二极管学习课件.pptx

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1、晶体二极管晶体二极管晶体二极管结构及电路符号：PNPN结正偏（结正偏（P P接接+、N N接接-），D D导通。导通。PN正极负极晶体二极管的主要特性：单方向导电特性PNPN结反偏（结反偏（N N接接+、P P接接-），D D截止。截止。即主要用途：用于整流、开关、检波电路中。退出第1页/共30页半导体：半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。半导体物理基础知识半导体物理基础知识硅硅(Si)、锗、锗(Ge)原子结构及简化模型：原子结构及简化模型：+14284+3228418+4价电子惯性核 退出第2页/共30页 硅和锗的单晶称为硅和锗的单晶称为本征半导体

2、本征半导体。它们是制造。它们是制造半导体器件的基本材料。半导体器件的基本材料。+4+4+4+4+4+4+4+4 硅和锗共价键结构示意图：硅和锗共价键结构示意图：共价键本征半导体本征半导体 退出第3页/共30页 PN结结 利用掺杂工艺，把利用掺杂工艺，把P P型半导体和型半导体和N N型半导体在原子型半导体在原子级上紧密结合，级上紧密结合，P P区与区与N N区的交界面就形成了区的交界面就形成了PNPN结。结。掺杂掺杂N型P型PN结 退出第4页/共30页 晶体二极管电路分析方法晶体二极管电路分析方法 晶晶体体二二极极管管的的内内部部结结构构就就是是一一个个PNPN结结。就就其其伏伏安安特特性性而

3、而言言，它它有有不不同同的的表表示示方方法法，或或者者表表示为不同形式的模型：示为不同形式的模型：适于任一工作状态的适于任一工作状态的通用曲线模型通用曲线模型 便于计算机辅助分析的便于计算机辅助分析的数学模型数学模型直流简化电路模型直流简化电路模型交流小信号电路模型交流小信号电路模型 电路分析时采用的电路分析时采用的 退出第5页/共30页数学模型数学模型伏安特性方程式伏安特性方程式理想模型：理想模型：修正模型：修正模型：r rS S 体电阻体电阻 +引线接触电阻引线接触电阻 +引线电阻引线电阻其中：其中：n 非理想化因子非理想化因子I I 正常时正常时:n 1 1I I 过小或过大时过小或过大

4、时:n n 2 2注意：注意：考虑到阻挡层内产生的自由电子空穴对及表面考虑到阻挡层内产生的自由电子空穴对及表面漏电流的影响，实际漏电流的影响，实际I IS S理想理想I IS S。晶体二极管的模型晶体二极管的模型 退出第6页/共30页曲线模型曲线模型伏安特性曲线伏安特性曲线V(BR)I(mA)V(V)VD(on)-IS当当V VD(on)时时 二极管二极管导通导通当当V 0，则管子导通；反之截止。，则管子导通；反之截止。实际二极管：若实际二极管：若VVD(on)，管子导通；反之截止。，管子导通；反之截止。当电路中存在多个二极管时，正偏电压最大的管子当电路中存在多个二极管时，正偏电压最大的管子

5、优先导通。其余管子需重新分析其工作状态。优先导通。其余管子需重新分析其工作状态。退出第12页/共30页（2 2）画输出信号波形方法）画输出信号波形方法 根据输入信号大小根据输入信号大小 判断二极管的导通与截止判断二极管的导通与截止 找出找出vO O与与vI I关系关系 画输出信号波形。画输出信号波形。例例3 3：设二极管是理想的，：设二极管是理想的，vi=6sin=6sin t(V)t(V)，试画，试画vO O波形。波形。解：解：vi 2V时，时，D D导通，则导通，则vO O=vivi 2V时，时，D D截止，则截止，则vO O=2V由此可画出由此可画出vO O的波形。的波形。+-DV+-+

6、-2V100RvO Ovit620vi(V)vO O(V)t026 退出第13页/共30页小信号分析法小信号分析法 即即将将电电路路中中的的二二极极管管用用小小信信号号电电路路模模型型代代替替，利利用用得到的小信号等效电路分析电压或电流的变化量。得到的小信号等效电路分析电压或电流的变化量。分析步骤：分析步骤：将直流电源短路，画交流通路。将直流电源短路，画交流通路。用小信号电路模型代替二极管，得小信号等效电路。用小信号电路模型代替二极管，得小信号等效电路。利用小信号等效电路分析电压与电流的变化量。利用小信号等效电路分析电压与电流的变化量。退出第14页/共30页1.4 1.4 晶体二极管的应用晶体

7、二极管的应用电源设备组成框图：电源设备组成框图：电电 源源变压器变压器整流整流电路电路滤波滤波电路电路稳压稳压电路电路vivO Otvitv1tv2tv3tvO O 退出第15页/共30页 整流电路整流电路整流与稳压电路整流与稳压电路D+-+-RvO Ovi当当vi 0V时，时，D D导通，则导通，则vO O=vi当当vi 0V时，时，D D截止，则截止，则vO O=0V由由此此，利利用用二二极极管管的的单单向向导导电性，实现了电性，实现了半波整流半波整流。若输入信号为正弦波：若输入信号为正弦波：平均值：平均值：VOt0vit0vO O 退出第16页/共30页 稳压电路稳压电路某原因某原因VO

8、 IZ I 限流电阻限流电阻R：保证稳压管工作在保证稳压管工作在Izmin Izmax之间之间稳压原理：稳压原理：VO VR VO=VZ输出输出电压：电压：D+-+-RRLILVIVOIZI 退出第17页/共30页限幅电路限幅电路(或削波电路或削波电路）V2viV1时，时，D1、D2截止截止,vo=vi t0vit0vO OVi V1时，时，D1导通、导通、D2截止截止,vo=V1 Vi V2时，时，D2导通、导通、D1截止截止,vo=V2 由此由此，电路实现双向限幅功能。，电路实现双向限幅功能。vO Ovi+-D1+-+-RD2V1-V2+-其中其中：V1为上为上限幅电平，限幅电平，V2为下

9、为下限幅电平。限幅电平。V1-V2-V2V1 退出第18页/共30页1.3 1.3 晶体二极管电路的分析方法晶体二极管电路的分析方法 二极管=PN结+管壳+引线NP结构符号阳极+阴极-一、晶体二极管模型一、晶体二极管模型第19页/共30页 1.二极管结构(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第20页/共30页(3)平面型二极管 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第21页/共30页特点：特点：E点接触型二极管的结面积小、电容小，适点接触型二极管的结面积小、电容小，适用于高频

10、、小电流的整流、检波、混频电路用于高频、小电流的整流、检波、混频电路等。等。E面接触型二极管的结面积大、结电容大，面接触型二极管的结面积大、结电容大，一般工作于低频电路下。一般工作于低频电路下。E硅平面型二极管的结面积大，通过的电流硅平面型二极管的结面积大，通过的电流也大。也大。第22页/共30页2.晶体二极管型号晶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：2AP9用数字代表同类器件的不同规格。代表器件的类型，P为普通管，Z为整流管，K为开关管。代表器件的材料，A为N型Ge，B为P型Ge，C为N型Si，D为P型Si。2代表二极管，3代表三极管。第23页/共30页半导体二极管图片二极管

11、图片1123Exit第24页/共30页 使用时注意选择两个重要参数：使用时注意选择两个重要参数：最大整流电流与最高反向工作电压最大整流电流与最高反向工作电压1 1、最大整流电流：指长期运用时流过晶体二极管的最大正向电、最大整流电流：指长期运用时流过晶体二极管的最大正向电流。流。2 2、最高反向工作电压：指晶体二极管所能承受的反响电压值。、最高反向工作电压：指晶体二极管所能承受的反响电压值。若超过此值，就会造成管子的反向击穿。若超过此值，就会造成管子的反向击穿。第25页/共30页三、二极管的测量三、二极管的测量1 1、测量原理、测量原理 二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，二极管在使用时必须先

12、判别其性能的优劣，然后判别然后判别“+”、“”极引脚，在接入电路极引脚，在接入电路时二极管引脚的极性是不能接反的。时二极管引脚的极性是不能接反的。二极管的测量二极管的测量 1 1、测量原理、测量原理、测量原理、测量原理 所谓正向连接所谓正向连接所谓正向连接所谓正向连接 ，即电源的，即电源的，即电源的，即电源的“+”+”极通过限极通过限极通过限极通过限流电阻与二极管的流电阻与二极管的流电阻与二极管的流电阻与二极管的“+”+”极连接，电源的极连接，电源的极连接，电源的极连接，电源的“”极与二极管的极与二极管的极与二极管的极与二极管的“”连接；反向连接连接；反向连接连接；反向连接连接；反向连接刚好和

13、正向连接相反刚好和正向连接相反刚好和正向连接相反刚好和正向连接相反.二极管是一种工作在正向导通二极管是一种工作在正向导通二极管是一种工作在正向导通二极管是一种工作在正向导通(即正向电即正向电即正向电即正向电阻小阻小阻小阻小)反向截止反向截止反向截止反向截止(反向电阻大反向电阻大反向电阻大反向电阻大 )的元器件的元器件的元器件的元器件 ，这两个电阻数值相差越大，表明二极管的质这两个电阻数值相差越大，表明二极管的质这两个电阻数值相差越大，表明二极管的质这两个电阻数值相差越大，表明二极管的质量越好。测量二极管即应用此原理量越好。测量二极管即应用此原理量越好。测量二极管即应用此原理量越好。测量二极管即

14、应用此原理。继续继续继续继续本页完本页完本页完本页完第26页/共30页2 2、测量方法、测量方法 表笔的连接表笔的连接 二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，然后判别然后判别然后判别然后判别“+”、“”极引脚，在接入电路极引脚，在接入电路极引脚，在接入电路极引脚，在接入电路时二极管引脚的极性是不能接反的。时二极管引脚的极性是不能接反的。时二极管引脚的极性是不能接反的。时二极管引脚的极性是不能接反的。二极管的测量二极管的测量 2 2、测量方法、测量方法、测量方法、测量方法 (2)(2

15、)把红表笔把红表笔把红表笔把红表笔 和和和和 黑表笔分别与二极管的两黑表笔分别与二极管的两黑表笔分别与二极管的两黑表笔分别与二极管的两引脚连接，观察其阻值并记下；然后把两引脚连接，观察其阻值并记下；然后把两引脚连接，观察其阻值并记下；然后把两引脚连接，观察其阻值并记下；然后把两表笔对调再与二极管两引脚连接，再次观表笔对调再与二极管两引脚连接，再次观表笔对调再与二极管两引脚连接，再次观表笔对调再与二极管两引脚连接，再次观察并记录下阻值察并记录下阻值察并记录下阻值察并记录下阻值.(1)(1)把万用表打至电阻档把万用表打至电阻档把万用表打至电阻档把万用表打至电阻档(档档档档)并调到并调到并调到并调到

16、1 k 1 k 的量程上；的量程上；的量程上；的量程上；继续继续继续继续本页完本页完本页完本页完数字式万用表数字式万用表数字式万用表数字式万用表1 k1 k红表笔红表笔红表笔红表笔黑表笔黑表笔黑表笔黑表笔1 1 1100.001100.001100.00第27页/共30页 表笔的连接表笔的连接 二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，然后判别然后判别然后判别然后判别“+”、“”极引脚，在接入电路极引脚，在接入电路极引脚，在接入电路极引脚，在接入电路时二极管引脚的极性是不能接反的。时二

17、极管引脚的极性是不能接反的。时二极管引脚的极性是不能接反的。时二极管引脚的极性是不能接反的。二极管的测量二极管的测量 2 2、测量方法、测量方法、测量方法、测量方法 (1)(1)把万用表打至电阻档把万用表打至电阻档把万用表打至电阻档把万用表打至电阻档(档档档档)并调到并调到并调到并调到1 k 1 k 的量程上；的量程上；的量程上；的量程上；继续继续继续继续本页完本页完本页完本页完数字式万用表数字式万用表数字式万用表数字式万用表1 k1 k1 1 1100.000050.000050.00 (2)(2)把红表笔把红表笔把红表笔把红表笔 和和和和 黑表笔分别与二极管的两黑表笔分别与二极管的两黑表笔

18、分别与二极管的两黑表笔分别与二极管的两引脚连接，观察其阻值并记下；然后把两引脚连接，观察其阻值并记下；然后把两引脚连接，观察其阻值并记下；然后把两引脚连接，观察其阻值并记下；然后把两表笔对调再与二极管两引脚连接，再次观表笔对调再与二极管两引脚连接，再次观表笔对调再与二极管两引脚连接，再次观表笔对调再与二极管两引脚连接，再次观察并记录下阻值察并记录下阻值察并记录下阻值察并记录下阻值.第28页/共30页 表笔的连接表笔的连接 二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，然后判别然后判别然后判

19、别然后判别“+”、“”极引脚，在接入电路极引脚，在接入电路极引脚，在接入电路极引脚，在接入电路时二极管引脚的极性是不能接反的。时二极管引脚的极性是不能接反的。时二极管引脚的极性是不能接反的。时二极管引脚的极性是不能接反的。二极管的测量二极管的测量 2 2、测量方法、测量方法、测量方法、测量方法继续继续继续继续本页完本页完本页完本页完数字式万用表数字式万用表数字式万用表数字式万用表1 k1 k0000.000000.001100.000050.000050.00 (3)(3)质量判别质量判别质量判别质量判别:测得阻值大的越大，阻值测得阻值大的越大，阻值测得阻值大的越大，阻值测得阻值大的越大，阻值

20、小的越小，表示管子质量好小的越小，表示管子质量好小的越小，表示管子质量好小的越小，表示管子质量好 ;若两值相差不若两值相差不若两值相差不若两值相差不大大大大(都很小或都很大都很小或都很大都很小或都很大都很小或都很大),),则表示管子有问题，则表示管子有问题，则表示管子有问题，则表示管子有问题，不能使用不能使用不能使用不能使用;(4)(4)极性判别极性判别极性判别极性判别 ：测得阻值小时，黑笔所接：测得阻值小时，黑笔所接：测得阻值小时，黑笔所接：测得阻值小时，黑笔所接二极管的那端引脚是二极管的二极管的那端引脚是二极管的二极管的那端引脚是二极管的二极管的那端引脚是二极管的“+”+”极，红极，红极，

21、红极，红笔所接二极管的那端引脚是二极管的笔所接二极管的那端引脚是二极管的笔所接二极管的那端引脚是二极管的笔所接二极管的那端引脚是二极管的“”极极极极.+注意注意注意注意 :用指针式万用表测量方法完全相用指针式万用表测量方法完全相用指针式万用表测量方法完全相用指针式万用表测量方法完全相同。同。同。同。注意：测量时不要用手指捏着管脚和注意：测量时不要用手指捏着管脚和注意：测量时不要用手指捏着管脚和注意：测量时不要用手指捏着管脚和笔，这样人体的电阻就相当于与二极管笔，这样人体的电阻就相当于与二极管笔，这样人体的电阻就相当于与二极管笔，这样人体的电阻就相当于与二极管并联，会影响测量的准确度。并联，会影响测量的准确度。并联，会影响测量的准确度。并联，会影响测量的准确度。第29页/共30页感谢您的观看。第30页/共30页