北京交通大學電工第六章(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 （ a. 電子電流、 ） b a 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 PN結的形成 多子的擴散運動 內電場 少子的漂移運動 濃度差 P 型半導體 N 型半導體 內電場越強，漂移運動越強，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。 擴散的結果使空間電荷區(qū)變寬。 空間電荷區(qū)也稱 PN 結 擴散和漂移這一對相反的運動最終達到動態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。 － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + － － － － － － － － 形成空間電荷區(qū) 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 PN結的單向導電性 1. PN 結加正向電壓 （正向偏置） PN 結變窄 P接正、 N接負 外電場 IF 內電場被削弱，多子的擴散加強，形成較大的擴散電流。 PN 結加正向電壓時， PN結變窄，正向電流較大，正向電阻較小， PN結處于導通狀態(tài)。 內電場 P N － － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + + + – 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 PN 結變寬 2. PN 結加反向電壓 （反向偏置） 外電場 內電場被加強，少子的漂移加強，由于少子數量很少，形成很小的反向電流。 IR P接負、 N接正 溫度越高少子的數目越多，反向電流將隨溫度增加。 – + PN 結加反向電壓時， PN結變寬，反向電流較小，反向電阻較大， PN結處于截止狀態(tài)。 內電場 P N + + + － － － － － － + + + + + + + + + － － － － － － － － － + + + + + + － － － 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 基本結構 (a) 點接觸型 (b)面接觸型 結面積小、結電容小、正向電流小。用于檢波和變頻等高頻電路。 結面積大、正向電流大、結電容大，用于工頻大電流整流電路。 (c) 平面型 用于集成電路制作工藝中。 PN結結面積可大可小，用于高頻整流和開關電路中。 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 陰極引線 陽極引線 二氧化硅保護層 P 型硅 N 型硅 ( c ) 平面型 金屬觸絲 陽極引線 N 型鍺片 陰極引線 外殼 ( a ) 點接觸型 鋁合金小球 N 型硅 陽極引線 PN 結 金銻合金 底座 陰極引線 ( b ) 面接觸型 圖 1 – 12 半導體二極管的結構和符號 二極管的結構示意圖 陰極 陽極 ( d ) 符號 D 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 伏安特性 硅管 ,鍺管 。 反向擊穿 電壓 U(BR) 導通壓降 外加電壓大于死區(qū)電壓二極管才能導通。 外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向導電性。 正向特性 反向特性 特點：非線性 硅 ~鍺 ~ U I 死區(qū)電壓 P N + – P N – + 反向電流 在一定電壓 范圍內保持 常數。 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 主要參數 1. 最大整流電流 IOM 二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。 2. 反向工作峰值電壓 URWM 是保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，一般是二極管反向擊穿電壓 UBR的一半或三分之二。二極管擊穿后單向導電性被破壞，甚至過熱而燒壞。 3. 反向峰值電流 IRM 指二極管加最高反向工作電壓時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向導電性差， IRM受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小 ，鍺管的反向電流較大，為硅管的幾十到幾百倍。 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 二極管 的單向導電性 1. 二極管加正向電壓（正向偏置，陽極接正、陰極接負 ）時， 二極管處于正向導通狀態(tài)，二極管正向電阻較小，正向電流較大。 2. 二極管加反向電壓（反向偏置，陽極接負、陰極接正 ）時， 二極管處于反向截止狀態(tài)，二極管反向電阻較大，反向電流很小。 3. 外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向導電性。 4. 二極管的反向電流受溫度的影響，溫度愈高反向電流愈大。 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 二極管電路分析舉例 定性分析： 判斷二極管的工作狀態(tài) 導通截止 否則，正向管壓降 硅 ~ ~ 分析方法： 將二極管斷開，分析二極管兩端電位 的高低或所加電壓 UD的正負。 若 V陽 V陰 或 UD為正 ( 正向偏置 )，二極管導通 若 V陽 V陰 或 UD為負 ( 反向偏置 )，二極管截止 若二極管是理想的， 正向導通時正向管壓降為零，反向截止時二極管相當于斷開。 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 電路如圖，求： UAB V陽 =－ 6 V V陰 =－ 12 V V陽 V陰 二極管導通 若忽略管壓降，二極管可看作短路， UAB =－ 6V 否則， UAB低于－ 6V一個管壓降，為－ － 例 1： 取 B 點作參考點，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。 在這里，二極管起鉗位作用。 D 6V 12V 3k? B A UAB + – 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 兩個二極管的陰極接在一起 取 B 點作參考點，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。 V1陽 =－ 6 V， V2陽 =0 V， V1陰 = V2陰 = － 12 V UD1 = 6V， UD2 =12V ∵ UD2 UD1 ∴ D2 優(yōu)先導通， D1截止。 若忽略管壓降，二極管可看作短路， UAB = 0 V 例 2: D1承受反向電壓為－ 6 V 流過 D2 的電流為 mA43122D ??I求： UAB 在這里， D2 起鉗位作用， D1起隔離作用。 B D1 6V 12V 3k? A D2 UAB + – 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 ui 8V，二極管導通，可看作短路 uo = 8V ui 8V，二極管截止，可看作開路 uo = ui 已知： 二極管是理想的，試畫出 uo 波形。 V sin18i tu ??8V 例 3： 二極管的用途： 整流、檢波、 限幅、鉗位、開 關、元件保護、 溫度補償等。 ui t ?18V 參考點 二極管陰極電位為 8 V D 8V R uo ui + + – – 下一頁 總目錄 章目錄 返回 上一頁 二極管 整流電路 整