模电之半导体基础篇3(半导体二极管、二极管应用)

2023-05-16

文章目录

        • 半导体二极管
        • 二极管的应用

半导体二极管

1、二极管的结构与类型

  • PN结+引线+管壳=二极管
  • 按材料分为:硅二极管、锗二极管
  • 按结构分为:点接触型、面接触型、平面型(集成电路中)

2、伏安特性
1)PN结的伏安方程
11

2)二极管的伏安特性
22

3、正向特性与反向特性

  • 正向特性:有死区(电流约等于0的区域)
    硅管死区电压为0.5V,锗管死区电压为0.1V

  • 反向特性
    33
    1)硅管Is小于0.1微安,锗管几十到几百微安
    44
    2)反向电流急剧增大,二极管发生击穿

4、二极管的击穿
击穿分为可逆的电击穿(降低反向电压,二极管仍能正常工作)、不可逆的热击穿(PN结被烧坏,一旦击穿二极管就损坏了)

  • 齐纳击穿条件:半导体的掺杂浓度较高、空间电荷层有较强的电场
  • 击穿的机理:电场将PN结中的价电子从共价键中激发出来
  • 击穿特点:击穿电压低于4V、击穿电压具有负的温度系数
  • 雪崩击穿条件:半导体的掺杂浓度较低、空间电荷区中有较强的电场
  • 击穿的机理:电场使PN结中的少子“碰撞电离”共价键中的价电子
  • 击穿特点:击穿电压高于6V、击穿电压有正的温度系数

5、温度对伏安特性的影响
当温度上升时,死区电压、正向管压降降低,即温度每升高1度,管压降将低(2~2.5)mV
温度升高,反向饱和电流增大,即平均温度每升高10度,反向饱和电流增大1倍

6、二极管的主要参数
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I(F):最大整流电流(最大正向平均电流)
U(RM):一最高反向工作电压,为U(BR)的(1/2-2/3)
I®反向电流(越小单向导电性越好)
f(M)一最高工作频率(超过时单向导电性变差)

7、影响工作频率的原因——PN结的电容效应
低频时,因电容很小,容抗大,对PN结的影响很小
高频时,因电容大,容抗小,使电容分流,导致单向导电性变差
结面积小的结电容小,工作频率高

8、半导体器件的型号及二极管的选择
1)中国半导体器件型号的命名:
66
2)日本半导体器件命名:
77

3)美国半导体器件命名:
88

9、半导体二极管的模型

  • 理想二极管模型:
  • 99
  • 二极管的恒压降模型:
    1010

二极管的应用

1、通常采用理想模型或恒压降模型来分析二极管
1)断开二极管,分析电路断开点的开路电压
2)判断:如果该电压能使二极管正偏,且大于二级挂你的死区电压,二极管导通;否则二极管截止
3)如果电路中有多个二极管(共阳极或共阴极,连接),利用方法1、2分别判断各个二极管两端的开路电压,开路
电压高的二极管优先导通;当此二极管导通后,再根据电路的约束条件,判断另一-个二极管的工作状态。

2、多个二极管共阴极或共阳极连接时的分析方法
1)在电路中选择一个适当的参考点
2)断开二极管,分析电路中各二极管的阳极和阴极电位
3)判断各二极菅是否满足导通条件
4)在满足导通条件~下,(共阳极连接时)比较阴极电位,电位最低者优先导通,其他二极管则截止。(共阴极连接时)比较阳极电位,电位最高者优先导通,其他二极管截止。此后并用模型替代电路中的二极管。

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