半导体二极管及其基本电路课件

电子技术

第二章

半导体二极管模拟电路部分电子技术第二章模拟电路部分1第二章半导体二极管及其基本电路§2.1半导体的基本知识§2.2PN结的形成及特性§2.3半导体二极管§2.4二极管基本电路及其分析方法§2.5特殊二极管第二章半导体二极管及其基本电路§2.1半导体的基本知识§2半导体的基本知识（1）

自然界的物体根据其导电能力(电阻率)的不同，可划分为导体、绝缘体和半导体。半导体Semiconductor半导体的特性1）当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。2）往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。半导体的基本知识（1）自然界的物体根据其导电能力(半导体二极管及其基本电路课件4半导体二极管及其基本电路课件5共价键共用电子对+4+4+4+4+4表示除去价电子后的原子形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。半导体的基本知识（4）共价键共+4+4+4+4+4表示除去价电子后的原子形成共价键6共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此半导体中的自由电子极少，所以半导体在常温下几乎不导电。共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。+4+4+4+4半导体的基本知识（5）共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下7本征半导体（1）本征半导体(IntrinsicSemiconductors)完全纯净的(纯度达到99.9999999%)

、结构完整的半导体晶体。本征半导体的导电机理在绝对0（T=0K）和没有外界激发时,价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电能力为0，相当于绝缘体。在常温下，由于热激发（本征激发），使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。本征半导体（1）本征半导体(IntrinsicSemic8+4+4+4+4自由电子空穴束缚电子本征半导体中存在数量相等的自由电子和空穴。电子空穴对——由热激发而产生的自由电子和空穴对。本征半导体（2）+4+4+4+4自由电子空穴束缚电子本征半导体中存在数量相等9+4+4+4+4在其它力的作用下，空穴吸引附近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。本征半导体（3）+4+4+4+4在其它力的作用下，空穴吸引附近的电子来填补，10温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体中电流由两部分组成：

1.自由电子移动产生的电流。2.空穴移动产生的电流。本征半导体（4）温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温11杂质半导体（1）杂质半导体(ExtrinsicSemiconductors)

在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。N型半导体——掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。杂质半导体（1）杂质半导体(ExtrinsicSemic12杂质半导体（2）

N型半导体

因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。

在N型半导体中自由电子是多数载流子(多子），它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子（少子）,

由热激发形成。

提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子，因此五价杂质原子也称为施主杂质。电子空穴对电子杂质半导体（2）N型半导体因五价杂质原子中13正电荷量=施主原子+本征激发的空穴负电荷量=施主释放的电子+本征激发的电子电子空穴对（平衡）不能移动N型半导体整体呈电中性，电子是多数载流子正电荷量=施主原子+本征激发的空穴负电荷量=施主释放的电子+14杂质半导体（3）P型半导体

因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一个空穴。

在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂形成；自由电子是少数载流子，由热激发形成。

空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质因而也称为受主杂质。空穴电子空穴对杂质半导体（3）P型半导体因三价杂质原子在与15负电荷量=受主原子+本征激发的电子正电荷量=硅失电子释放的空穴+本征激发的空穴电子空穴对（平衡）不能移动P型半导体整体呈电中性，空穴是多数载流子负电荷量=受主原子+本征激发的电子正电荷量=硅失电子释放的空16PN结的形成

在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程:因浓度差空间电荷区形成内电场

内电场促使少子漂移

内电场阻止多子扩散

多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡，PN结形成。多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区

P区N区空间电荷区内电场PN结的形成在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下1.空间电荷区中没有载流子。2.空间电荷区中内电场阻碍P区中的空穴.N区中的电子（都是多子）向对方运动（扩散运动）。3.P区中的电子和N区中的空穴（都是少子）数量有限，因此由它们的运动（漂移运动）形成的电流很小。注意:PN结的特性1.空间电荷区中没有载流子。2.空间电荷区中内电场阻碍P区18PN结的性质—PN结的单向导电性（1）当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏(ForwardBias)PN结加正向电压时（Forward-BasedPNJunction)特点：低电阻大的正向扩散电流

PN结的伏安特性PN结加正向电压时的导电情况外电场PN结的性质—PN结的单向导电性（1）当外加电压使P19PN结的性质--PN结的单向导电性（2）PN结的伏安特性

当外加电压使PN结中P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压，简称反偏(ReverseBais)。

PN结加反向电压时(Reverse-BasedPNJunction)特点：高电阻很小的反向漂移电流PN结加反向电压时的导电情况外电场PN结的性质--PN结的单向导电性（2）PN结的伏安特性20PN结的性质——PN结的单向导电性（3）

PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；

PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。

由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。PN结的性质——PN结的单向导电性（3）PN结加正21PN结的的电容效应（1）PN结具有一定的电容效应，它由两方面的因素决定。

一是势垒电容CB

(反偏)二是扩散电容CD(正偏)PN结的的电容效应（1）PN结具有一定的电容效应，它由两方面22

(1)势垒电容CB

势垒电容是由空间电荷区的离子薄层形成的。当外加电压使PN结上压降发生变化时，离子薄层的厚度也相应地随之改变，这相当PN结中存储的电荷量也随之变化，犹如电容的充放电。(1)势垒电容CB势垒电容是由空间23

扩散电容是由多子扩散后，在PN结的另一侧面积累而形成的。因PN结正偏时，由N区扩散到P区的电子，与外电源提供的空穴相复合，形成正向电流。刚扩散过来的电子就堆积在P区内紧靠PN结的附近，形成一定的多子浓度梯度分布曲线。(2)扩散电容CD反之，由P区扩散到N区的空穴，在N区内也形成类似的浓度梯度分布曲线。扩散电容是由多子扩散后，在PN结的另一侧面积24

当外加正向电压不同时，扩散电流即外电路电流的大小也就不同。所以PN结两侧堆积的多子的浓度梯度分布也不同，这就相当电容的充放电过程。势垒电容和扩散电容均是非线性电容。当外加正向电压25半导体二极管(Diode)结构（1）

在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大类。(1)

点接触型二极管

PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。(a)点接触型

二极管的结构示意图半导体二极管(Diode)结构（1）在PN半导体二极管结构（2）(3)

平面型二极管往往用于集成电路制造艺中。PN结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。(2)

面接触型二极管

PN结面积大，用于工频大电流整流电路。(4)

二极管的代表符号半导体二极管结构（2）(3)平面型二极管27半导体二极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：半导体二极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：28半导体二极管图片（1）半导体二极管图片（1）29半导体二极管图片（2）半导体二极管图片（2）30半导体二极管图片（3）半导体二极管图片（3）31二极管的伏安特性（1）其中：PN结的伏安特性IS

——反向饱和电流VT——温度的电压当量且在常温下（T=300K）二极管的伏安特性曲线可用下式表示Current-VoltageRelationship二极管的伏安特性（1）其中：PN结的伏安特性IS——反向饱二极管的伏安特性（2）

当PN结的反向电压增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，此现象称为PN结的反向击穿。热击穿——不可逆

雪崩击穿

齐纳击穿

电击穿——可逆二极管的伏安特性（2）当PN结的反向电压增加33二极管的伏安特性（3）硅二极管2CP10的V-I特性锗二极管2AP15的V-I特性正向特性反向特性反向击穿特性实际二极管器件的几个典型值：死区电压：硅管0.5V左右、锗管0.2V左右导通压降：硅管0.7V左右、锗管0.3V左右反向饱和电流：硅管几十uA、锗管几百uA二极管的伏安特性（3）硅二极管2CP10的V-I特性锗二极二极管的主要参数(1)最大整流电流IF(2)最大反向工作电压VRM(3)反向饱和电流IRIFVRMIR以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。下面介绍两个交流参数。二极管的主要参数(1)最大整流电流IF(2)最大反向工作（4）微变电阻rDiDuDIDUDQiDuDrD是二极管特性曲线上工作点Q附近电压的变化与电流的变化之比：显然，rD是对Q附近的微小变化区域内的电阻。（4）微变电阻rDiDuDIDUDQiDuDrD是36PN结高频小信号时的等效电路：势垒电容和扩散电容的综合效应rdPN结高频小信号时的等效电路：势垒电容和扩散电容的综合效应r37二极管的模型

1.理想模型3.折线模型

2.恒压降模型特点：死区电压=0正向导通压降=0反向饱和电流=0特点：正向导通压降

=死区电压

=0.7V或0.3V反向饱和电流=0特点：正向导通压降

=死区电压

=0.5V或0.2V反向饱和电流=0二极管的模型1.理想模型3.折线模型2.恒压降模型38二极管电路分析举例（1）含二极管电路的分析方法确定二极管的工作状态

根据工作状态用不同的模型代替二极管在等效后的线性电路中作相应的分析若二极管工作在截止状态则可等效为断开的开关若二极管工作在导通状态则可等效为导通的开关UONID或电压为UON的电压源二极管电路分析举例（1）含二极管电路的分析方法确定二极管的工二极管电路分析举例（2）如何判断二极管的工作状态？步骤1、假设二极管截止，即将二极管断开。2、计算二极管两端的电压

UD=V阳-V阴3、判断：若

UD>0，则二极管工作于导通状态

若

UD<0，则二极管工作于截止状态二极管电路分析举例（2）如何判断二极管的工作状态？步骤1、假40二极管电路分析举例（3）例1：图示电路中，分析当UA与UB分别为0与3V的不同组合时，二极管D1、D2的状态，并求U0的值。解：（1）当UA=UB=0时设D1、D2截止，则等效电路为UD1UD2D1D2U0R5VUAUBD1D2U0R5V由电路，有UD1=0-（-5）=5>0UD2=0-（-5）=5>0则D1、D2处于导通状态，电路可等效为所以，U0=0D1D2U0R5V二极管电路分析举例（3）例1：图示电路中，分析当UA与UB分二极管电路分析举例（4）（2）当UA=UB=3V时设D1、D2截止，则等效电路为由电路，有UD1=3-（-5）=8>0UD2=3-（-5）=8>0则D1、D2处于导通状态，电路可等效为所以，U0=3VUD1UD2D1D2U0R5V3V3VD1D2U0R5V3V3V二极管电路分析举例（4）（2）当UA=UB=3V时设D1、D42二极管电路分析举例（5）（3）当UA=3V，UB=0时设D1、D2截止，则等效电路为由电路，有UD1=3-（-5）=8>0UD2=0-（-5）=5>0UD1UD2D1D2U0R5V3VD1D2U0R5V3V出现矛盾！即D1、D2不可能同时导通！！规定：承受正偏压大的二极管优先导通。二极管电路分析举例（5）（3）当UA=3V，UB=0时设D143二极管电路分析举例（6）则D2处于截止状态，最终电路如上图所示：所以，U0=3VD1D2U0R5V3V则等效电路为：由电路，有UD2=0-3=-3<0二极管电路分析举例（6）则D2处于截止状态，最终电路如上图所44（4）当UA=0，UB=3V时所以，U0=3V同理可得：D1截止，D2导通。D1D2U0R5V3V二极管电路分析举例（7）试一试P973.4.5（4）当UA=0，UB=3V时所以，U0=3V同理可得：D1451.二极管整流电路(理想模型）二极管基本应用电路举例试一试P973.4.11.二极管整流电路(理想模型）二极管基本应用电路举例试一试46

限幅电路的传输特性2.二极管限幅电路（恒压源模型）二极管基本应用电路举例限幅电路的传输特性2.二极管限幅电路（恒47试一试P993.4.9试一试P993.4.948ui3.二极管钳位电路

钳位电路是一种能改变信号的直流电压成分的电路，下图是一个简单的二级管钳位电路的例子。uc=2.5Vuo设输入信号ui为幅度+2.5V的方波信号，ui2.5V-2.5V当ui<0时，D导通，回路中的电流iD对电容C充电，由于rd较小，充电时间常数=C

rd很小，充电迅速，使:uc=ui=2.5V，uo=ui–uc=ui–2.5V=0而当ui>0时，D截止，iD=0，回路无法放电，使电容C的电压保持uc=ui=2.5V，而输出电压：uo=ui+uc=ui+2.5V=5VVo5Vui3.二极管钳位电路钳位电路是一种能改变494.二极管电平选择电路二极管基本应用电路举例4.二极管电平选择电路二极管基本应用电路举例50特殊二极管稳压二极管变容二极管肖特基二极管光电二极管发光二极管特殊二极管稳压二极管变容二极管肖特基二极管光电二极管发光二极51稳压二极管（齐纳二极管)---伏安特性(a)符号(b)伏安特性

利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压二极管稳压时工作在反向电击穿状态。稳压二极管（齐纳二极管)---伏安特性(a)符号(b)伏安稳压二极管---稳压二极管主要参数(1)稳定电压VZ(2)动态电阻rZ

在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。rZ

=VZ/IZ(3)最大耗散功率

PZM(4)最大稳定工作电流

IZmax

和最小稳定工作电流

IZmin稳压二极管---稳压二极管主要参数(1)稳定电压VZ(2)53稳压二极管---稳压电路分析正常稳压时VO=VZ#

稳压条件是什么？IZmin

≤IZ≤IZmax#不加R可以吗？#上述电路VI为正弦波，且幅值大于VZ

，VO的波形是怎样的？稳压二极管---稳压电路分析正常稳压时VO=VZ#54uoiZDZRiLiuiRL已知稳压管的技术参数:解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为Izmax。求：电阻R和输入电压ui的正常值。——方程1要求当输入电压由正常值发生20%波动时，负载电压不变。稳压二极管电路分析举例（1）uoiZDZRiLiuiRL已知稳压管的技术参数:解：令输入55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：稳压二极管电路分析举例（2）令输入电压降到下限时，流过稳压管的电流为Izmin。——方56稳压二极管电路分析举例（3）例：图中的稳压管的稳定电压值分别是7V和13V，求输出电压，采用恒压降模型RS

uo40V2KRS

uo40V2KRS

uo40V2KRS

uo40V2KRS

uo3V2KRS

uo40V2K稳压二极管电路分析举例（3）例：图中的稳压管的稳定电压值分别57熟悉二极管的外特性及主要参数。正确理解PN结的形成及单向导电性掌握二极管的理想模型和恒压降模型方程。熟悉稳压管的外特性及主要参数。掌握稳压管电路的原理以及限流电阻的计算。本章基本要求熟悉二极管的外特性及主要参数。正确理解PN结的形成及单向导电58电子技术第二章

结束模拟电路部分电子技术第二章模拟电路部分59电子技术

第二章

半导体二极管模拟电路部分电子技术第二章模拟电路部分60第二章半导体二极管及其基本电路§2.1半导体的基本知识§2.2PN结的形成及特性§2.3半导体二极管§2.4二极管基本电路及其分析方法§2.5特殊二极管第二章半导体二极管及其基本电路§2.1半导体的基本知识§61半导体的基本知识（1）

自然界的物体根据其导电能力(电阻率)的不同，可划分为导体、绝缘体和半导体。半导体Semiconductor半导体的特性1）当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。2）往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。半导体的基本知识（1）自然界的物体根据其导电能力(半导体二极管及其基本电路课件63半导体二极管及其基本电路课件64共价键共用电子对+4+4+4+4+4表示除去价电子后的原子形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。半导体的基本知识（4）共价键共+4+4+4+4+4表示除去价电子后的原子形成共价键65共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此半导体中的自由电子极少，所以半导体在常温下几乎不导电。共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。+4+4+4+4半导体的基本知识（5）共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下66本征半导体（1）本征半导体(IntrinsicSemiconductors)完全纯净的(纯度达到99.9999999%)

、结构完整的半导体晶体。本征半导体的导电机理在绝对0（T=0K）和没有外界激发时,价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电能力为0，相当于绝缘体。在常温下，由于热激发（本征激发），使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。本征半导体（1）本征半导体(IntrinsicSemic67+4+4+4+4自由电子空穴束缚电子本征半导体中存在数量相等的自由电子和空穴。电子空穴对——由热激发而产生的自由电子和空穴对。本征半导体（2）+4+4+4+4自由电子空穴束缚电子本征半导体中存在数量相等68+4+4+4+4在其它力的作用下，空穴吸引附近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。本征半导体（3）+4+4+4+4在其它力的作用下，空穴吸引附近的电子来填补，69温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体中电流由两部分组成：

1.自由电子移动产生的电流。2.空穴移动产生的电流。本征半导体（4）温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温70杂质半导体（1）杂质半导体(ExtrinsicSemiconductors)

在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。N型半导体——掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。杂质半导体（1）杂质半导体(ExtrinsicSemic71杂质半导体（2）

N型半导体

因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。

在N型半导体中自由电子是多数载流子(多子），它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子（少子）,

由热激发形成。

提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子，因此五价杂质原子也称为施主杂质。电子空穴对电子杂质半导体（2）N型半导体因五价杂质原子中72正电荷量=施主原子+本征激发的空穴负电荷量=施主释放的电子+本征激发的电子电子空穴对（平衡）不能移动N型半导体整体呈电中性，电子是多数载流子正电荷量=施主原子+本征激发的空穴负电荷量=施主释放的电子+73杂质半导体（3）P型半导体

因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一个空穴。

在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂形成；自由电子是少数载流子，由热激发形成。

空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质因而也称为受主杂质。空穴电子空穴对杂质半导体（3）P型半导体因三价杂质原子在与74负电荷量=受主原子+本征激发的电子正电荷量=硅失电子释放的空穴+本征激发的空穴电子空穴对（平衡）不能移动P型半导体整体呈电中性，空穴是多数载流子负电荷量=受主原子+本征激发的电子正电荷量=硅失电子释放的空75PN结的形成

在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程:因浓度差空间电荷区形成内电场

内电场促使少子漂移

内电场阻止多子扩散

多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡，PN结形成。多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区

P区N区空间电荷区内电场PN结的形成在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下1.空间电荷区中没有载流子。2.空间电荷区中内电场阻碍P区中的空穴.N区中的电子（都是多子）向对方运动（扩散运动）。3.P区中的电子和N区中的空穴（都是少子）数量有限，因此由它们的运动（漂移运动）形成的电流很小。注意:PN结的特性1.空间电荷区中没有载流子。2.空间电荷区中内电场阻碍P区77PN结的性质—PN结的单向导电性（1）当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏(ForwardBias)PN结加正向电压时（Forward-BasedPNJunction)特点：低电阻大的正向扩散电流

PN结的伏安特性PN结加正向电压时的导电情况外电场PN结的性质—PN结的单向导电性（1）当外加电压使P78PN结的性质--PN结的单向导电性（2）PN结的伏安特性

当外加电压使PN结中P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压，简称反偏(ReverseBais)。

PN结加反向电压时(Reverse-BasedPNJunction)特点：高电阻很小的反向漂移电流PN结加反向电压时的导电情况外电场PN结的性质--PN结的单向导电性（2）PN结的伏安特性79PN结的性质——PN结的单向导电性（3）

PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；

PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。

由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。PN结的性质——PN结的单向导电性（3）PN结加正80PN结的的电容效应（1）PN结具有一定的电容效应，它由两方面的因素决定。

一是势垒电容CB

(反偏)二是扩散电容CD(正偏)PN结的的电容效应（1）PN结具有一定的电容效应，它由两方面81

(1)势垒电容CB

势垒电容是由空间电荷区的离子薄层形成的。当外加电压使PN结上压降发生变化时，离子薄层的厚度也相应地随之改变，这相当PN结中存储的电荷量也随之变化，犹如电容的充放电。(1)势垒电容CB势垒电容是由空间82

扩散电容是由多子扩散后，在PN结的另一侧面积累而形成的。因PN结正偏时，由N区扩散到P区的电子，与外电源提供的空穴相复合，形成正向电流。刚扩散过来的电子就堆积在P区内紧靠PN结的附近，形成一定的多子浓度梯度分布曲线。(2)扩散电容CD反之，由P区扩散到N区的空穴，在N区内也形成类似的浓度梯度分布曲线。扩散电容是由多子扩散后，在PN结的另一侧面积83

当外加正向电压不同时，扩散电流即外电路电流的大小也就不同。所以PN结两侧堆积的多子的浓度梯度分布也不同，这就相当电容的充放电过程。势垒电容和扩散电容均是非线性电容。当外加正向电压84半导体二极管(Diode)结构（1）

在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大类。(1)

点接触型二极管

PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。(a)点接触型

二极管的结构示意图半导体二极管(Diode)结构（1）在PN半导体二极管结构（2）(3)

平面型二极管往往用于集成电路制造艺中。PN结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。(2)

面接触型二极管

PN结面积大，用于工频大电流整流电路。(4)

二极管的代表符号半导体二极管结构（2）(3)平面型二极管86半导体二极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：半导体二极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：87半导体二极管图片（1）半导体二极管图片（1）88半导体二极管图片（2）半导体二极管图片（2）89半导体二极管图片（3）半导体二极管图片（3）90二极管的伏安特性（1）其中：PN结的伏安特性IS

——反向饱和电流VT——温度的电压当量且在常温下（T=300K）二极管的伏安特性曲线可用下式表示Current-VoltageRelationship二极管的伏安特性（1）其中：PN结的伏安特性IS——反向饱二极管的伏安特性（2）

当PN结的反向电压增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，此现象称为PN结的反向击穿。热击穿——不可逆

雪崩击穿

齐纳击穿

电击穿——可逆二极管的伏安特性（2）当PN结的反向电压增加92二极管的伏安特性（3）硅二极管2CP10的V-I特性锗二极管2AP15的V-I特性正向特性反向特性反向击穿特性实际二极管器件的几个典型值：死区电压：硅管0.5V左右、锗管0.2V左右导通压降：硅管0.7V左右、锗管0.3V左右反向饱和电流：硅管几十uA、锗管几百uA二极管的伏安特性（3）硅二极管2CP10的V-I特性锗二极二极管的主要参数(1)最大整流电流IF(2)最大反向工作电压VRM(3)反向饱和电流IRIFVRMIR以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。下面介绍两个交流参数。二极管的主要参数(1)最大整流电流IF(2)最大反向工作（4）微变电阻rDiDuDIDUDQiDuDrD是二极管特性曲线上工作点Q附近电压的变化与电流的变化之比：显然，rD是对Q附近的微小变化区域内的电阻。（4）微变电阻rDiDuDIDUDQiDuDrD是95PN结高频小信号时的等效电路：势垒电容和扩散电容的综合效应rdPN结高频小信号时的等效电路：势垒电容和扩散电容的综合效应r96二极管的模型

1.理想模型3.折线模型

2.恒压降模型特点：死区电压=0正向导通压降=0反向饱和电流=0特点：正向导通压降

=死区电压

=0.7V或0.3V反向饱和电流=0特点：正向导通压降

=死区电压

=0.5V或0.2V反向饱和电流=0二极管的模型1.理想模型3.折线模型2.恒压降模型97二极管电路分析举例（1）含二极管电路的分析方法确定二极管的工作状态

根据工作状态用不同的模型代替二极管在等效后的线性电路中作相应的分析若二极管工作在截止状态则可等效为断开的开关若二极管工作在导通状态则可等效为导通的开关UONID或电压为UON的电压源二极管电路分析举例（1）含二极管电路的分析方法确定二极管的工二极管电路分析举例（2）如何判断二极管的工作状态？步骤1、假设二极管截止，即将二极管断开。2、计算二极管两端的电压

UD=V阳-V阴3、判断：若

UD>0，则二极管工作于导通状态

若

UD<0，则二极管工作于截止状态二极管电路分析举例（2）如何判断二极管的工作状态？步骤1、假99二极管电路分析举例（3）例1：图示电路中，分析当UA与UB分别为0与3V的不同组合时，二极管D1、D2的状态，并求U0的值。解：（1）当UA=UB=0时设D1、D2截止，则等效电路为UD1UD2D1D2U0R5VUAUBD1D2U0R5V由电路，有UD1=0-（-5）=5>0UD2=0-（-5）=5>0则D1、D2处于导通状态，电路可等效为所以，U0=0D1D2U0R5V二极管电路分析举例（3）例1：图示电路中，分析当UA与UB分二极管电路分析举例（4）（2）当UA=UB=3V时设D1、D2截止，则等效电路为由电路，有UD1=3-（-5）=8>0UD2=3-（-5）=8>0则D1、D2处于导通状态，电路可等效为所以，U0=3VUD1UD2D1D2U0R5V3V3VD1D2U0R5V3V3V二极管电路分析举例（4）（2）当UA=UB=3V时设D1、D101二极管电路分析举例（5）（3）当UA=3V，UB=0时设D1、D2截止，则等效电路为由电路，有UD1=3-（-5）=8>0UD2=0-（-5）=5>0UD1UD2D1D2U0R5V3VD1D2U0R5V3V出现矛盾！即D1、D2不可能同时导通！！规定：承受正偏压大的二极管优先导通。二极管电路分析举例（5）（3）当UA=3V，UB=0时设D1102二极管电路分析举例（6）则D2处于截止状态，最终电路如上图所示：所以，U0=3VD1D2U0R5V3V则等效电路为：由电路，有UD2=0-3=-3<0二极管电路分析举例（6）则D2处于截止状态，最终电路如上图所103（4）当UA=0，UB=3V时所以，U0=3V同理可得：D1截止，D2导通。D1D2U0R5V3V二极管电路分析举例（7）试一试P973.4.5（4）当UA=0，UB=3V时所以，U0=3V同理可得：D11041.二极管整流电路(理想模型）二极管基本应用电路举例试一试P973.4.11.二极管整流电路(理想模型）二极管基本应用电路举例试一试105

限幅电路的传输特性2.二极管限幅电路（恒压源模型）二极管基本应用电路