2022-2023学年高二物理竞赛课件：半导体二极管

半导体二极管 2 半导体二极管 1. 半导体二极管的结构 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。 北华航天工业学院 3 半导体二极管 1. 半导体二极管的结构 面接触型二极管 PN结面积大，用于工频大电流整流电路。 北华航天工业学院 4 用于集成电路制造工艺中。PN 结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。 半导体二极管 1. 半导体二极管的结构 平面型二极管 北华航天工业学院 5 3、PN结方程（近似） 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 1、死区电压（门坎电压） Vth = 0.5V（硅）； Vth = 0.1V（锗） 2、反向饱和电流 硅：0.1A；锗：10A 半导体二极管 2. 二极管的伏安特性 北华航天工业学院 6 (1) 最大整流电流IF (2) 反向击穿电压VBR和 最大反向工作电压VRM (3) 反向饱和电流IS (4) 正向压降VF (5) 极间电容CB和CD 硅二极管2CP10的V-I 特性 半导体二极管 3. 二极管的参数 北华航天工业学院 7 半导体的基础知识 PN结的形成及特性 半导体二极管 二极管基本电路及其分析方法 特殊二极管 主要内容 北华航天工业学院 8 理想模型 恒压降模型 （硅） VD = 0.7V （锗） VD = 0.2V 适用于电源电压远远大于二极管管压的场合 适用于二极管电流iD约等于或大于1mA时的场合 极管基本应用电路及其分析方法 1. 二极管的模型分析方法 北华航天工业学院 9 折线模型 （硅） Vth = 0.5V （锗） Vth = 0.1V 小信号模型 北华航天工业学院 10 理想模型 （R=10k） （a）VDD=10V 时 恒压模型 （硅二极管典型值） 折线模型 （硅二极管典型值） 设 2. 应用模型法分析二极管应用电路 二极管的静态工作情况分析 北华航天工业学院 11 理想模型 （R=10k） （b）VDD=1V 时 恒压模型 （硅二极管典型值） 折线模型 （硅二极管典型值） 设 北华航天工业学院 12 限幅电路（例2.4.2） 北华航天工业学院 P型支持衬底 N P 阳极引线 阴极引线 iD/mA 0 0.2 D/v 0.4 0.6 0.8 (10 (20 (30 (40 5 10 15 20 (10 (20 (30 (40 iD/A 死区 vth vBR iD/mA 0 0.2 D/v 0.4 0.6 ① (20 (40 ② (60 5 10 15 20 (10 (20 (30 (40 iD/A ③ vth vBR iD/mA 0 0.2 D/v 0.4 0.6 0.8 (10 (20 (30 (40 5 10 15 20 (10 (20 (30 (40 iD/A 死区 vth vBR VDD iD D ( + VDD iD D ( + VD VDD iD D ( + rD Vth VDD iD D ( + VDD iD D ( + VD VDD iD D ( + rD Vth R + ( I VREF Vth + ( O rd O/V        t       O/V t   斜率 斜率0.17 rD rD+R VREF+Vth=3.5 V I/V (c) (d) R + ( I VR