2022-2023学年高二物理竞赛课件：二极管基本应用电路及其分析方法

二极管基本应用电路及其分析方法 2 二极管基本应用电路及其分析方法 一、二极管的模型分析法 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 第二章 半导体二极管及其基本电路 3 1. PN结具有单向导电性。 2. 加正向电压PN结导通 较大的正向电流； 结电阻很低。 3. 加反向电压PN 结截止 很小的反向电流漂移；结电阻很高。 * 结论： 第二章 半导体二极管及其基本电路 4 PN结的伏安特性 IS ——反向饱和电流 VT ——温度的电压当量 在常温下（T=300K） PN伏安特性的方程 平坦 陡峭 正向： 反向： 近似 非线性 第二章 半导体二极管及其基本电路 5 三、PN结的反向击穿 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； VBR：反向击穿电压 第二章 半导体二极管及其基本电路 6 四、 PN结的电容效应 (1) 势垒电容CB 势垒电容示意图 扩散电容示意图 (2) 扩散电容CD 第二章 半导体二极管及其基本电路 7 §2.3 半导体二极管 一、半导体二极管的结构 在PN结上加引线和封装，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类。 第二章 半导体二极管及其基本电路 8 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。 第二章 半导体二极管及其基本电路 9 面接触型二极管 PN结面积大，用于工频大电流整流电路。 第二章 半导体二极管及其基本电路 10 平面型二极管 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。 第二章 半导体二极管及其基本电路 11 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 二、二极管的伏安特性 第二章 半导体二极管及其基本电路 12 (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 三、二极管的参数 第二章 半导体二极管及其基本电路 iD/mA 1.0 0.5 –0.5 –1.0 0.5 0 1.0 D/V iD/mA 1.0 0.5 iD=–IS –0.5 –1.0 0.5 0 1.0 D/V iD O VBR D 阳极a k阴极 (d) 代表符号 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 $