2022-2023学年高二物理竞赛课件：半导体二极管的伏安特性

半导体二极管的伏安特性 (1) 点接触型二极管 PN结面积小，结电容小，用于高频电路。 (a)点接触型 二极管的结构示意图 半导体二极管的伏安特性 一、基本结构 分类 继续 二、伏安特性 U I 开启电压 硅管0.5V,锗管0.1V。 反向击穿电压UBR 加到二极管两端的电压与流过二极管的电流的关系曲线──二极管的伏安特性曲线 导通压降: 硅管0.6~0.8V,锗管0.2~0.3V。 继续 二、伏安特性 U I 特征 1、 二极管的伏安特性曲线都是从坐标原点开始的。 2、正向偏置电压需要达到一定的数值电流才开始显著上升，这个电压称为门限电压或接通电压UON 。 UON≈ 0.5v 硅管 0.1v 锗管 锗管的UON是硅管的约四~五分之一，这是硅管与锗管的明显区别之一。 继续 二、伏安特性 特征 3、 二极管正常工作时，其正向压降为： 0.6～0.8V 硅管（一般：0.7V） 0.1～0.3V 锗管 4、电流与电压的关系是非线性的 5、加反向电压时，最初随着反向电压的增加电流增加。到一定值以后反向电流几乎不随电压的增加而增加。这时的电流──反向饱和电流（IS），它主要与环境温度有关（T↑→IS↑） U I IS 继续 特征 6、反向电压继续增加到一定值以后，反向电流开始剧烈增加。这时二管被击穿。 雪崩击穿──通常发生在耗尽层的宽度较大的情况下。 齐纳击穿──通常发生在耗尽层的宽度很小的情况下。(了解) U I － － － + + + P N － － － + + + 继续 二、伏安特性 特征 7、温度对二极管特性的影响 二极管的特性对温度很敏感 T↑→正向特性曲线左移，反向特性曲线下移。 U正=-2~2.5mV/℃ IR=1倍/10℃ U I 继续 其中 IS ——反向饱和电流 UT ——温度的电压当量 且在常温下（T=300K） 三、伏安公式 U I 当二极管反偏时：U＜＜-26mv时 I≈IS（反向饱和电流） 当二极管零偏时：U=0 I=0 当二极管正偏时：U＞＞26mv时 继续 二极管的模型及近似分析计算 例： I R 10V E 1kΩ D—非线性器件 i u R—线性器件 继续 二极管的模型 D U 串联电压源模型 U D 二极管的导通压降。硅管 0.7V；锗管 0.3V。 理想二极管模型 正偏 反偏 导通压降 二极管的V—A特性 继续 例：二极管构成的限幅电路如图所示，R＝1kΩ，UREF=2V，输入信号为ui。 (1)若 ui为4V的直流信号，分别采用理想二极管模型、理想二极管串联电压源模型计算电流I和输出电压uo 解：（1）采用理想模型分析。 采用理想二极管串联电压源模型分析。 继续 （2）如果ui为幅度±4V的交流三角波，波形如图（b）所示，分别采用理想二极管模型和理想二极管串联电压源模型分析电路并画出相应的输出电压波形。 解：①采用理想二极管 模型分析。波形如图所示。 0 -4V 4V ui t 2V 2V uo t 继续 $