模拟电路：第一章 集成电路元、器件基础2

1.2.3PN结的反向击穿特性与高稳定性埋层齐纳稳压管1/29/20231北京航空航天大学202教研室

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VImin～VImax变化时，要使DZ正常工作，则限流

电阻R必须满足下列关系：①在VImax和Ilmin时，IZ应不超过最大允许电流Izmax：②在VImin和Ilmax时，IZ应不低于最小允许电流Izmin：1/29/20232北京航空航天大学202教研室稳压二极管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。1/29/20233北京航空航天大学202教研室齐纳击穿与雪崩击穿：齐纳击穿：掺杂浓度很高（例如ND=NA=1018/cm3）的PN结

很薄，例如宽度只有0.04μm，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)。1/29/20234北京航空航天大学202教研室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1/29/20235北京航空航天大学202教研室（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。1/29/20236北京航空航天大学202教研室1.2.4PN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=CT＋CD1.2.4.1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1/29/20237北京航空航天大学202教研室突变结CT与反偏电压的关系式：(n=0.5)式中：CT(0)表示vD=0时的势垒电容。

Vφ表示接触电位差1/29/20238北京航空航天大学202教研室1.2.4.2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：τ表示非

平衡载流子的平

均寿命。1/29/20239北京航空航天大学202教研室1.2.5PN结的温度特性1.PN结正向电压的温度系数αvD保持二极管正向电流不变，温度变化1℃所引起的vD

变化

αvD≈-(1.9～2.5)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）要比硅管大3～6个数量级1/29/202310北京航空航天大学202教研室1.2.6二极管的主要常数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。1/29/202311北京航空航天大学202教研室4.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。势垒电容和扩散电容的综合效应rd1/29/202312北京航空航天大学202教研室实际二极管的照片1：1/29/202313北京航空航天大学202教研室实际二极管的照片2：1/29/202314北京航空航天大学202教研室实际二极管的照片3：1/29/202315北京航空航天大学202教研室RLuiuouiuott二极管的应用举例1：二极管半波整流1/29/202316北京航空航天大学202教研室二极管的应用举例2：tttuiuRuoRRLuiuRuo1/29/202317北京航空航天大学202教研室负载电阻：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Izmax

。求：电阻R和输入电压ui

的正常值。——方程1uoiZDZRiLiuiRL1/29/202318北京航空航天大学202教研室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：1/29/202319北京航空航天大学202教研室随堂小测试（5min）PN结的形成？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。1/29/202320北京航空航天大学202教研室PN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）漂移-（内建电场作用）动态