模电之半导体基础篇3（半导体二极管、二极管应用）

梦里梦外; 2023-02-22 05:09 17阅读 0赞

### 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  
![55][]  
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。

[11]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200701184818655.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1ZpZXdpbmZpbml0ZWx5,size_16,color_FFFFFF,t_70
[22]: https://img-blog.csdnimg.cn/2020070118492930.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1ZpZXdpbmZpbml0ZWx5,size_16,color_FFFFFF,t_70
[33]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200701185114404.png
[44]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200701185135598.png
[55]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200701185401505.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1ZpZXdpbmZpbml0ZWx5,size_16,color_FFFFFF,t_70
[66]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200701185537326.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1ZpZXdpbmZpbml0ZWx5,size_16,color_FFFFFF,t_70
[77]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200701185612126.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1ZpZXdpbmZpbml0ZWx5,size_16,color_FFFFFF,t_70
[88]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200701185647803.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1ZpZXdpbmZpbml0ZWx5,size_16,color_FFFFFF,t_70
[99]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200701185732569.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1ZpZXdpbmZpbml0ZWx5,size_16,color_FFFFFF,t_70
[1010]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200701185810915.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1ZpZXdpbmZpbml0ZWx5,size_16,color_FFFFFF,t_70