模拟电子技术基础笔记(3)

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模拟电子技术基础笔记(3)

2024-07-11 21:09| 来源: 网络整理| 查看: 265

目录

二极管的组成

二极管的伏安特性及电流方程

单向导电性 

伏安特性受温度影响

二极管的等效电路

将伏安特性折线化

微变等效电路

二极管的主要参数

稳压二极管 

伏安特性

主要参数

稳压工作原理

半导体二极管型号

二极管的组成

将PN结封装,引出两个电极,就构成了二极管。

二极管符号

 

点接触型:结面积小,结电容小,故结允许的电流小,最高工作频率高。(有一利就有一弊)

面接触型:结面积大,结电容大,故结允许的电流大,最高工作频率低。多用于整流电路。

平面型:结面积可大、可小,小的工作频率高,大的结允许的电流大。往往用于集成电路制造工艺中。用于高频整流和开关电路中。

a)点接触型;b)面接触型;c)平面型

二极管的伏安特性及电流方程

二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。\large i=f\left ( u \right )

 

开启电压\large U_{on}:二极管在引出两个电极时有接触电阻,要有压降;要使扩散运动进行,需要克服内电场。

反向饱和电流\large I_{S}:少数载流子的数目是有限的,但反向电压加到一定程度,少子浓度不再增大,基本保持不变,所以,反向电流保持恒定。

击穿电压\large U_{(BR)}:反向电压过大,破坏PN结的晶体结构,价电子挣脱共价键的束缚成为自由电子,形成反向电流,这时称二极管被击穿了。

材料开启电压导通电压反向饱和电流硅Si0.5V0.5~0.8V1微安以下锗Ge0.1V0.1~0.3V几十微安

反向饱和电流越小,说明其表现出的单向导电性越强, 管子质量越好。反向饱和电流是由少数载流子的运动形成的,少数载流子受温度影响非常大,因此锗管比硅管受温度影响更大。

二极管的电流方程\large i=I_{S}\left ( e^{\frac{u}{U_{T}}}-1 \right ),常温(T=300K)下\large U_{T}=26mV(温度的电压当量)。 

 

从二极管的伏安特性可以反映出: 

单向导电性 

若正向电压\large u\gg U_{T},则\large i\approx I_{S}e^{\frac{u}{U_{T}}},正向特性为指数曲线,需接限流电阻,限制正向电流也就是限制结温升;

若反向电压\large \left | u \right |\gg U_{T},则\large i\approx -I_{S},反向特性为横轴的平行线,只要管子不击穿。

伏安特性受温度影响

T(℃)升高——>在电流不变情况下管压降u减小,反向饱和电流增大(增大1倍/10℃),反向击穿电压减小。即正向特性左移,反向特性下移。

二极管的等效电路

等效电路是有条件的。

将伏安特性折线化

Ⅰ、理想二极管:看作理想开关,导通时\large U_{D}=0,截止时\large I_{S}=0

Ⅱ、近似分析中最常用:导通时\large U_{D}=U_{on},截止时\large I_{S}=0

Ⅲ、导通时\large \Delta i\large \Delta u成线性关系。

  

应根据不同情况选择不同的等效电路。

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(动态,直流的源和交流的源共同作用一个二极管时),则可将二极管等效为一个电阻,成为动态电阻,也就是微变等效电路。 

根据电流方程,\large r_{d}=\frac{\Delta u_{D}}{\Delta i_{D}}\approx \frac{U_{T}}{I_{D}}\large I_{D}为静态电流,\large \Delta u_{D}表示小信号作用。Q越高,\large r_{d}越小。

二极管的主要参数

最大整流电流\large I_{F}:最大平均值

最大反向工作电压\large U_{R}:最大瞬时值

反向电流\large I_{R}:即\large I_{S}

最高工作频率\large f_{M}:因PN结有电容效应

稳压二极管 

伏安特性

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。

\large I_{Z}为进入稳压区的最小电流。\large I_{ZM}为不至于损坏的最大电流。

主要参数

稳定电压\large U_{Z}、稳定电流\large I_{Z}

最大功耗\large P_{ZM}=I_{ZM}U_{Z}

动态电阻\large r_{Z}=\Delta U_{Z}/\Delta I_{Z},很小,一般十几欧姆~几十欧姆

同一型号的稳压管的稳压值不一定相同, 有一定的电压范围,但该型号的一只稳压管的稳压值是一定的,为该电压范围的某一值。

稳压工作原理

使用方法:稳压二极管在稳压电路工作时应反接,并串入一只电阻。

稳压管稳压电路

稳压电路要求:输入电压要求大于输出电压。 

负载变化时的稳压过程

 

输入电压变化时的稳压过程

 

电阻R的作用:

当输入电压或负载电流变化时,通过该电阻上电压降的变化,取出误差信号以调节稳压管的工作电流,从而起到稳压作用。起限流作用,以保护稳压管。 半导体二极管型号

国家标准对半导体器件型号的命名举例如下:

 



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