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第3章 二极管及其基本电路

时间:2024-04-28 23:46:07 文章来源: 江南app平台下载

  1.半导体是一种导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。它的导电能力与温度、光照或掺杂浓度有关。

  但要注意,空穴这种载流子的运动是人们根据共价键中出现空位的移动虚拟出来的,它其实就是共价键中价电子的移动。

  3.实际的半导体器件并非由本征半导体制成,而是由杂质半导体制成。有两种类型的杂质半导体:N型半导体和P型半导体。

  微量掺杂就能形成大量的多数载流子,多数载流子是杂质半导体的主要导电粒子,杂质半导体的导电率比本征半导体高很多。

  4.杂质半导体中的多数载流子主要由掺杂形成,少数载流子由热激发形成。气温变化直接影响少数载流子的浓度,因此温度是影响半导体性能的一个重要因素。

  1.由于电场作用而导致载流子的运动称为漂移,因浓度差引起载流子从高浓度区域向低浓度区域的运动称为扩散。

  2.在一块半导体的一侧掺入五价杂质原子形成N型区域,在另一侧掺入三价杂质原子形成P型区域,在两区域的交界面就会形成PN结。

  3.PN结外加正向电压(P区高电压、N区低电位)将削弱内电场,有利于多数载流子扩散,形成大的正向电流,称为PN结导通;

  外加反向电压(P区低电位、N区高电位)使内电场增强,有利于少数载流子漂移,形成很小的反向电流,此时认为PN结截止。

  这便是PN结的单向导电性。由于反向电流是少数载流子形成的,所以其大小受温度影响。

  6.PN结的重要特性还包括电容效应,其等效电容由扩散电容和势垒电容两部分构成。PN结的电容效应是影响半导体器件最高工作频率的根本原因。

  1.结型二极管内部就是一个PN结,所以PN结的特性也是半导体二极管的特性。单向导电性是二极管最常见的特性。但实质的半导体器件,根据制造工艺的不同,有各种不一样的二极管,试用于各种应用场合,如小功率二极管、大功率二极管、高频二极管等。此外,还有一些特殊用途的二极管,如稳压二极管(齐纳二极管)、变容二极管、光电二极管、发光二极管等。

  2.半导体二极管的参数是其选用的依据,在实际应用中不容忽视。最大整流电流和反向击穿电压是二极管的两个重要极限参数,二极管工作时不能超过这些限度,只有稳压二极管才能工作在反向击穿状态,而且击穿后也有最大工作电流的限制。

  1.二极管是一种非线性器件,其电路分析一般都会采用两种方法:图解分析法和简化模型分析法。对于只包含一个二极管的电路,用图解分析法最简单,但前提是已知二极管特性曲线,而简化模型分析法的使用性更强,使用更方便。

  2.主教材中给出了二极管的四种模型,其中理想模型、恒压降模型和折线模型是反映正向特性和反向截止特性的大信号模型,而小信号模型反映正向导通时某局部工作区域的动态特性。三种大信号模型中,理想模型最简单,但正向特性误差也最大;折线模型最复杂,精度也最高。在实际工程应用中,理想模型和恒压降模型使用最频繁。表3.1.1列出了二极管的四种模型。

  3.利用大信号模型分析二极管电路时,关键是区分二极管是导通还是截止。确定了二极管的工作状态后,便可将电路等效为相应的线性电路,分析也就轻而易举了。当无法直观简单地判断二极管的工作状态时,可先假设二极管截止,然后分析二极管两端电位的高低,检验假设是否成立,从而确立二极管的工作状态。

  4.小信号模型是建立在二极管正向导通时某一静态工作点基础上的,因此其参数与静态工作点有关。常温下,r_{d}=26mV/I_{DQ},其中I_{DQ}是二极管导通时静态(Q点)工作电流。只有当二极管电压或电流围绕Q点在小范围内变化时,才使用小信号模型。

  答:空穴不是真实存在的带点粒子,它是共价键中的一个空位,代表共价键中缺少的价电子,因此带有正电荷。它在半导体中的移动代表价电子的移动,只是移动方向与价电子相反。

  答:二极管的直流电阻R_{D}是指其工作在伏安特性曲线某一确定点的端电压V与流过它的电流I之比。例如,在图3.2.1中,二极管工作在Q点(静态工作点)时的直流电阻R_{D}=V/I。注意,这里的V和I是针对坐标原点的值。显然Q点位置不同,直流电阻值也不同。

  二极管的交流电阻是指在变化电压(或电流)激励下,工作点在特性曲线某一小范围内移动所对应的电压变化量\Delta v_{D}与电流变化量\Delta i_{D}之比(如图3.2.1所示),也称为动态电阻,其值等于曲线在静态工作点出切线斜率的倒数,即r_{d}=\Delta v_{D}/\Delta i_{D}。由于二极管特性曲线不同位置的斜率不同,所以静态工作点的位置不同,交流电阻也不同。

  交流电阻是动态电阻,不能用万用表测量。用万用表欧姆挡测出的正、反向电阻是二极管的直流电阻。

  空间电荷区是由施主离子和受主离子构成的,因为在这个区域内,多数载流子已大多数复合掉了,或者说消耗尽了。因此空间电荷区有时又称为耗尽区。

  PN结加正向电压时,电阻值很小,PN结导通;加反向电压时,电阻值很大,PN结截止

  硅二极管反向电流较小,耐高温,锗管则相反,很低的温度就会产生较大的反向电流.

  极间电容是反映二极管中PN结电容效应的参数。二极管单向导电性在高频或开关状态工作时,极间电容会有影响。

  静态工作点是指在电路中接入一个交流信号源,使得交流信号源为零时,负载线和伏安特性曲线的交点;而工作点是指没有接信号源时的交点。

  选取限流电阻R时,一定要保证稳压管工作在反向击穿状态。R太大可能使I_{Z}太小,无法使稳压管反向击穿;R太小可能使I_{Z}太大,烧毁稳压管。所以,在保证稳压管可靠击穿的情况下,尽可能选择较大的R值。

  区别是:普通硅二极管的耐压能做到较高,但是它的恢复速度低,只能用在低频的整流上,如果是高频的就会因为没有办法迅速恢复而发生反向漏电,最后导致管子严重发热烧毁;肖特基二极管的耐压能常较低,但是它的恢复速度快,可以用在高频场合,故开关电源采用此种二极管作为整流输出用,尽管如此,开关电源上的整流管温度还是很高的。

  通常先假设其截止,然后分析在输入信号的作用下,二极管两端的电压高低,从而确定其工作状态。

  (1)假设D_{1}D_{2}均截止(断开),运放工作于开环状态,增益几乎为无穷大,v_{s}=2V,由运放反相端输入,输出偏向负饱和电压,即v_{A}\approx-10V;又因为两个电阻支路无电流流过,是等势体,所以v_{o}=v_{n}=2V。此时,D_{1}因加有正偏电压而导通,D_{2}因加有反偏电压而截止,但这与之前假设两管都截止不同,D_{1}导通后会改变之前分析的结果,需要再分析D_{1}导通时电路中的电压情况,看D_{2}是否仍处于截止状态。

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