模拟电子技术基础__课件_04-2讲义(二极管).ppt

1、4.2半导体二极管，由PN结加引出线和管壳组成。根据使用的半导体材料，它可以分为锗管和硅管。2.根据其不同用途，它可分为检测二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管等。3.根据管芯结构，可以分为点接触二极管、面接触二极管和平面二极管。1.二极管的分类、分类、型号和参数(细化)，1。分类：(1)硅管和锗管按材料分类；(2)点接触型(低电流、高频应用)和面接触型(高电流、用于整流)，按PN结面积划分；(3)使用：如图所示。整流二极管：利用单向传导将交流电转换成直流电的二极管。齐纳二极管：利用反向击穿特性来稳定电压的二极管。发光二极管：利用磷化镓将电能转化为光能的二极管。光电二极管：将光信号转换成

2、电信号的二极管。变容二极管：一种利用反向偏置来改变PN结电容的二极管。两种型号的例子如下：整流二极管2CZ82B齐纳二极管2CW50变容二极管2AC1等。大PN结面积，用于工频大电流整流电路。PN结面积小，结电容小，用于高频和小电流电路。常用于集成电路制造过程。如果结面积大，则用于大功率整流。如果结面积小，则用于高频、脉冲和开关电路。二极管的符号、二极管的伏安特性和半导体二极管的伏安特性曲线如图所示。第一象限是正向伏安特性曲线，第三象限是反向伏安特性曲线。根据理论推导，当V0处于正向特性区域时，二极管的伏安特性曲线可以用以下公式表示，即正向特性。正向区域分为两个部分：当0VVD(开)时，正向电

3、流为零，而VD(开)称为导通电压。当VVon发生时，正向电流开始出现并呈指数增长。对于硅二极管，von=0.5V；对于锗二极管，von=0.1V。当V0在反向特性区域时，反向特性。反向区域is也分为两个区域：当VBRV0时，反向电流很小，基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称为反向饱和电流IS。当VVBR时，反向电流急剧增加，VBR称为反向击穿电压。这种特性也称为反向击穿特性。当温度升高时，由于少数载流子的增加，反向电流急剧增加。二极管参数、最大整流电流(IF)和反向击穿电压(VBR)，由于电流通过PN结，管发热，电流达到一定程度，管因过热而烧坏。最大反向工作电压VRM是指管道长时间

4、运行时允许通过的最大正向平均电流。指管道反向故障时的电压。在实际操作中，最大反向工作电压VRM通常仅计算为反向击穿电压VBR的一半。正向压降VF，在规定的正向电流下，二极管的直流压降。小电流硅二极管的正向压降约为0.6V0.8V在中等电流水平。锗二极管约为0.1v和0.3v.最高工作频率fM，二极管工作的上限频率，超过这个频率，结电容将发挥作用，二极管将不能很好地反映单边电导率。反向电流指管道破裂前的反向电流。该值越小，管道的单向传导率越好。因为反向电流与温度有关，所以使用二极管时要注意温度的影响。第四，二极管等效电路，理想模型，当电源电压远大于二极管压降时，可以认为：当施加正向偏置时，二极管

5、管压降为零伏；当反向偏置时，认为其电阻是无限的，其电流为零。二极管是一种非线性器件。为了便于分析，由线性元件组成的电路通常用于在某些条件下近似二极管。这条电路成为e例如，硅二极管的基本电路如图所示，VDD=10V，并应用恒定电压降模型来求解电路的VD和ID。VD=0.7V，ID=(VDD-VD) R=(10-0.7) V10K=0.93毫安，折线模型，为了更真实地描述二极管的伏安特性，在恒压降模型的基础上做了一些修改，即二极管的管压降不是恒定的，而是随着流经二极管的电流的增加而增加，所以电池的电压就是阈值电压Von，它的电阻是，例如， 硅二极管的基本电路如图所示，VDD=10V，电路的VD和I

6、D用虚线模型求解。解，rd=(V-vth)/I=(0.7-0.5)V/1ma=0.2k，id=(vdd-vth)(r rd)=(10-0.5)V(100.2)k=0.931ma，VD=vdd-IDR如果二极管在小范围的V-I特性下工作，则V-I特性可视为一条直线，其斜率的倒数为微可变电阻rd。在二极管的简单测试中，万用表检测二极管，红色和黑色探针分别连接到二极管的两端。当测得的电阻较小时，黑色探头的接触位置为正，红色探头的接触位置为负。1、区分正极性和负极性，并用万用表检测二极管，如图所示。2、区分好坏，用万用表检测二极管，用万用表测试条件：电阻1k。(3)如果正向电阻约为几千欧姆，反向电阻非

7、常大，二极管正常。(2)如果正向和反向电阻非常大，二极管开路。(1)如果正向和反向电阻都为零，则二极管短路；限幅电路：用于在预设的电平范围内选择性地传输部分信号。如图所示的限制器电路，R=1K，VREF=3V。当Ui=6sint(V)时，相应输出电压UO的波形通过使用恒定电压降模型绘制。二极管的恒定电压降为0.7V，解决方案，当用户界面为Ui3.7V时，D打开，UO=0.73=3.7V。二极管应用示例，2。开关电路：二极管的单向导通用于接通或断开电路，广泛用于数字电路。如图所示，当Ui1和Ui2为0V或5V时，找出Ui1和Ui2不同组合下的输出电压Uo值。二极管是理想的选择。关、关、关、开、开

8、、开、开、0、5、5、3。整流电路：将交流电压转换成脉动DC电压。例：单相桥式整流电路如图所示，电源US为正弦电压，尽量画出负载RL两端的电压波形，让二极管成为理想的。解决方案，当ui0v、D2、D3打开时，uo=ui，当Ui0V、D4、D1打开时，UO=-Ui，工程应用，发光二极管和光电二极管的检测，发光二极管的检测方法基本上与普通二极管相似，但由于发光二极管的正向导通电压一般在1.5 V以上，所以需要使用10k电阻块的万用表进行检测，正向电阻小于50 k，反向电阻大于2000。因为在光电二极管工作时应该施加反向电压，所以在有光或没有光的情况下应该观察反向电阻的变化。用电阻1k块万用表，有光

9、时，反向电阻小，没有光时，反向电阻很正常，没有光时，电阻差很小，说明光电二极管的质量不好。1.2晶体二极管整流电路，1.2.1单相半波整流电路，1.2.2单相桥式整流电路，1.2晶体二极管整流电路，整流：将交流电转变为直流电的过程。整流原理：二极管的单向导通特性，二极管的单相整流电路：将单相交流电转换成直流电的电路。1.2.1单相半波整流电路，1路如图(a)，v:整流二极管，将交流电变为脉动直流电；t:电力变压器，将v1转换为整流电路所需的电压v2。2.工作原理，假设v2为正弦波，波形如上一页图(b)所示。(1)在v2的正半周，a点的电位高于b点的电位，二极管v被正偏置导通，然后vlv2(2)

10、在2)v2的负半周期中，点A处的电势低于点B处的电势，并且二极管V被反转并关断，然后v1=0。从波形可以看出，负载只有ha因为该电路只使用v2的一半波形，所以称为半波整流电路。3负载和整流二极管上的电压和电流，(1)负载电压VL=0.45v2 (1.2.1)，(2)负载电流IL (1.2.2)，(3)二极管正向电流IV和负载电流IZ (1.2.3)，(4)二极管反向峰值电压VRM (1.1) (2)二极管允许的最大整流电流应大于流经二极管的实际工作电流。电路缺点：功率利用率低，纹波分量大。解决方案：全波整流。1.2.2单相桥式整流电路，如图1所示，V1 V4为整流二极管，电路为桥式结构。(2)

11、如图(B)所示，当点A的电位低于点B的电位时，V2和V4接通(V1和V3断开)，i2从顶部到底部流过负载R1。(1)当V2为正半周时，如图(a)所示，当a点的电位高于b点的电位时，V1和V3导通(v2和V4截止)，i1从上到下流过负载rl；从波形图中可以看出，在v2的第一个周期中，两组整流二极管产生的单向电流i1和i2交替导通，形成i1。因此，负载获得全波脉动DC电压V1。桥式整流电路的工作波形图，负载和整流二极管的电压和电流，(1)负载电压VL (1.2.9)，(2)负载电流i1(1.2.10)，(3)二极管的平均电流iv (1.2.11)，(4)反向峰值电压VRM (1.1)例1 . 2

12、. 1中四桥型稳流电路的简图有一个DC负载，要求DC电压VL=60 V，DC电流i1=4a。如果使用桥式整流电路，则选择整流二极管，解，因为VL=0.9V2，所以，流经二极管的平均电流，二极管的反向峰值电压，查阅晶体管手册，可以选择4个整流二极管2cz12a (3a/100 V)，整流电流为3安培，额定反向工作电压为100伏。半桥和全桥整流电抗器以及整流元件组件称为整流电抗器。常见的有：(1)半桥：2CQ型，如图(a)所示；(2)全桥：QL型，如图(b)所示。优点：电路简单可靠。特种二极管，调压器，调压器也叫齐纳二极管，是一种用特殊技术制造的半导体二极管。它的符号如图所示。1.稳压器的伏安特性。稳压器的杂质浓度相对较大，空间电荷区的电荷密度也较大，而且区域也很窄，容易形成强电场(强电场容易引起齐纳击穿)。当反向电压增加到一定值时，VZ将产生反向击穿，反向电流将急剧增加。只要控制反向电流不超过一定值，管道就不会损坏。2.稳压器的主要参数，即稳定电压VZ，是指稳压器在指定电流下的反向击穿电压。稳压器的稳定电压低至3V，高至300V，直流电压约为0.6V，稳定电流IZ(Izmin Izmax)，指稳压器工作在稳定电压状态时的参考电流。当电流低于Izmin时，稳压效果变差，甚至完全不稳定；只要不超过稳压管的额定功率，电流越大，稳压效果越好。额定功耗