的实验室里，实现了把电子器件集成在一块半导体材料上的构想。在一块半导体材料上的构想。42年以年以后，后， 2000年获诺贝尔物理学奖。年获诺贝尔物理学奖。 “为为现代

5、信息技术奠定了基础现代信息技术奠定了基础”。 模电与数电：模电与数电：自然界中的物理量有两大类：模拟量和数字量自然界中的物理量有两大类：模拟量和数字量tttu？模拟量模拟量模拟信号模拟信号模拟电路模拟电路模拟电子技术模拟电子技术tu？数字量数字量数字信号数字信号数字电路数字电路数字电子技术数字电子技术混频级混频级中频放大级中频放大级检波级检波级功率放大级功率放大级超外差式无线电收音机原理框图超外差式无线电收音机原理框图放大放大滤波滤波采样采样-保持保持模模-数转换数转换生产控制系统生产控制系统微处理机系统微处理机系统数数-模转换模转换电压电压-电流转换电流转换检测与传感检测与传感执行机构执行机

6、构生产设备生产设备物理系统物理系统电子系统电子系统电子系统：电子系统：从电路板产生来看学习要求与教学环节从电路板产生来看学习要求与教学环节确定电路功能与要求确定电路功能与要求电路结构设计电路结构设计电路参数计算电路参数计算元件选型元件选型电路可行性分析电路可行性分析计算机仿真计算机仿真制板制作制板制作调试与测试调试与测试掌握电子技术基本概念掌握电子技术基本概念掌握各功能电路结构掌握各功能电路结构掌握各类定性分析方法掌握各类定性分析方法掌握各类参数估算方法掌握各类参数估算方法熟悉各类元器件外特性熟悉各类元器件外特性熟悉熟悉EDA软件软件熟悉制板软件熟悉制板软件,培养动手操作能力培养动手操作能力熟

7、悉电子仪器仪表熟悉电子仪器仪表课堂教学课堂教学实验教学实验教学电子实习电子实习课程设计课程设计第第1 1章章 半导体二极管及半导体二极管及其应用电路其应用电路1.1半导体基础知识半导体基础知识1.2半导体二极管半导体二极管小小 结结1.3稳压二极管稳压二极管1.4二极管典型应用电路二极管典型应用电路1.5辅修内容辅修内容包含半导体元件包含半导体元件等等等等是半导体元件之一，应用广泛是半导体元件之一，应用广泛你想知道吗？你想知道吗？什么是半导体？什么是半导体？PN结是怎样形成的？结是怎样形成的？二极管是干什么用的？二极管是干什么用的？电子电路电子电路你知道吗？你知道吗？1.1.1半导体材料及其特

8、性半导体材料及其特性1.1.2杂质半导体杂质半导体1.1.3PN结结1.1.1 半导体材料及其特性半导体材料及其特性半导体半导体 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。本征半导体本征半导体 纯净的半导体。如硅、锗单晶体。纯净的半导体。如硅、锗单晶体。共价键共价键 相邻原子共有价电子所形成的束缚。相邻原子共有价电子所形成的束缚。从导电性来分类，物体可分为：从导电性来分类，物体可分为：共价键结构共价键结构2. 本征半导体的共价键结构本征半导体的共价键结构导体、绝缘体、半导体导体、绝缘体、半导体1. 半导体的特殊性质半导体的特殊性质热敏性、光敏性、掺杂性热敏性、光敏

9、性、掺杂性硅硅( (锗锗) )的原子结构的原子结构简化模型简化模型原子核原子核硅硅( (锗锗) )的共价键结构的共价键结构价电子价电子( (束缚电子束缚电子) )硅硅锗锗本征半导体的晶体结构本征半导体的晶体结构空空穴穴自由电子和空穴在自由电子和空穴在运动中相遇重新结合成运动中相遇重新结合成对消失的过程。对消失的过程。在室温或光照下价在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱电子获得足够能量摆脱共价键的束缚成为自由共价键的束缚成为自由电子，并在共价键中留电子，并在共价键中留下一个下一个空穴空穴的过程。的过程。3. 本征半激发与复合本征半激发与复合空穴可在共空穴可在共价键内移动价键内移动自自由由电电子子

10、本证激发与复合是一对相反的运动！本证激发与复合是一对相反的运动！半导体中有两种载流子半导体中有两种载流子自由电子自由电子和和空穴空穴两种载流子的运动：两种载流子的运动：自由电子自由电子( (在共价键以外在共价键以外) )的运动的运动空穴空穴( (在共价键以内在共价键以内) )的运动的运动载流子载流子 运载电荷的粒子（带电粒子）运载电荷的粒子（带电粒子）本征半导体中的电流是两个电流之和本征半导体中的电流是两个电流之和电子电流、空穴电流电子电流、空穴电流自由电子带负电，空穴带正电。自由电子带负电，空穴带正电。 结论结论：1. 本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少；本征半导体中电子空穴成对出现，且

11、数量少； 2. 半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电；半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电； 3. 本征半导体导电能力弱，并与温度有关本征半导体导电能力弱，并与温度有关。4.、 温度对本征半导体中载流子的影响温度对本征半导体中载流子的影响载流子的浓度随温度的升高而增加。载流子的浓度随温度的升高而增加。动态平衡动态平衡本征激发与复合运动最本征激发与复合运动最终要达到动态平衡。终要达到动态平衡。N 型型+5+4+4+4+4+4磷原子磷原子多余电子多余电子载流子数载流子数 电子数电子数1. N 型半导体型半导体在本征半导体中掺入微量的在本征半导体中掺入微量的5价杂质元素价杂质元素空穴空穴少子（少

12、数载流子）少子（少数载流子）电子电子多子（多数载流子）多子（多数载流子）多余电子多余电子杂质原子为施主原子杂质原子为施主原子正离子正离子带正电，不能移动带正电，不能移动1.1.2 杂质半导体杂质半导体P 型型+3+4+4+4+4+4硼原子硼原子空位空位空穴空穴多子（多数载流子）多子（多数载流子）电子电子少子（少数载流子）少子（少数载流子）载流子数载流子数 空穴数空穴数2. P 型半导体型半导体在本征半导体中掺入微量的在本征半导体中掺入微量的3价杂质元素价杂质元素空位空位电中性电中性杂质原子为受主原子杂质原子为受主原子负离子负离子带负电，不能移动带负电，不能移动区分区分N型半导体和型半导体和P型

13、半导体！型半导体！4. 杂质半导体的导电作用杂质半导体的导电作用IIPINI = IP + INN 型半导体型半导体 I INP 型半导体型半导体 I IP3. 杂质半导体中载流子的浓度杂质半导体中载流子的浓度5. P 型与型与N 型半导体的简化示意图型半导体的简化示意图P型型N型型少数载流子（少子）自由电子多数载流子（多子）（空穴）负离子多数载流子（多子）自由电子少数载流子（少子）空穴正离子【问题引导】【问题引导】N型、型、P型半导体多子是什么，少子是什么？型半导体多子是什么，少子是什么？负离子、或正离子是怎么形成的？负离子、或正离子是怎么形成的？N型P型1.1.3 PN 结结1. PN 结

14、结( (PN Junction) )的形成的形成扩散运动扩散运动由于载流子浓度差而引起的运动由于载流子浓度差而引起的运动复合复合使交界面形成空间电荷区使交界面形成空间电荷区空间电荷区、耗尽层、阻挡层、空间电荷区、耗尽层、阻挡层、PNPN结结内电场内电场漂移运动漂移运动载流子在电场力作用下的运动载流子在电场力作用下的运动扩散和漂移达到扩散和漂移达到动态平衡：动态平衡：扩散电流扩散电流 等于漂移电流，等于漂移电流， 总电流总电流 I = 0。PN结是怎么形成的？结是怎么形成的？P 区区N 区区内电场内电场外电场外电场外电场抵消内电场外电场抵消内电场使空间电荷区变窄使空间电荷区变窄有利于扩散运动有利

15、于扩散运动不利于漂移运动不利于漂移运动 IF限流电阻，可以不要吗？限流电阻，可以不要吗？扩散运动加强形成正向电流扩散运动加强形成正向电流 IF2. PN 结的结的单向单向导电性导电性(1) PN结外加结外加正向正向电压电压时处于导通状态时处于导通状态正向电压、正向接法、正向偏置、正偏正向电压、正向接法、正向偏置、正偏P 区区N 区区IRPN 结的结的单向导电性单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大正偏导通，呈小电阻，电流较大;反偏截止，电阻很大，电流近似为零反偏截止，电阻很大，电流近似为零。漂移运动加强形成反向电流漂移运动加强形成反向电流 IRIR = I少子少子 0(2) PN结外加结外加

16、反向反向电压电压时处于截止状态时处于截止状态反向电压、反向接法、反向偏置、反偏反向电压、反向接法、反向偏置、反偏反向饱和电流反向饱和电流 Is 内电场内电场外电场外电场外电场与内电场同向外电场与内电场同向使空间电荷区变宽使空间电荷区变宽有利于漂移运动有利于漂移运动 不利于扩散运动不利于扩散运动【问题引导】【问题引导】什么是什么是PN结的单向导电性？结的单向导电性？3. PN 结的伏安特性结的伏安特性)1e (T/S UuII反向饱反向饱和电流和电流温度温度电压当量电压当量qkTUT 电子电量电子电量玻尔兹曼玻尔兹曼常数常数当当 T = 300( (27 C) )：UT = 26 mVOu /V

17、I /mA正向特性正向特性反向击穿反向击穿加正向电压时加正向电压时加反向电压时加反向电压时 iISISPN结具有单向导电性！结具有单向导电性！该常数非常重要！该常数非常重要！反向击穿，反向击穿电压反向击穿，反向击穿电压 雪崩击穿雪崩击穿当耗尽层宽度较宽时，耗尽层的电场当耗尽层宽度较宽时，耗尽层的电场使少子加快漂移速度，从而与共价键中的价电子使少子加快漂移速度，从而与共价键中的价电子相碰撞，把价电子撞击出共价键，产生电子空穴相碰撞，把价电子撞击出共价键，产生电子空穴对，载流子雪崩式地倍增，致使电流急剧增加。对，载流子雪崩式地倍增，致使电流急剧增加。内电场内电场P型N型自由电子漂移自由电子漂移 撞

18、击价电子撞击价电子内电场内电场P型N型价电子被拉出变成自由电子价电子被拉出变成自由电子 齐纳击穿齐纳击穿当耗尽层宽度很小时，不大的反向电当耗尽层宽度很小时，不大的反向电压就可以在耗尽层形成很强的电场，而直接破坏压就可以在耗尽层形成很强的电场，而直接破坏共价键，使价电子脱离共价键束缚，产生电子空共价键，使价电子脱离共价键束缚，产生电子空穴对，致使电流急剧增加。穴对，致使电流急剧增加。4. PN结的电容效应结的电容效应 Cj=Cb+Cd 势垒电容势垒电容Cb空间电荷区的宽度和空间电荷的空间电荷区的宽度和空间电荷的数量随外加电压而变化，如同电容的充放电过数量随外加电压而变化，如同电容的充放电过程。程

19、。 外加反向电压时，势垒电容占主导。外加反向电压时，势垒电容占主导。内电场内电场P型N型等效电容极板等效电容极板等效充电电荷等效充电电荷常把常把PN结当电容使用！结当电容使用！4. PN结的电容效应结的电容效应 Cj=Cb+Cd内电场内电场P型N型等效电容极板等效电容极板等效充电电荷等效充电电荷 扩散电容扩散电容CdPN结在正偏时，在外电场的作用下，靠近结在正偏时，在外电场的作用下，靠近耗尽层交界面的地方，少子的浓度高，且向远离耗尽层的耗尽层交界面的地方，少子的浓度高，且向远离耗尽层的地方扩散。扩散区内电荷的积累与释放如同电容的充放电地方扩散。扩散区内电荷的积累与释放如同电容的充放电过程。过程

20、。 外加正向电压时，扩散电容占主导；外加正向电压时，扩散电容占主导；5. PN节的温度特性节的温度特性无论是正偏还是反偏，当温度升高时，电流增加无论是正偏还是反偏，当温度升高时，电流增加1.2.1 二极管的结构类型二极管的结构类型1.2.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性1.2.4 二极管的主要参数二极管的主要参数1.2.3 二极管的势垒电容与扩散电容二极管的势垒电容与扩散电容1.2.5 二极管等效电路二极管等效电路1.2.1 二极管的结构与类型二极管的结构与类型构成：构成： PN 结结 + 引线引线 + 管壳管壳 = 二极管二极管( (Diode) )符号：符号：A ( (anode) )

21、C( (cathode) )分类：分类：按材料分按材料分硅二极管硅二极管锗二极管锗二极管按结构分按结构分点接触型点接触型面接触型面接触型平面型平面型阳极阳极阴极阴极阳极阳极阴极阴极点接触型点接触型正极正极引线引线触丝触丝N 型锗片型锗片外壳外壳负极负极引线引线负极引线负极引线 面接触型面接触型N型锗型锗PN 结结 正极引线正极引线铝合金铝合金小球小球底座底座金锑金锑合金合金正极正极引线引线负极负极引线引线集成电路中平面型集成电路中平面型PNP 型支持衬底型支持衬底点接触型：结面积小，点接触型：结面积小，结电容小，故结允许结电容小，故结允许的电流小，最高工作的电流小，最高工作频率高。频率高。面接

22、触型：结面积大，面接触型：结面积大，结电容大，故结允许结电容大，故结允许的电流大，最高工作的电流大，最高工作频率低。频率低。平面型：结面积可小、平面型：结面积可小、可大，小的工作频率可大，小的工作频率高，大的结允许的电高，大的结允许的电流大。流大。小功率小功率二极管二极管大功率大功率二极管二极管稳压稳压二极管二极管发光发光二极管二极管1.2.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性1. 二极管结电流方程二极管结电流方程)1e (TD/SD UuIi反向饱反向饱和电流和电流温度温度电压当量电压当量qkTU T电子电量电子电量玻尔兹曼玻尔兹曼常数常数当当 T = 300( (27 C) )：UT =

23、26 mV二极管实质就是一个二极管实质就是一个PN结！结！2. 二极管的伏安特性曲线二极管的伏安特性曲线OuD /ViD /mA正向特性正向特性Uth开启开启电压电压U Uth时，时， iD 急剧上升急剧上升0 U Uth时时 ，iD = 0反向特性反向特性ISU (BR)反向击穿反向击穿U(BR) U 0时时, iD = IS U U(BR) 时，反向电流急剧增大时，反向电流急剧增大(反向击穿反向击穿)IS 材料材料开启电压开启电压Uth 导通电压导通电压UD(on) 反向饱和电流反向饱和电流硅硅Si0.5V0.60.8V（通常取通常取0.7V）1A以下锗锗Ge0.1V0.10.3V（通常取

24、通常取0.3V）几十A反向反向饱和饱和电流电流击穿击穿电压电压记得对二极管限流！记得对二极管限流！不要让二极管击穿了！不要让二极管击穿了！反向击穿类型：反向击穿类型：电击穿电击穿热击穿热击穿反向击穿原因反向击穿原因： 齐纳击穿齐纳击穿：( (Zener) )反向电场太强，将电子强行拉出共价键。反向电场太强，将电子强行拉出共价键。 ( (击穿电压击穿电压 6 V，正，正温度系数温度系数) )击穿电压在击穿电压在 6 V 左右时，温度系数趋近零。左右时，温度系数趋近零。硅管的伏安特性硅管的伏安特性锗管的伏安特性锗管的伏安特性604020 0.02 0.040 0.4 0.82550iD / mAu

25、D / ViD / mAuD / V0.20.4 25 50510150.010.0203. 温度对二极管特性的影响温度对二极管特性的影响604020 0.0200.42550iD / mAuD / V20 C90 CT 升高时，升高时，UD(on)以以 (2 2.5) mV/ C 下降下降【问题引导】【问题引导】温度变化会导致半导体元件的一些参数发生变化！温度变化会导致半导体元件的一些参数发生变化！Cj=Cb+Cd（1）势垒电容）势垒电容Cb空间电荷区的宽度和空间电荷空间电荷区的宽度和空间电荷的数量随外加电压而变化，如同电容的充放电的数量随外加电压而变化，如同电容的充放电过程。过程。 外加反

26、向电压时，势垒电容占主导。外加反向电压时，势垒电容占主导。内电场内电场P型N型等效电容极板等效电容极板等效充电电荷等效充电电荷1.2.3 二极管的二极管的势垒电容与扩散电容势垒电容与扩散电容4. PN结的电容效应结的电容效应 Cj=Cb+Cd内电场内电场P型N型等效电容极板等效电容极板等效充电电荷等效充电电荷（2）扩散电容）扩散电容CdPN结在正偏时，在外电场的作结在正偏时，在外电场的作用下，靠近耗尽层交界面的地方，少子的浓度高，用下，靠近耗尽层交界面的地方，少子的浓度高，且向远离耗尽层的地方扩散。扩散区内电荷的积且向远离耗尽层的地方扩散。扩散区内电荷的积累与释放如同电容的充放电过程。累与释放

27、如同电容的充放电过程。 外加正向电压时，扩散电容占主导。外加正向电压时，扩散电容占主导。1.2.4 二极管的主要参数二极管的主要参数1. IF 最大整流电流最大整流电流 ( (最大正向最大正向平均平均电流电流) )2. URM 最高反向工作电压最高反向工作电压， 为为 U(BR) / 2 3. IR 反向电流反向电流( (越小单向导电性越好越小单向导电性越好) )2. fM 最高工作频率最高工作频率 ( (超过时单向导电性变差超过时单向导电性变差) )4. RD 直流电阻直流电阻1. rd 交流电阻交流电阻iDuDU (BR)I FURMOUDIDQ)(26DDTDDd IIUdiduIUr直

28、流参数：直流参数：交流参数：交流参数：影响工作频率的原因影响工作频率的原因 PN 结的电容效应结的电容效应 结论：结论：1. 低频低频时，因结电容很小，容抗很大，时，因结电容很小，容抗很大， 结电容对结电容对 二极管影响很小。二极管影响很小。 高频高频时，因结电容容抗减小，使时，因结电容容抗减小，使结电容分流结电容分流， 导致二极管导致二极管单向导电性变差。单向导电性变差。2. 结面积小时结电容小，工作频率高。结面积小时结电容小，工作频率高。高频信号时，必须考虑二极管的电容效应！高频信号时，必须考虑二极管的电容效应！1.2.5 二极管等效电路二极管等效电路1. 理想二极管模型理想二极管模型特性

29、特性uDiD符号及符号及等效模型等效模型SS正偏导通，正偏导通，uD = 0, rd = 0反偏截止，反偏截止， iD = 0 , rd = 2. 二极管的恒压降模型（理想二极管串联电压源模型）二极管的恒压降模型（理想二极管串联电压源模型）uDiDUD(on)uD = UD(on)0.7 V (Si)0.3 V (Ge)导通时导通时3. 二极管的折线化模型二极管的折线化模型uDiDUonUIIUrD 斜率斜率1/ rdrDUon导通时导通时 uD=Uon+rdid截止时截止时 id=0二极管的动态电阻二极管的动态电阻4. 二极管的低频小信号模型二极管的低频小信号模型二极管的动态电阻反映了静态工

30、作点二极管的动态电阻反映了静态工作点附近微变电压和微变电流的动态关系附近微变电压和微变电流的动态关系根据根据TD/sDeUuIi 得得)(26DDTDDDDd IIUdiduiurIDmAiD=ID+idiD全电流全电流ID直流分量直流分量id交流分量交流分量步骤：步骤：1. 设定工作电压设定工作电压( (如如 0.7 V；2 V ( (LED) )；UZ ) )2. 确定工作确定工作电流电流( (如如 1 mA；10 mA；5 mA) )3. 根据欧姆定律求电阻根据欧姆定律求电阻 R = (UI UD)/ ID( (R 要选择要选择标称值标称值) )1.2.6 选择二极管限流电阻选择二极管限

31、流电阻记得对二极管限流！记得对二极管限流！ 半导体二极管的型号半导体二极管的型号（补充）（补充） 国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：国家标准对半导体器件型号的命名举例如下： 2 A P 9 用数字代表同类型器件的不同型号用数字代表同类型器件的不同型号 用字母代表器件的类型，用字母代表器件的类型，P代表普通管代表普通管 用字母代表器件的材料，用字母代表器件的材料，A代表代表N型型Ge B代表代表P型型Ge，C代表代表N型型Si，D代表代表P型型Si 2代表二极管，代表二极管，3代表三极管代表三极管1.3.1 稳压二极管的工作原理稳压二极管的工作原理1.3.2 稳压二极管的主要参数稳压二极管

32、的主要参数1.3.3 稳压电路稳压电路符号符号工作条件：工作条件：反向击穿反向击穿iZ /mAuZ/VO UZ IZ IZM UZ IZ iZ+-uZ1.3.1 稳压二极管的工作原理稳压二极管的工作原理伏安特性伏安特性【问题引导】【问题引导】稳压二极管的工作区是？稳压二极管的工作区是？稳压二极管起稳压作用是工作在反向击穿区！稳压二极管起稳压作用是工作在反向击穿区！进入稳压区的最小电流进入稳压区的最小电流不至于损坏的最大电流不至于损坏的最大电流1.3.2 稳压二极管的主要参数稳压二极管的主要参数1. 稳定电压稳定电压 UZ流过规定电流时流过规定电流时稳压管两端的反向电压值。稳压管两端的反向电压值

33、。2. 稳定电流稳定电流 IZ 越大稳压效果越好越大稳压效果越好小于小于 IZ 时不稳压。时不稳压。3. 最大工作电流最大工作电流 IZM 最大耗散功率最大耗散功率 PZMP ZM = UZ IZM4. 动态电阻动态电阻 rZrZ = UZ / IZ 越小稳压效果越好。越小稳压效果越好。几几 几十几十 iZ /mAuZ/VO UZIZIZM UZ IZ5. 稳定电压温度系数稳定电压温度系数 CT%100ZZT TUUCUZ 4 V，CTV 7 V，CTV 0 ( (为雪崩击穿为雪崩击穿) )具有正温度系数；具有正温度系数；4 V UZ UN二极管导通二极管导通采用恒压降模型，二极管等效为采用恒

34、压降模型，二极管等效为 0.7 V 的恒压源的恒压源 PN记得先判断：二极管导通吗？记得先判断：二极管导通吗？UO = VDD1 UD(on)= 15 0.7 = 14.3 (V)IO = UO / RL= 14.3 / 3 = 4.8 (mA)I2 = (UO VDD2) / R = (14.3 12) / 1 = 2.3 (mA)I1 = IO + I2 = 4.8 + 2.3 = 7.1 (mA)0.7V例例C 画出硅二极管构成的桥式整流电路在画出硅二极管构成的桥式整流电路在ui = 15sin t (V) 作用下输出作用下输出 uO 的波形。的波形。( (按理想模型按理想模型) )Ot

35、ui / V15RLD1D2D3D4uiBAuOOtuO/ V15Otui / V15RLD1D2D3D4uiBAuO例例D ui = 2 sin t (V)，分析二极管的限幅作用。，分析二极管的限幅作用。ui 较小，宜采用恒压降模型较小，宜采用恒压降模型ui 0.7 VD1、D2 均截止均截止uO = uiuO = 0.7 Vui 0.7 VD2 导通导通 D截止截止ui 0.7 VD1 导通导通 D2 截止截止 uO = 0.7 V思考题思考题:【问题引导】【问题引导】若在若在D1、D2 支路各串联恒压源，输出支路各串联恒压源，输出波形如何？波形如何？OtuO/ V0.7Otui / V2

36、 0.7例例F 分析简单稳压电路的工作原理，分析简单稳压电路的工作原理， R 为限流电阻。为限流电阻。IR = IZ + ILUO= UI IR RUIUORRLILIRIZ练习：已知练习：已知 ui = 4 sin t (V)，二极管为理想，二极管为理想二极管，画出二极管，画出uo的波形。的波形。 1.5.1 发光二极管发光二极管1.5.2. 光电二极管光电二极管1.5.1 发光二极管发光二极管 LED ( (Light Emitting Diode) )1. 符号和特性符号和特性工作条件：工作条件：正向偏置正向偏置一般工作电流几十一般工作电流几十 mA， 导通电压导通电压 (1 2) V符

37、号符号u /Vi /mAO2特性特性外形外形符号符号应用应用2. 主要参数主要参数电学参数：电学参数：I FM ，U(BR) ，IR光学参数：光学参数：峰值波长峰值波长 P，亮度亮度 L，光通量光通量 发光类型：发光类型： 可见光：可见光：红、黄、绿红、黄、绿显示类型：显示类型： 普通普通 LED ，不可见光：不可见光：红外光红外光点阵点阵 LED七段七段 LED ,1.5.2 光电二极管光电二极管1符号和特性符号和特性符号符号特性特性uiO暗电流暗电流E = 200 lxE = 400 lx工作条件：工作条件：反向偏置反向偏置2. 主要参数主要参数电学参数：电学参数：暗电流，光电流，最高工作

38、范围暗电流，光电流，最高工作范围光学参数：光学参数：光谱范围，灵敏度，峰值波长光谱范围，灵敏度，峰值波长实物照片实物照片辅修：辅修： 图解法和微变等效电路法图解法和微变等效电路法一、二极管电路的直流图解分析一、二极管电路的直流图解分析 uD = VDD iDRiD = f (uD) 1.2 V100 iD / mA128400.30.6uD / V1.20.9MN直流负载线直流负载线斜率斜率 1/R静态工作点静态工作点斜率斜率1/RDiDQIQUQ也可取也可取 UQ = 0.7 VIQ= (VDD UQ) / R = 5 (mA) 二极管直流电阻二极管直流电阻 RD ( 140)k( 14. 05/7 . 0QQDIUR1.2 V100 iD / mA128400.30.6uD / V1.20.9MN直流负载线直流负载线斜率斜率 1/R静态工作点静态工作点iDQIQUQiDiD / mAuD /VO二、交流图解法二、交流图解法电路中含直流和小信号交流电源时电路中含直流和小信号交流电源时, ,二极管中二极管中含交、直流含交、直流成分成分C 隔直流隔直流 通交流通交流当当 ui = 0 时时iD = IQUQ= 0.7 V (硅硅)，0.3 V (锗锗)RUVIQDDQ 设设 ui = sin tVDDVDD/ RQIQ tOuiUQ斜率斜率1/rdi