第六章

二極管及整流電路《電工電子技術基礎》二極管及整流電路半導體的基本知識PN結的形成及特性PN結的形成及特性特殊二極管半導體電子管電子管功放膽機半導體20世紀40年代末，科學家發(fā)現(xiàn)了半導體（Semiconductor）晶體對電信號的放大作用，從而改變了電子管在電子技術領域一統(tǒng)天下的局面，使電子技術步入了輝煌的半導體時代。半導體器件具有體積小、重量輕、低功耗、壽命長、轉(zhuǎn)換效率高等電子管不具備的優(yōu)點。隨著半導體器件和集成電路在現(xiàn)代電子技術中的廣泛應用，各種電子設備在微型化、可靠性等方面得到極大提高。我們使用的計算機、手機、LED電視、智能手表以及直流充電器等都是半導體器件和集成電路應用的成果。半導體晶體三極管i9CPU集成了220億個晶體管二極管和三極管是最基本的半導體器件，也是制作集成電路的基礎。PN結是構成二極管和三極管的基本單元結構。6.1半導體的基本知識《第六章二極管及整流電路》學習目標1.了解半導體材料的特性2.熟悉本征半導體、雜質(zhì)半導體6.1.1半導體材料半導體是導電能力介于導體和絕緣體之間的一類材料，常用的半導體材料有硅Si、鍺Ge、砷化鎵GaAs，還有其他半導體材料如硼B(yǎng)、磷P、銦In和銻Sb等。Si是半導體中應用最廣的材料，由于Si存世量大，設計與制造技術成熟，硅晶體管的價錢便宜，溫度穩(wěn)定性高，因而在電子元器件和集成電路的制造和應用中處于主導地位。為了使集成電路具有高效率、低能耗、高速度的性能，相繼發(fā)展了GaAs、InP等半導體單晶材料和SiC、GaN、ZnSe、金剛石等寬禁帶半導體材料以及SiGe/Si、SOI（SiliconOnInsulator）等新型硅基材料。6.1.2本征半導體完全純凈且結構完整的半導體晶體叫作本征半導體，它們都是四價元素，原子最外層軌道上具有4個電子，稱為價電子。物質(zhì)的物理、化學等性質(zhì)是由價電子數(shù)決定的，半導體的導電性質(zhì)也與價電子有關。+4現(xiàn)代半導體材料主要使用硅和鍺，其外層均有4個價電子，而原子核和除價電子外的內(nèi)層電子組成慣性核（相當于帶有4個單位正電荷，在圖中用代表慣性核）。6.1.2本征半導體制造半導體器件的硅和鍺是單晶材料，具有金剛石結構，其晶體共價鍵結構如圖1所示。它們的原子形成有序的排列，每個硅（鍺）原子的4個價電子與相鄰的4個硅（鍺）原子的各一個價電子分別結成共用電子對，形成穩(wěn)定的共價鍵，如圖2所示。圖1硅和鍺的晶體共價鍵結構圖2硅和鍺的晶格結構圖6.1.2本征半導體1.本征半導體中的兩種載流子——電子和空穴在絕對溫度0K時，本征半導體中沒有載流子，呈絕緣體特性。在室溫下，本征半導體中少數(shù)共價鍵中的電子因受熱而獲得能量，擺脫原子核的束縛，從共價鍵中掙脫出來，成為自由電子。失去價電子的硅或鍺原子在該共價鍵上留下了一個空位，因自由電子帶負電荷，可把其留下的空位看成帶正電荷的粒子，稱其為空穴。由于本征硅或鍺每產(chǎn)生一個自由電子必然會有一個空穴對應出現(xiàn)，即電子與空穴成對出現(xiàn)，所以稱為電子空穴對，如圖所示。6.1.2本征半導體2.本征半導體的熱敏特性和光敏特性本征半導體受熱或光照后其導電能力大大增強。當溫度升高或光照增強時，本征半導體內(nèi)的原子運動加劇，有較多的電子獲得能量成為自由電子，即電子空穴對增多，所以本征半導體中電子空穴對的數(shù)目與溫度和光照有密切關系。溫度越高（溫度每升高10℃左右，硅中的載流子濃度約增加一倍）、光照越好，本征半導體內(nèi)載流子數(shù)目越多，導電性越強，這就是本征半導體的熱敏特性和光敏特性。6.1.3雜質(zhì)半導體在本征半導體中摻入其他微量元素，可使其導電能力大大加強。例如，在硅本征半導體中摻入千萬分之幾的其他微量元素，它的導電能力就會增強數(shù)百萬倍，這就是本征半導體的摻雜特性。摻入的微量元素稱為雜質(zhì)，摻入雜質(zhì)后的本征半導體稱為雜質(zhì)半導體。因摻入雜質(zhì)的性質(zhì)不同，雜質(zhì)半導體可分為P（空穴）型半導體和N（電子）型半導體兩大類。P（空穴）型半導體N（電子）型半導體6.1.3雜質(zhì)半導體1.P型半導體P型半導體的共價鍵結構6.1.3雜質(zhì)半導體2.N型半導體

N型半導體的共價鍵結構感謝聆聽6.2PN結的形成及特性《第六章二極管及整流電路》PN結的形成及特性PN結是P型半導體與N型半導體交界面處形成的電學區(qū)域，是組成半導體器件的基本結構。學習目標1.熟悉PN結的形成2.掌握PN結的單向?qū)щ娦?.2.1PN結的形成用不同的摻雜工藝使同一半導體（如本征硅）一側(cè)形成P型半導體，而另一側(cè)形成N型半導體。此時，在它們的交界面處就出現(xiàn)了自由電子和空穴的濃度差別，如圖所示。濃度差使載流子發(fā)生擴散運動6.2.1PN結的形成P區(qū)的多子空穴濃度大大高于N區(qū)的少子空穴濃度，而N區(qū)的多子自由電子濃度大大高于P區(qū)的少子自由電子濃度，由于存在載流子的濃度差，載流子將從濃度較高的區(qū)域向濃度較低的區(qū)域擴散。P區(qū)的多子空穴向N區(qū)擴散，而N區(qū)的多子自由電子向P區(qū)擴散，由載流子擴散運動形成的電流叫擴散電流。當載流子通過兩種半導體的交界面后，在交界面附近的區(qū)域里，P區(qū)擴散到N區(qū)的空穴與N區(qū)的自由電子復合，N區(qū)擴散到P區(qū)的自由電子與P區(qū)的空穴復合。擴散的結果破壞了P區(qū)和N區(qū)交界面附近的電中性條件。6.2.1PN結的形成在P區(qū)一側(cè)由于失去空穴，留下了不能移動的負離子在N區(qū)一側(cè)由于失去自由電子，留下了不能移動的正離子這些不能移動的帶電離子通常稱為空間電荷，它們集中在P區(qū)和N區(qū)交界面附近，形成了一個很薄的空間電荷區(qū)（如圖中陰影部分所示），這就是我們所說的PN結。內(nèi)電場形成6.2.1PN結的形成在這個區(qū)域內(nèi)，多數(shù)載流子已擴散到對方區(qū)域并復合掉了，或者說消耗了空間電荷區(qū)又叫耗盡層，它的電阻率很高。擴散作用越強，空間電荷區(qū)越寬。在出現(xiàn)了空間電荷區(qū)以后，正負離子的電荷在空間電荷區(qū)中形成了一個由N區(qū)指向P區(qū)的電場。由于這個電場是因內(nèi)部載流子的擴散運動形成的，因此叫內(nèi)電場。內(nèi)電場形成6.2.1PN結的形成漂移運動的結果使空間電荷區(qū)變窄，其作用正好與擴散運動相反。內(nèi)電場的方向與多子擴散方向相反，因此它阻礙P區(qū)和N區(qū)的多子繼續(xù)向?qū)Ψ絽^(qū)域擴散。另一方面，在內(nèi)電場作用下，P區(qū)和N區(qū)的少數(shù)載流子因受電場力作用將做定向運動。這種運動叫漂移運動，由此引起的電流叫漂移電流。內(nèi)電場形成6.2.1PN結的形成在有P區(qū)和N區(qū)的同一半導體內(nèi)，多子的擴散運動和少子的漂移運動是相互聯(lián)系又相互對立的。如此相互制約，相互促進，最后多子的擴散運動和少子的漂移運動達到動態(tài)平衡。此時，擴散電流和漂移電流大小相等，方向相反，通過空間電荷區(qū)的凈電流等于零，空間電荷區(qū)的寬度和內(nèi)電場的強度為定值。內(nèi)電場形成6.2.1PN結的形成空間電荷區(qū)內(nèi)基本不存在導電的載流子，導電率很低，相當于介質(zhì)，兩側(cè)的P區(qū)和N區(qū)則導電率相對較高，相當于導體，與電容的結構有相似之處，所以PN結具有電容效應，這種效應稱為PN結的結電容。內(nèi)電場形成6.2.2PN結的單向?qū)щ娦訮N結具有特殊性質(zhì)——單向?qū)щ娦?。PN結在外加電壓作用下，形成了電流。外加電壓的極性不同，流過PN結的電流大小有極大差別。外加正向電壓時的PN結6.2.2PN結的單向?qū)щ娦訮N結外加正向電壓PN結外加電壓的正端接P區(qū)，負端接N區(qū)，稱PN結處于正向偏置外加電場方向與PN結內(nèi)電場方向相反，所起作用也相反即助長擴散運動，抑制漂移運動6.2.2PN結的單向?qū)щ娦訮N結外加正向電壓在外加電場作用下，PN結原來擴散與漂移之間的動態(tài)平衡狀態(tài)被打破當P區(qū)空穴進入空間電荷區(qū)內(nèi)后，和原來的一部分負離子中和，使P區(qū)一側(cè)的空間電荷量減少當N區(qū)電子進入PN結時，中和了部分正離子，使N區(qū)一側(cè)的空間電荷量減少空間電荷區(qū)變窄，即耗盡區(qū)厚度變薄，內(nèi)電場被削弱，有利于多子的擴散而不利于少子的漂移，擴散運動起主要作用6.2.2PN結的單向?qū)щ娦訮N結外加正向電壓當外加電壓升高，PN結內(nèi)電場便進一步減弱，擴散電流隨之增加，在正常工作范圍內(nèi)，PN結上外加電壓只要稍有變化，便能引起電流的顯著變化，因此電流IF將隨外加電壓的增加急速上升。6.2.2PN結的單向?qū)щ娦訮N結外加正向電壓正向偏置的PN結表現(xiàn)為一個很小的電阻在外電場作用下，多子將向PN結移動P區(qū)的多子空穴將源源不斷地流向N區(qū)，N區(qū)的多子自由電子不斷流向P區(qū)，這兩股載流子的流動就形成了PN結的正向電流表現(xiàn)在外電路上是形成一個流入P區(qū)的大電流，稱為正向電流IF6.2.2PN結的單向?qū)щ娦訮N結外加反向電壓外加反向電壓時的PN結外加電壓的正端接N區(qū)，負端接P區(qū)，稱PN結處于反向偏置外加電場方向與PN結內(nèi)電場方向相同，PN結內(nèi)電場被增強所起作用：抑制擴散運動，助長漂移運動6.2.2PN結的單向?qū)щ娦訮N結外加反向電壓在這種外電場作用下，P區(qū)中的空穴和N區(qū)中的自由電子都將進一步離開PN結，使耗盡區(qū)厚度加寬P區(qū)和N區(qū)中的多數(shù)載流子很難越過空間電荷區(qū)，因此擴散電流趨近于零P區(qū)和N區(qū)中的少數(shù)載流子更容易產(chǎn)生漂移運動而形成漂移電流，因此在這種情況下，PN結的電流主要是漂移電流6.2.2PN結的單向?qū)щ娦訮N結外加反向電壓漂移電流的方向與擴散電流相反，表現(xiàn)在外電路上是一個流入N區(qū)的電流IR，稱為反向電流少數(shù)載流子的濃度很小，因此IR很微弱，一般為μA級（甚至nA級）少數(shù)載流子是由本征激發(fā)產(chǎn)生的，其數(shù)值決定于溫度6.2.2PN結的單向?qū)щ娦訮N結外加反向電壓在一定溫度T下，由于熱激發(fā)而產(chǎn)生的少數(shù)載流子的數(shù)量是一定的，反向電流幾乎不隨外加電壓而變化，電流的值趨于恒定。這時的反向電流就是反向飽和電流，用IS表示。IS很小，因此PN結在反向偏置時呈現(xiàn)出一個很大的電阻此時可認為它基本是不導電的6.2.2PN結的單向?qū)щ娦訮N結外加反向電壓PN結的單向?qū)щ娦援擯N結正偏時，正向電阻很小，回路產(chǎn)生一個較大的電流，PN結處于導通狀態(tài)當PN結反偏時，反向電阻很大，回路的電流幾乎為零，PN結處于截止狀態(tài)6.2.2PN結的單向?qū)щ娦訮N結的伏安特性PN結的伏安特性是指PN結兩端的外加電壓與流過PN結的電流之間的關系曲線。根據(jù)理論分析，PN結的伏安特性可用下式表示為式中i為通過PN結的電流u為PN結兩端的外加電壓UT為溫度的電壓當量PN結的伏安特性6.2.2PN結的單向?qū)щ娦訮N結的伏安特性常溫下其中k為玻耳茲曼常數(shù)（1.38×10-23J/K）T為熱力學溫度q為電子電荷（1.6×10-19C）e為自然對數(shù)的底qIS為反向飽和電流6.2.2PN結的單向?qū)щ娦訮N結的伏安特性當PN結兩端加正向電壓，電壓u為正值當u很小時，，，PN結未導通，稱為死區(qū)當u比UT大幾倍時，遠大于1，1可以忽略PN結的電流i與電壓u成指數(shù)關系，等效電阻小，正向電流大，稱為正向?qū)▍^(qū)6.2.2PN結的單向?qū)щ娦訮N結的伏安特性當PN結外加反向電壓，u為負值若u比UT大幾倍時，指數(shù)項趨近于零，因此，即反向電壓達到一定數(shù)值后，PN結的反向電流就是反向飽和電流，為一常數(shù)，反向電流小，等效電阻大，稱為反向截止區(qū)當|u|＞UBR時，反向電流迅速增大，稱為反向擊穿區(qū)6.2.2PN結的單向?qū)щ娦詼囟葘N結特性的影響PN結的特性對溫度的變化特別敏感反映在伏安特性上即為：溫度升高，正向特性曲線左移，反向特性曲線下移具體變化規(guī)律為：溫度每升高1℃，正向壓降減小2~2.5mV溫度每升高10℃，反向飽和電流IS約增大一倍6.2.3PN結的反向擊穿特性當加到PN結兩端的反向電壓增大到一定數(shù)值（

）后，反向電流會急劇增加，如圖6中左下側(cè)部分c所示。這個現(xiàn)象就稱為PN結的反向擊穿。發(fā)生擊穿所需反向電壓稱為反向擊穿電壓。PN結的伏安特性產(chǎn)生PN結反向擊穿的原因是：自由電子和空穴的數(shù)目在強電場作用下大大地增加，引起反向電流的急劇增加，這種現(xiàn)象產(chǎn)生的機理有雪崩擊穿和齊納擊穿兩種。6.2.3PN結的反向擊穿特性1.雪崩擊穿雪崩擊穿的物理過程為：當PN結外加反向電壓增加時，空間電荷區(qū)中的電場隨著增強，從而使在漂移運動中少子（既有電子也有空穴）的運動速度加快，并獲得足夠的動能。它們在晶體中不斷地與晶體原子發(fā)生碰撞，使共價鍵中的電子激發(fā)形成新自由電子－空穴對，新電子－空穴與原有的電子－空穴一樣，在電場作用下，又會受到電場的加速獲得能量，并撞擊別的原子，再產(chǎn)生電子－空穴對，這就是載流子的倍增效應。當反向電壓增大到某一數(shù)值后，載流子的倍增情況就像在陡峭的積雪山坡上發(fā)生雪崩一樣，載流子增加得多而快，使反向電流急劇增大，造成PN結擊穿，稱為雪崩擊穿。6.2.3PN結的反向擊穿特性2.齊納擊穿齊納擊穿，只會在摻雜濃度特別大的PN結中出現(xiàn)，因為雜質(zhì)濃度大，空間電荷區(qū)內(nèi)電荷密度（即雜質(zhì)離子密度）也大，因而空間電荷區(qū)很窄，在外加較小反向電壓（一般為幾伏）下，PN結空間電荷區(qū)中就形成一個強電場，它能夠?qū)⒐矁r鍵中被束縛電子強行拉出，產(chǎn)生電子－空穴對，形成較大的反向電流，造成PN結擊穿，這就是齊納擊穿。它的物理過程和雪崩擊穿完全不同。上述兩種電擊穿過程是可逆的，當加在PN結上的反向電壓降低后，PN結仍可以恢復原來的狀態(tài)，但前提條件是反向電流和反向電壓的乘積不超過PN結允許的耗散功率。感謝聆聽6.3二極管及其應用電路《第六章二極管及整流電路》二極管及其應用電路收音機從電波中提取出音頻信號，使我們從耳機或喇叭中聽到廣播節(jié)目直流充電器將交流電變?yōu)橹绷麟娺@些功能的實現(xiàn)都依賴二極管的獨特作用。常用二極管檢波二極管發(fā)光二極管貼片二極管學習目標1.熟悉二極管的結構和類型2.掌握二極管的伏安特性和主要參數(shù)3.掌握二極管的簡化模型和簡單應用電路6.3.1基本結構與類型基本結構晶體二極管（簡稱二極管）是具有一個PN結的半導體器件，其基本結構是將PN結兩端各加上一根電極引線，再用管殼封裝組成，如圖所示。二極管的兩根引線分別稱為正極和負極，也稱陽極和陰極，P型半導體一側(cè)引出的電極稱為正（陽）極，N型半導體一側(cè)引出的電極稱為負（陰）極。6.3.1基本結構與類型

類型按所用半導體材料分硅二極管和鍺二極管；按用途分普通二極管和特殊二極管，通常二極管是指普通二極管按內(nèi)部結構可分為點接觸型、面接觸型和平面型三類。6.3.1基本結構與類型

類型點接觸型二極管點接觸型二極管如圖所示，是由一根金屬絲與半導體表面相接觸，經(jīng)過特殊工藝，在觸點上形成PN結，做出引線，加上管殼封裝而成。優(yōu)點：PN結面積很小，因此結電容很小，一般在1pF以下，適用于在高頻（可達1000MHz以上）信號下工作。缺點：不能承受較高的正向電壓和通過大的正向電流。6.3.1基本結構與類型

類型面接觸型二極管面接觸型二極管如圖所示，其PN結是采用合金法工藝制作的，PN結面積較大，結電容也較大，因此，它能通過較大的正向電流，且反向擊穿電壓高，工作溫度也較高，但其工作頻率低，所以多用在大功率低頻整流電路中。6.3.1基本結構與類型

類型平面型二極管平面型二極管如圖所示，采用硅擴散法工藝制作而成，用二氧化硅做保護層，大大減少了PN結兩端的漏電流，質(zhì)量好，批量生產(chǎn)中產(chǎn)品性能較一致。平面型二極管結面積較小的用作高頻管或開關元件，結面積較大的用作大功率調(diào)整管。根據(jù)二極管的不同結構類型，分別用于檢波、整流、限幅、開關、穩(wěn)壓等電路中。6.3.1基本結構與類型

類型半導體二極管的結構及符號二極管的符號如圖所示，其中左邊符號為國標符號，右邊符號為國際符號。二極管符號形象地表示了電流流動的方向，即電流只能從正極流向負極，而不允許反方向流動。

半導體二極管的結構及符號6.3.2伏安特性與主要參數(shù)

伏安特性二極管的伏安特性是指二極管兩端的電壓和流過二極管的電流之間的函數(shù)關系，其伏安特性和PN結的伏安特性基本相似。正向特性如圖中的a段所示，曲線正向特性的起始部分稱為死區(qū)，由于外加正向電壓（P正N負）較小，不足以削弱PN結的內(nèi)電場，因而這時的正向電流幾乎為零，二極管呈現(xiàn)出一個大電阻，好像有一個門檻，使正向電流從零開始明顯增大的外加電壓稱為門檻電壓二極管的伏安特性曲線

6.3.2伏安特性與主要參數(shù)鍺管的約為0.1V，硅管的約為0.5V。當外加正向電壓大于后，正向電流迅速增大，二極管進入正向?qū)▍^(qū)，電阻小，電流大。此時，若正向電流在一定范圍內(nèi)變化，正向管壓降基本不變，其導通電壓鍺管約為0.2~0.3V，硅管約為0.6~0.8V。利用Multisim仿真得到的二極管正向伏安特性曲線圖利用Multisim仿真測試得到的二極管正向伏安特性曲線，如圖所示。6.3.2伏安特性與主要參數(shù)反向特性在反向電壓（P負N正）作用下P型半導體中的少數(shù)載流子（電子）和N型半導體中的少數(shù)載流子（空穴）很容易通過PN結，形成反向電流。由于管殼漏電流的影響，二極管的反向電流比理想PN結的大，但總數(shù)值仍然很小，二極管進入反向截止區(qū)。二極管反向特性如圖中b段所示。一般情況下，硅管的反向電流比鍺管的反向電流小得多，所以硅管的溫度穩(wěn)定性遠優(yōu)于鍺管。二極管的伏安特性曲線

6.3.2伏安特性與主要參數(shù)反向擊穿特性當反向電壓增加到一定數(shù)值后，反向電流劇增，這種現(xiàn)象稱為二極管的反向擊穿，如圖中c段所示，其原因和PN結反向擊穿相同。環(huán)境溫度的變化對二極管的伏安特性影響較大，其規(guī)律與PN結的溫度特性相似。二極管的伏安特性曲線

綜上所述，二極管具有加正向電壓導通、加反向電壓截止的特性，即單向?qū)щ娦浴?.3.2伏安特性與主要參數(shù)主要參數(shù)半導體器件的參數(shù)是對其特性和極限運用條件的定量描述，是設計電路時正確選擇和合理使用器件的依據(jù)。因此，正確理解參數(shù)的物理意義及其數(shù)值范圍非常重要。最大整流電流二極管長期正常工作時，允許通過的最大正向平均電流。因為電流通過PN結要引起管子發(fā)熱，電流太大，發(fā)熱量超過限度，就會使PN結燒壞。使用中為確保安全，應選用大于電路實際電流值的二極管，否則極不安全，將損壞二極管。6.3.2伏安特性與主要參數(shù)最高反向工作電壓反向加在二極管兩端而不引起PN結擊穿的最大安全工作電壓。如果實際工作電壓的峰值超過，二極管有可能被擊穿損壞。為確保安全工作，一般手冊上給出的最高反向工作電壓約為擊穿電壓的一半。反向電流二極管加反向工作電壓未被擊穿時的反向電流值。其值越小，二極管單向?qū)щ娦阅茉胶?。但是反向電流值會隨溫度的上升而顯著增加，在實際應用中應加以注意。一般Si管的比Ge管小，所以Si管的溫度穩(wěn)定性比Ge管好。6.3.2伏安特性與主要參數(shù)最高工作頻率保證二極管單向?qū)щ娮饔玫淖罡吖ぷ黝l率。當工作頻率超過時，二極管的單向?qū)щ娦阅芫蜁儾?，甚至失去單向?qū)щ娦浴Ｖ饕蒔N結的結電容大小決定，結電容越大，

就越小。由于結電容很小，對低頻工作影響很小，當工作頻率升高時，其影響就會增大，所以在作檢波使用時，應選用至少兩倍于電路實際工作頻率的二極管，否則不能正常工作。點接觸型鍺管由于其PN結面積比較小，故結電容很小，通常小于1pF，其最高工作頻率可達數(shù)百MHz，而面接觸型硅整流二極管，其最高工作頻率只有3kHz左右。6.3.3二極管的簡化模型及應用電路簡化模型理想模型作為理想開關正向?qū)〞rUD=0，二極管相當于短路，其正向壓降UF和正向電阻RF可以忽略反向截止時IS=0，二極管相當于斷路6.3.3二極管的簡化模型及應用電路簡化模型理想模型伏安特性圖特性曲線中虛線是實際二極管的伏安特性粗實線是理想模型的等效伏安特性用于對電路（整流電路、開關電路）作定性分析和粗略估算6.3.3二極管的簡化模型及應用電路簡化模型恒壓降模型恒壓降模型中，忽略二極管導通電阻，即rD=0導通時二極管兩端管壓降恒定值UD=Uon截止時IS=0，二極管相當于斷路6.3.3二極管的簡化模型及應用電路簡化模型恒壓降模型伏安特性圖特性曲線為粗實線部分用于在RF和IS可以忽略的情況下，對電路進行分析或估算6.3.3二極管的簡化模型及應用電路簡化模型微變等效電路模型伏安特性圖求動態(tài)電阻rd，只考慮二極管兩端的電壓在某一固定值附近作微小變化時所引起的電流變化，可以用曲線在該固定值處的切線來近似這一小段曲線。6.3.3二極管的簡化模型及應用電路簡化模型由求導數(shù)得所以6.3.3二極管的簡化模型及應用電路簡化模型常溫下，為溫度電壓當量，所以（IDQ為二極管的靜態(tài)電流）可見，二極管的動態(tài)電阻可用靜態(tài)電流來計算，且ID增大時，rd變小6.3.3二極管的簡化模型及應用電路簡化模型正偏時rd一般為幾歐姆到幾十歐姆，反偏時rd為幾百千歐到幾兆歐該模型主要用于二極管處于正向偏置，且UD>>UT條件下的交流動態(tài)分析6.3.3二極管的簡化模型及應用電路應用電路利用二極管單向?qū)щ娦?，可實現(xiàn)將交流電變?yōu)閱畏较虻拿}動電壓，此時二極管作為整流元件使用，直流充電器中的二極管即是如此利用二極管單向?qū)щ娦?，可實現(xiàn)削波功能，收音機的檢波二極管就是這樣工作利用二極管正向?qū)ê?，端電壓基本維持不變的特性，可用于限幅電路利用二極管的溫度效應，在有關電路中作為溫度補償元件使用，還可作為溫度傳感器用于溫度測量中6.3.3二極管的簡化模型及應用電路【例1】設電源電壓us=10sinωt(V)，二極管采用理想模型，試分析電路輸出電壓uo，并畫出其波形。半波整流電路解：一般分析含有二極管的電路，先假設D斷開，求出二極管兩端的電位VP（P端電位）、VN(N端電位），據(jù)此判斷二極管的狀態(tài)。6.3.3二極管的簡化模型及應用電路若二極管采用理想模型當VP>VN時，連接后D正偏，正向?qū)ǎ琕D=0，二極管相當于短路當VP≤VN時，連接后D反偏，反向截止，ID=0，二極管相當于斷路若二極管采用恒壓降模型當VP≥VN+Uon時，連接后D正偏，正向?qū)?，UD=Uon，二極管相當于導通當VP＜VN+Uon時，連接后D反偏，反向截止，ID=0，二極管相當于斷路6.3.3二極管的簡化模型及應用電路解：此例中D用理想二極管替代，假設D斷開，VP=us，VN=0V

當us＜0時，D反偏截止，斷路，電路電流為零，RL上的電壓為零，uo=0當us＞0時，D正偏導通，短路，UD=0，uo=us整流前后波形對比6.3.3二極管的簡化模型及應用電路此題是利用D的單向?qū)щ娦?，使流過負載電阻RL的電流方向保持不變，這種作用即為整流由于負載電阻RL上僅半個周期內(nèi)有電流，所以這種電路稱為半波整流電路應用電路感謝聆聽6.4特殊二極管《第六章二極管及整流電路》學習目標1.掌握穩(wěn)壓二極管的原理參數(shù)和使用2.熟悉發(fā)光二極管的特性和應用3.熟悉光電二極管的特性和應用6.4.1穩(wěn)壓管穩(wěn)壓二極管簡稱穩(wěn)壓管，是由一種硅材料經(jīng)特殊工藝制造的面接觸型半導體二極管。穩(wěn)壓管的電路符號和伏安特性如圖所示。穩(wěn)壓管工作在反向擊穿狀態(tài)，當PN結被電擊穿后，電流在一定的范圍內(nèi)變化時，端電壓幾乎不變，這就是穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓特性。如圖（b）特性中反向擊穿區(qū)所示。由圖可見，對于穩(wěn)壓管來說，其反向擊穿特性曲線愈陡，穩(wěn)壓性能就愈好。（a）電路符號

（b）伏安特性

穩(wěn)壓管的電路符號與伏安特性6.4.1穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管的主要參數(shù)用于定量描述穩(wěn)壓管性能的技術指標和安全工作的使用條件。其主要參數(shù)有以下6個。穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電流動態(tài)電阻