《极管的结构及类型》ppt课件

1、一、二极管的构造及类型一、二极管的构造及类型1.1.二极管的构造二极管的构造PN结结+管壳管壳+引线引线阴极引线阳极引线二氧化硅维护层P型硅N型硅(c) 平面型平面型铝合金小球N型硅阳极引线PN结金锑合金底座阴极引线(b) 面接触型面接触型阴极阳极 (d) 符号符号D(a) 点接触型点接触型1.1.二极管的构造二极管的构造按按 PN 结构造分：有点接触型和面接触型二极管。结构造分：有点接触型和面接触型二极管。点接触型管子中不允许经过较大的电流，因结电容点接触型管子中不允许经过较大的电流，因结电容小，可在高频下任务。小，可在高频下任务。面接触型二极管面接触型二极管 PN 结的面积大，允许流过的电

2、流结的面积大，允许流过的电流大，但只能在较低频率下任务。大，但只能在较低频率下任务。按用途划分：有整流二极管、检波二极管、稳压二按用途划分：有整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管等。极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管等。按半导体资料分：有硅二极管、锗二极管等。按半导体资料分：有硅二极管、锗二极管等。2. 二极管的类型二极管的类型在二极管的两端加上电压，丈量流过管子的在二极管的两端加上电压，丈量流过管子的电流，那么电流，那么I = f (U )之间的关系曲线为伏安特之间的关系曲线为伏安特性。性。604020 0.002 0.00400.5 1.02550I

3、 / mAU / V正向特性正向特性硅管的伏安特性硅管的伏安特性死区电压死区电压击穿电压击穿电压U(BR)反向特性反向特性 50I / mAU / V0.20.4 25510150.010.02锗管的伏安特性锗管的伏安特性0二、二极管的伏安特性和等效电路二、二极管的伏安特性和等效电路1.1.二极管的伏安特性二极管的伏安特性1正向特性正向特性当正向电压比较小时，正向电流很小，几乎为零。当正向电压比较小时，正向电流很小，几乎为零。相应的电压叫死区电压。范相应的电压叫死区电压。范围称死区。死区电压与资料和温围称死区。死区电压与资料和温度有关，硅管约度有关，硅管约 0.5 V 左右，锗左右，锗管约管约

4、 0.1 V 左右。左右。正向特性正向特性死区死区电压电压60402000.4 0.8I / mAU / V当正向电压超越死区电压后，当正向电压超越死区电压后，随着电压的升高，正向电流迅速随着电压的升高，正向电流迅速增大。增大。2反向特性反向特性 0.02 0.0402550I / mAU / V反向特性反向特性当电压超越零点几伏后，当电压超越零点几伏后，反向电流不随电压添加而增反向电流不随电压添加而增大，即饱和；大，即饱和；二极管加反向电压，反二极管加反向电压，反向电流很小；向电流很小；假设反向电压继续升高，大到一定数值时，反向电假设反向电压继续升高，大到一定数值时，反向电流会忽然增大；流会

5、忽然增大；反向饱反向饱和电流和电流 这种景象称击穿，对应电压叫反向击穿电压。这种景象称击穿，对应电压叫反向击穿电压。击穿并不意味管子损坏，假设控制击穿电流，电压击穿并不意味管子损坏，假设控制击穿电流，电压降低后，还可恢复正常。降低后，还可恢复正常。击穿击穿电压电压U(BR)3伏安特性表达式伏安特性表达式(二极管方程二极管方程)1e (S TUUIIIS ：反向饱和电流：反向饱和电流UT ：温度的电压当量：温度的电压当量在常温在常温(300 K)下，下， UT 26 mV二极管加反向电压，即二极管加反向电压，即 U UT ，那，那么么 I - IS。二极管加正向电压，即二极管加正向电压，即 U

6、0，且，且 U UT ，那么，那么，可得，可得 ，阐明电流，阐明电流 I 与电压与电压 U 根本上成指数关系。根本上成指数关系。1eTUUTUUIIeS 结论：结论：二极管具有单导游电性。加正向电压时导通，呈现二极管具有单导游电性。加正向电压时导通，呈现很小的正向电阻，好像开封锁合；加反向电压时截止，很小的正向电阻，好像开封锁合；加反向电压时截止，呈现很大的反向电阻，好像开关断开。呈现很大的反向电阻，好像开关断开。从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管的电压与从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管的电压与电流变化不呈线性关系，其内阻不是常数，所以二极管电流变化不呈线性关系，其内阻不是常数，所以二极

7、管属于非线性器件。属于非线性器件。1 最大整流电流最大整流电流 IF 二极管长期运转时，允许经过的最大正向平均电流。二极管长期运转时，允许经过的最大正向平均电流。2最高反向任务电压最高反向任务电压 UR任务时允许加在二极管两端的反向电压值。通常将任务时允许加在二极管两端的反向电压值。通常将击穿电压击穿电压 UBR 的一半定义为的一半定义为 UR 。3反向电流反向电流 IR通常希望通常希望 IR 值愈小愈好。值愈小愈好。4最高任务频率最高任务频率 fMfM 值主要值主要 决议于决议于 PN 结结电容的大小。结电容愈大，结结电容的大小。结电容愈大，二极管允许的最高任务频率愈低。二极管允许的最高任务

8、频率愈低。由伏安特性折线化得到等效电路由伏安特性折线化得到等效电路理想二极管理想二极管 (b) 正向电压恒定的二极管正向电压恒定的二极管 (c) 正向电压与电流呈线性关系正向电压与电流呈线性关系 例例1：电路如下图，：电路如下图，E1=7V，E2=5V，E3=6V。设二极管的导通电压。设二极管的导通电压Uon =0.6V, 不计正向电阻不计正向电阻rd时，分别估时，分别估算开关在位置算开关在位置1和位置和位置2的输出电压的输出电压UO的值。的值。 解：当开关置于位置解：当开关置于位置1时，二极管因时，二极管因加反向电压而处于截止形状，所以输出加反向电压而处于截止形状，所以输出UO =E3 =6

9、V。 当开关置于位置当开关置于位置2时，二极管因加正时，二极管因加正向电压而处于导通形状，所以输出电压向电压而处于导通形状，所以输出电压UO =E2 +Uon (5+0.6)V=5.6V。 例例2 电路如图电路如图(a)所示，设二极管所示，设二极管为理想二极管，且直流电压为理想二极管，且直流电压E=5V，交流电压交流电压ui =10sint V，即，即UIM E。试画出输出电压。试画出输出电压uo的波形。的波形。 解：当解：当ui E0，即，即ui E时，时，二极管截止，反向电流为零。所以，二极管截止，反向电流为零。所以，此时输出电压为此时输出电压为uo =E。 当当ui E0，即，即ui E

10、时，二时，二极管导通，正向压降为零。所以，极管导通，正向压降为零。所以，此时输出电压为此时输出电压为uo =ui。故输出电。故输出电压压uo 的波形如图的波形如图 (b)所示。所示。(a)(b)一种特殊的面接触型半一种特殊的面接触型半导体硅二极管。导体硅二极管。稳压管任务于反向击穿区。稳压管任务于反向击穿区。 I/mAU/VO+ 正向正向 +反向反向 U(b) 稳压管符号稳压管符号(a) 稳压管伏安特性稳压管伏安特性 I三、三、 稳压二极管稳压二极管+(c) 稳压管等效电路稳压管等效电路1.伏安特性伏安特性 2. 2. 稳压管的参数主要有以下几项：稳压管的参数主要有以下几项：1稳定电压稳定电压

11、 UZ3动态电阻动态电阻 rZ2稳定电流稳定电流 IZZZZIUr 稳压管任务在反向击穿区时的稳定任务电压。稳压管任务在反向击穿区时的稳定任务电压。 正常任务的参考电流。正常任务的参考电流。I IZ ，只需不超越额定功耗即可。，只需不超越额定功耗即可。rZ 愈小愈好。对于愈小愈好。对于同一个稳压管，任务电同一个稳压管，任务电流愈大，流愈大， rZ 值愈小。值愈小。IZ = 5 mA rZ 16 IZ = 20 mA rZ 3 IZ/mA4电压温度系数电压温度系数 U稳压管电流不变时，环境温度每变化稳压管电流不变时，环境温度每变化 1 引起稳定引起稳定电压变化的百分比。电压变化的百分比。 (1)

12、 UZ 7 V, (1) UZ 7 V, U 0U 0；UZ 4 VUZ 4 V，U 0U 0； (2) UZ (2) UZ 在在 4 7 V 4 7 V 之间，之间，U U 值比较小，性能比值比较小，性能比较稳定。较稳定。 2CW17 2CW17：UZ = 9 10.5 VUZ = 9 10.5 V，U = 0.09 %/ U = 0.09 %/ 2CW112CW11：UZ = 3.2 4.5 VUZ = 3.2 4.5 V，U = -(0.05 U = -(0.05 0.03)%/0.03)%/(3) 2DW7 (3) 2DW7 系列为温度补偿稳压管，用于电子设备的系列为温度补偿稳压管，用

13、于电子设备的精细稳压源中。精细稳压源中。5额定功耗额定功耗 PZ额定功率决议于稳压管允许的额定功率决议于稳压管允许的温升。温升。PZ = UZIZPZ 会转化为热能，使稳压管发热。会转化为热能，使稳压管发热。电工手册中给出电工手册中给出 IZM，IZM = PZ/UZ 例例 求经过稳压管的电流求经过稳压管的电流 IZ IZ 等于多少？等于多少？R R 是限是限流电阻，其值能否适宜？流电阻，其值能否适宜？IZVDZ+20 VR = 1.6 k+ UZ = 12 V- IZM = 18 mAIZ IZM ，电阻值适，电阻值适宜。宜。 解解 mA5A105A106 . 1122033Z I 3. 2

14、DW7 系列稳压管构造系列稳压管构造(a)2DW7 (a)2DW7 稳压管外形图稳压管外形图(b)(b)内部构造表示图内部构造表示图管子内部包括两个温度系管子内部包括两个温度系数相反的二极管对接在一同。数相反的二极管对接在一同。温度变化时，一个二极管被温度变化时，一个二极管被反向偏置，温度系数为正值；而反向偏置，温度系数为正值；而另一个二极管被正向偏置，温度另一个二极管被正向偏置，温度系数为负值，二者相互补偿，使系数为负值，二者相互补偿，使 1、2 两端之间的电压随温度的两端之间的电压随温度的变化很小。例：变化很小。例： 2DW7C，U = 0.005 %/VDZR4. 运用稳压管需求留意的几

15、个问题：运用稳压管需求留意的几个问题：UOIO+IZIRUI+ 1外加电源的正极接纳子外加电源的正极接纳子的的 N 区，电源的负极接区，电源的负极接 P 区，区，保证管子任务在反向击穿区；保证管子任务在反向击穿区；RL2稳压管应与负载电阻稳压管应与负载电阻 RL 并联；并联；3必需限制流过稳压管的必需限制流过稳压管的电流电流 IZ，不能超越规定值，以，不能超越规定值，以免因过热而烧毁管子。免因过热而烧毁管子。1.2.4 特殊二极管特殊二极管1. 发光二极管发光二极管 发光二极管是一种将电能转换为光能的半导体器件，它发光二极管是一种将电能转换为光能的半导体器件，它包含了可见光、不可见光、激光等类

16、型。包含了可见光、不可见光、激光等类型。 可见光发光二极管也称为可见光发光二极管也称为LED，符号如下，符号如下图。发光颜色目前有红色、绿色、橙色、黄色图。发光颜色目前有红色、绿色、橙色、黄色等。发光二极管的电特性与普通二极管一样，等。发光二极管的电特性与普通二极管一样，伏安特性曲线也类似，同样具有单导游电性。伏安特性曲线也类似，同样具有单导游电性。但正导游通电压比普通二极管高，红色的导通但正导游通电压比普通二极管高，红色的导通电压在电压在1.61.8V间，绿色的为间，绿色的为2V左右。左右。 2. 光电二极管光电二极管 光电二极管是一种将光能转换为电能的半导体器件。光电二极管是一种将光能转换

17、为电能的半导体器件。也有可见光和不可见光如远红外光之分。其外形与也有可见光和不可见光如远红外光之分。其外形与发光管类似。发光管类似。 2光电二极管的伏安特性及等效电路光电二极管的伏安特性及等效电路 iu0 E +UDRiE + UD RiUD Ri E + + UD i R有光照的正有光照的正向电压电路向电压电路 无光照的正无光照的正向电压电路向电压电路 有光照的反有光照的反向电压电路向电压电路 有光照无偏置有光照无偏置的光电池电路的光电池电路 3. 其它二极管其它二极管 特殊用途二极管，除了以上所述外，还有利用特殊用途二极管，除了以上所述外，还有利用PN结的结结的结电容制成的变容二极管；不同掺杂浓度的电容制成的变容二极管；不同掺杂浓度的PN结制成的隧道二结制成的隧道二极管；利用接触势垒制成的金属极管；利用接触势垒制成的金属半导体的肖特基二极管，半导体的肖特基二极管，其正导游通电压在其正导游通电压在0.30.4V之间。之间。 例：电路如图例：电路如图(a)所示。知光电二极管的暗电流为零，在一定所示。知光电二极管的暗电流为零，在一定的光照下，光电流为的光照下，光电流为IDS=50A，R1=100