文档介绍：模拟电子技术基础
安徽理工大学电气工程系
主讲:黄友锐
第二讲
半导体二极管
半导体二极管的结构类型
半导体二极管的伏安特性曲线
半导体二极管的参数
半导体二极管的温度特性
半导体二极管的型号
稳压二极管
半导体二极管的结构类型
在PN结上加上引线和封装,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大类。。
(1) 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。
(a)点接触型
图 二极管的结构示意图
(3) 平面型二极管
往往用于集成电路制造工
艺中。PN 结面积可大可小,
用于高频整流和开关电路中。
(2) 面接触型二极管
PN结面积大,用
于工频大电流整流电路。
(b)面接触型
二极管符号
图 二极管的结构示意图
(c)平面型
半导体二极管的伏安特性曲线
式中IS 为反向饱和电流,V 为二极管两端的电压降,VT =kT/q 称为温度的电压当量,k为玻耳兹曼常数,q 为电子电荷量,T 为热力学温度。对于室温(相当T=300 K),则有VT=26 mV。
半导体二极管的伏安特性曲线如图 所示。处于第一象限的是正向伏安特性曲线,处于第三象限的是反向伏安特性曲线。根据理论推导,二极管的伏安特性曲线可用下式表示:
()
图 二极管的伏安特性曲线
图示
(1) 正向特性
硅二极管的死区电压Vth= V左右,
锗二极管的死区电压Vth= V左右。
当0<V<Vth时,正向电流为零,Vth称为死区电压或开启电压。
当V>0即处于正向特性区域。
正向区又分为两段:
当V>Vth时,开始出现正向电流,并按指数规律增长。
(2) 反向特性
当V<0时,即处于反向特性区域。反向区也分两个区域:
当VBR<V<0时,反向电流很小,且基本不随反向电压的变化而变化,此时的反向电流也称反向饱和电流IS 。
当V≥VBR时,反向电流急剧增加,VBR称为反向击穿电压。
在反向区,硅二极管和锗二极管的特性有所不同。
硅二极管的反向击穿特性比较硬、比较陡,反向饱和电流也很小;锗二极管的反向击穿特性比较软,过渡比较圆滑,反向饱和电流较大。
从击穿的机理上看,硅二极管若|VBR|≥7V时,主要是雪崩击穿;若|VBR|≤4V时, 则主要是齐纳击穿。当在4V~7V之间两种击穿都有,有可能获得零温度系数点。
半导体二极管的参数
半导体二极管的参数包括最大整流电流IF、反向击穿电压VBR、最大反向工作电压VRM、反向电流IR、最高工作频率fmax和结电容Cj等。几个主要的参数介绍如下:
(1) 最大整流电流IF——
二极管长期连续工
作时,允许通过二
极管的最大整流
电流的平均值。
(2) 反向击穿电压VBR——
和最大反向工作电压VRM
二极管反向电流
急剧增加时对应的反向
电压值称为反向击穿
电压VBR。
为安全计,在实际
工作时,最大反向工作电压
VRM一般只按反向击穿电压
VBR的一半计算。