模电基础(2)半导体二极管

2023-11-17

1.二极管的组成

二极管:将PN结封装起来,引出两个电极就构成了半导体二极管。

二极管的常见结构包括:点接触型(图a),面接触型(图b),平面型(图c)。
在这里插入图片描述
点接触型,结面积小,不可通过较大的电流,结电容小,工作频率高。面接触型的结面积变大,所允许的电流较大,最高工作频率较低。平面型的结面积可大可小(平面型时候采用扩散法制作成的)。

2.二极管的伏安特性及电流方程

二极管是由PN结组成的,故二极管也有单向导电性。

但二极管存在半导体体电阻和引线电阻,所以当外加正向电压时,在电流相同的情况下,二极管的端电压大于PN结上的压降。(在近似分析时,仍然用PN结的电流方程是来描述二极管的伏安特性)
表达式为:在这里插入图片描述
二极管伏安特性的图像为:
在这里插入图片描述
分析温度对二极管伏安特性的影响:
在这里插入图片描述
T(℃)↑→正向特性左移,反向特性下移

3.二极管的等效电路

折线化得到的等效电路:
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微变等效电路:当二极管在静态基础上有一动态信号作用时,则可将二极管等效为一个电阻,称为动态电阻,也就是微变等效电阻。
在这里插入图片描述
电源可以分解为直流电压源+交流电流源的组合。

4.稳压二极管

稳压二极管:由一个PN结组成,反向击穿后在一定的电流范围内端电压基本不变,为稳定电压。

稳压管的伏安特性与普通二极管相类似。只要控制反向电流不超过一定值,管子就不会因过热而损坏。
在这里插入图片描述
可通过调节掺杂浓度,来改变稳压电压。

5.其他类型二极管

  • 发光二极管:也具有单向导电性,其开启电压比普通二极管大。
  • 光电二极管是远红外线接收管,是一种光能与电能进行转换的器件。PN结型光电二极管利用PN结的光敏特性,将其接收的光的变化转换成电流的变化。但光电二极管的光电流较小,所以当将其用于测量及控制等电路中时,需要首先进行放大和处理。
  • 变容二极管:利用PN结势垒电容制成的。
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