北京航空航天大学《电子电路i》第一章

1、1.2.3 PN结的反向击穿特性与高稳定性埋层齐纳稳压管10/4/20221精选PPT Izmin为稳压管DZ的最小允许电流，Izmax为最大允许电流，输入电压vI在VIminVImax变化时，要使DZ正常工作，则限流电阻R必须满足下列关系： 在VImax和Ilmin时，IZ应不超过最大允许电流Izmax： 在VImin和Ilmax时，IZ应不低于最小允许电流Izmin：10/4/20222精选PPT稳压二极管UIIZminIZmaxUZIZ稳压误差曲线越陡，电压越稳定。+-UZ动态电阻：rz越小，稳压性能越好。10/4/20223精选PPT齐纳击穿与雪崩击穿：齐纳击穿：掺杂浓度很高（例如ND

2、=NA=1018/cm3）的PN结 很薄，例如宽度只有0.04m，只要对PN结加上 不大的反向电压，就可以产生很强的电场，例如 反压4V，场强可达106V/cm。强电场可直接破坏 共价键，产生自由电子和空穴，反向电流剧增。 齐纳击穿电压较低。雪崩击穿：掺杂浓度较低的PN结较厚，在较大的反向电压时 形成漂移电流的少子在耗尽区内获得更大的加速， 动能越来越大，足以撞击出耗尽区内原子的共价键 电子，产生自由电子和空穴，新生电子又撞击出其 他自由电子，反向电流剧增。 雪崩击穿电压较高（6V)。10/4/20224精选PPT埋层齐纳击穿稳压管：齐纳管被掩埋在顶层硅晶体下面，噪声很小，温度稳定性很高10/

3、4/20225精选PPT（5）最大允许功耗稳压二极管的参数:（1）稳定电压 VZ（2）电压温度系数 U（%/） 稳压值受温度变化影响的的系数。（3）动态电阻（4）稳定电流IZ、最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。10/4/20226精选PPT1.2.4 PN结的结电容特性与变容二极管PN结电容CJ包括势垒电容CT和扩散电容CD 即：CJ=CTCD1.2.4.1 势垒电容CT 反偏电压变化引起耗尽区厚度变化，从而引起PN结中的电荷量变化，这种电容效应称为势垒电容。式中：CT 表示势垒电容数值； Q 表示PN结的电荷量； vD 表示二极管的偏置电压10/4/20227精选PPT突变结CT与反

4、偏电压的关系式：(n=0.5)式中：CT(0) 表示vD=0时 的势垒电容。 V 表示接触电位差10/4/20228精选PPT1.2.4.2 扩散电容CD PN结正偏时，载流子在扩散过程中存在电荷积累，正偏电压大，积累电荷多，反之积累电荷少，这种电容效应称为扩散电容。式中：表示非平衡载流子的平均寿命。10/4/20229精选PPT1.2.5 PN结的温度特性1. PN结正向电压的温度系数 vD保持二极管正向电流不变，温度变化1所引起的vD 变化 vD-(1.92.5)mV/2. PN结的反向饱和电流随温度按指数规律变化不论是硅管还是锗管，反向电流大约随温度每变化10而变化一倍。锗管的IS（T0

5、）要比硅管大36个数量级10/4/202210精选PPT1.2.6 二极管的主要常数1. 最大整流电流 IF二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。2. 反向击穿电压VBR二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压VR一般是VBR的一半。3. 反向电流 IR指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流值。稍大于反向饱和电流 IS 。10/4/202211精选PPT4. 最高工作频率fM由PN结电容决定的参数，二极管的工作频率高到一定的程度，CJ对PN结起的旁路作用不容忽略，工作频率超过fM，二极管的单向导电性能变坏

6、。势垒电容和扩散电容的综合效应rd10/4/202212精选PPT实际二极管的照片1：10/4/202213精选PPT实际二极管的照片2：10/4/202214精选PPT实际二极管的照片3：10/4/202215精选PPTRLuiuouiuott二极管的应用举例1：二极管半波整流10/4/202216精选PPT二极管的应用举例2：tttuiuRuoRRLuiuRuo10/4/202217精选PPT课堂例题例题10/4/202218精选PPT负载电阻：要求：当输入电压由正常值发生20%波动时，负载电压基本不变。稳压二极管的应用举例：稳压管的技术参数:解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为I

7、zmax 。求：电阻R和输入电压 ui 的正常值。 方程 1uoiZDZRiLiuiRL10/4/202219精选PPT令输入电压降到下限时，流过稳压管的电流为Izmin 。 方程 2uoiZDZRiLiuiRL联立方程1、2，可解得：10/4/202220精选PPT10/4/202221精选PPT随堂小测试（5min）PN结的形成？（画示意图）二极管的正向伏安特性V-I，图？表达式？二极管的交流小信号模型（微变等效电路）？写在纸片上，课间由学委收集交上。写上学号。10/4/202222精选PPTPN结的形成：扩散-（ P型区到N型区的过渡带，浓度差）复合（空间电荷区）内建电场（接触电位差）漂

8、移-（内建电场作用）动态平衡（扩散-漂移）10/4/202223精选PPTP型半导体区N型半导体区+扩散运动内建电场E漂移运动扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。空间电荷区，也称耗尽层。所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。10/4/202224精选PPT2. 二极管的正向伏安特性V-I？图？表达式？10/4/202225精选PPT采用恒压降模型：3. 二极管的交流小信号模型（微变等效电路）？10/4/202226精选PPT问题：求iD？直流分量交流分量直流电路交流电路直流等效电路交流等效电路二极管恒压降模型二极管交流等效模型叠加原理结论：先直后交！先静后动！非线性器件线性化！等效模型VD=V-IDR10/4/