第9章 电力二极管、电力晶体管和晶闸管的应用简介

目录

目录............................................................................................................................................................................. I 第9章电力二极管、电力晶体管和晶闸管的应用简介 . (1)

9.1 电力二极管的应用简介 (1)

9.1.1 电力二极管的种类 (1)

9.1.2 各种常用的电力二极管结构、特点和用途 (1)

9.1.3 电力二极管的主要参数 (1)

9.1.4 电力二极管的选型原则 (2)

9.2 电力晶体管的应用简介 (3)

9.2.1 电力晶体管的主要参数 (3)

9.2.2 电力晶体管的选型原则 (3)

9.3 晶闸管的应用简介 (4)

9.3.1 晶闸管的种类 (4)

9.3.2 各种常用的晶体管结构、特点和用途 (4)

9.3.3 晶闸管的主要参数 (5)

9.3.4 晶闸管的选型原则 (6)

9.4 总结 (7)

第9章电力二极管、电力晶体管和晶闸管的应用简介

9.1 电力二极管的应用简介

电力二极管（Power Diode）在20世纪50年代初期就获得应用，当时也被称为半导体整流器；它的基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管相同，都以半导体PN结为基础，实现正向导通、反向截止的功能。电力二极管是不可控器件，其导通和关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。电力二极管实际上是由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的。

9.1.1 电力二极管的种类

电力二极管主要有普通二极管、快速恢复二极管和肖特基二极管。

9.1.2 各种常用的电力二极管结构、特点和用途

名称结构特点、用途实例图片

整流二极管

多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路中。其反向恢复时间较长，一般在5s以上，其正向电流定额和反向电压定额可以达到很高。

快速恢复二极管

恢复过程很短，特别是反向恢复过程很短（一般在5s以下）。快恢复外延二极管，采用外延型P-i-N结构，其反向恢复时间更短（可低于50ns），正向压降也很低（0.9V左右）。从性能上可分为快速恢复和超快速恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在100ns以下，甚至达到20~30ns。

肖特基二极管

优点：反向恢复时间很短（10~40ns），正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲；在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小，明显低于快恢复二极管；因此，其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还要小，效率高。

弱点：（1）当所能承受的反向耐压提高时其正向压降也会高得不能满足要求，因此多用于200V以下的低压场合.（2）反向漏电流较大且对温度敏感，因此反向稳态损耗不能忽略，而且必须更严格地限制其工作温度。

9.1.3 电力二极管的主要参数

1．正向平均电流I F（AV）。

正向平均电流指电力二极管长期运行时，在指定的管壳温度（简称壳温，用T C表示）和散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。其是按照电流的发热效应来定义的，使用时应按有效值相

等的原则来选取电流定额，并应留有一定的裕量。

2．正向压降U F。

正向压降指电力二极管在指定温度下，流过某一指定的稳态正向电流时对应的正向压降。

3．反向重复峰值电压U RRM。

反向重复峰值电压指对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压。使用时，应当留有两倍以上的裕量。

4．最高工作结温T JM。

结温是指管芯PN结的平均温度，用T J表示。最高工作结温是指在PN结不致损坏的前提下所能承受的最高平均温度。T JM通常在125～175 ℃范围之内。

5．反向恢复时间t rr。

6．最大浪涌电流I FSM。

浪涌电流指电力二极管所能承受最大的连续一个或几个工频周期的过电流。

9.1.4 电力二极管的选型原则

（1）电力二极管的结构和型式满足应用场合的特点和技术要求。

（2）正向平均电流不小于其在应用电路中流过的最大电流。

（3）正向压降满足应用电路的技术要求。

（4）反向重复峰值电压不小于其在应用电路中承受的最大反向电压峰值的2倍。

（5）最高工作结温不小于其在应用电路的最高温度。

（6）反向恢复时间满足应用电路的要求。

（7）最大浪涌电流不小于其在应用电路中流过的最大浪涌电流。

（8）选择质量好、性价比高的品牌。

9.2 电力晶体管的应用简介

电力晶体管（GTR ）是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管（BJT ），所以有时也称为Power BJT ；与普通的双极结型晶体管基本原理是一样的。GTR 是一种电流控制的双极双结大功率、高反压电力电子器件，具有自关断能力的全控型器件。

电力晶体管最主要的特性是耐压高、电流大、开关特性好，同时它既具备晶体管饱和压降低、开关时间短和安全工作区宽等固有特性，又增大了功率容量；电力晶体管的缺点是驱动电流较大、耐浪涌电流能力差、易受二次击穿而损坏、驱动电路复杂，驱动功率大。

由于它所组成的电路灵活、成熟、开关损耗小、开关时间短，因此在中等容量和中等频率的电源、电机控制、通用逆变器等电路中被广泛应用。

9.2.1 电力晶体管的主要参数

1．电力晶体管的主要参数有电流放大倍数β、直流电流增益h FE 、集电极与发射极间漏电流I ceo 、集电极和发射极间饱和压降U ces 、开通时间t on 和关断时间t off 。

2．最高工作电压。

电力晶体管上所加的电压超过规定值时，就会发生击穿。击穿电压不仅和晶体管本身的特性有关，还与外电路的接法有关。发射极开路时集电极和基极间的反向击穿电压BU cbo ，基极开路时集电极和发射极间的击穿电压BU ceo ，发射极与基极间用电阻联接或短路联接时集电极和发射极间的击穿电压BU cer 和BU ces ，发射结反向偏置时集电极和发射极间的击穿电压BUcex 。且存在以下关系：

B U B U B U B U B U ceo cer ces cex cbo

>>>> 9.2.2 电力晶体管的选型原则

（1）电力晶体管的种类、应用场合满足应用电路的设计要求。

（2）共发射极直流放大倍数HFE 满足应用电路的要求。

（3）共发射极交流放大倍数β满足应用电路的要求。

（4）特征频率不小于其在应用电路中的最大频率的3倍。

（5）集电极和发射极间饱和压降满足应用电路的要求。

（6）集电极最大允许电流不小于其在应用电路中的最大电流2倍。

（7）集电极最大允许耗散功率满足应用电路的要求。

（8）开通时间ton 和关断时间toff 满足应用电路的要求。

（9）选择质量好、性价比高的品牌。

9.3 晶闸管的应用简介

晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又称作可控硅整流器（SCR），以前被简称为可控硅。1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管，到1957年美国通用电气公司开发出了世界上第一只晶闸管产品，并于1958年使其商业化。

晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极、阴极和门极，其属于半控型器件。晶闸管能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制，因此被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电路中。

9.3.1 晶闸管的种类

按其关断、导通及控制方式：普通晶闸管（SCR）、双向晶闸管（TRIAC）、逆导晶闸管（RCT）、门极关断晶闸管（GTO）、BTG晶闸管、温控晶闸管（TT国外，TTS国内）和光控晶闸管（LTT）等多种。

按其引脚和极性：二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管。

按其封装形式：金属封装晶闸管、塑封晶闸管和陶瓷封装晶闸管三种类型。其中，金属封装晶闸管又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种；塑封晶闸管又分为带散热片型和不带散热片型两种。

按电流容量：大功率晶闸管、中功率晶闸管和小功率晶闸管三种。通常，大功率晶闸管多采用陶瓷封装，而中、小功率晶闸管则多采用塑封或金属封装。

按其关断速度：普通晶闸管和快速晶闸管，快速晶闸管包括所有专为快速应用而设计的晶闸管，有常规的快速晶闸管和工作在更高频率的高频晶闸管，可分别应用于400Hz和10kHz以上的斩波或逆变电路中。

按冷确方式：自然冷确式晶闸管、风冷确式晶闸管和水冷确式晶闸管。电流较小的晶闸管一般采用自然冷确，电流较大的采用风冷确，电流非常大的采用水冷确。

9.3.2 各种常用的晶体管结构、特点和用途

名称结构特点、用途实例图片

普通晶闸管（SCR）

晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极、阴极和门极；晶闸管能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制，因此被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电路中。

快速晶闸管（FST）

快速晶闸管的开关时间以及du/dt和di/dt的耐量都有了明显改善。普通晶闸管一般为数百微秒，快速晶闸管为数十微秒，而高频晶闸管则为10μs左右。高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额都不易做高。由于工作频率较高，选择快速晶闸管和高频晶闸管的通态平均电流时不能忽略其开关损耗的发热效应。

双向晶闸管（TRIAC）

双向晶闸管可以认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。门极使器件在主电极的正反两方向均可触发导通，在第Ｉ和第III 象限有对称的伏安特性。双向晶闸管通常用在交流电路中，因此不用平均值而用有效值来表示其额定电流值。

逆导晶闸管

逆导晶闸管是将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件，不具有承受反向电压的能力，一旦承受反向电压即开通。具有正向压降小、关断时间短、高温特性好、额定结温高等优点，可用于不需要阻断反向电压的电路中。

门极关断晶闸管

门极关断晶闸管是晶闸管的一种派生器件，但可以通过在门极

施加负的脉冲电流使其关断，属于全控型器件。

光控晶闸管（LTT）

光控晶闸管是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。由于采用光触发保证了主电路与控制电路之间的绝缘，而且可以避免电磁干扰的影响，因此光控晶闸管目前在高压大功率的场合。

9.3.3 晶闸管的主要参数

1．电压定额

（1）断态重复峰值电压U DRM。

断态重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在晶闸管上的正向峰值电压。国标规定断态重复峰值电压U DRM为断态不重复峰值电压（即断态最大瞬时电压）U DSM的90%。断态不重复峰值电压应低于正向转折电压U bo。

（2）反向重复峰值电压U RRM。

反向重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在晶闸管上的反向峰值电压。规定反向重复峰值电压U RRM为反向不重复峰值电压（即反向最大瞬态电压）URSM的90%。反向不重复峰值电压应低于反向击穿电压。

（3）通态（峰值）电压U T。

通态（峰值）电压指晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。

通常取晶闸管的U DRM和U RRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3倍。

2．电流定额

（1）通态平均电流I T（AV）。

通态平均电流按照正向电流造成的器件本身的通态损耗的发热效应来定义的。

国标规定通态平均电流为晶闸管在环境温度为40℃和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。一般取其通态平均电流为按发热效应相等（即有效值相等）的原则所得计算结果的1.5~2倍。

（2）维持电流I H。

维持电流是指使晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为几十到几百毫安。结温越高，则I H越小。

（3）擎住电流I L。

擎住电流是晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，维持导通所需的最小电流。约为I H的2~4倍。

（4）浪涌电流I TSM。

浪涌电流指由于电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。

3．动态参数

（1）开通时间t gt和关断时间t q。

（2）断态电压临界上升率du/dt。

在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通态转换的外加电压最大上升率。电压上升率过大，使充电电流足够大，就会使晶闸管误导通。通态电流临界上升率di/dt在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流上升率。如果电流上升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏。

9.3.4 晶闸管的选型原则

（1）晶闸管的结构和型式满足应用场合的特点和技术要求。

（2）晶闸管的额定电流不小于其在应用电路中的最大电流的1.5~2倍。

（3）晶闸管的额定电压不小于其在应用电路中承受的最大峰值（正向或者反向）电压的2~3倍。

（4）晶闸管的动态参数满足应用电路的要求。

（5）选择质量好、性价比高的品牌。

9.4 总结

（1）晶闸管是半控型器件，具有单向导电性，晶闸管一旦导通，门极将失去控制作用，导通后流过晶闸管的电流由主电路电源和负载来决定。导通后阳极电流小于维持电流才会关断，关断方法：交流电路利用电压反向自动关断晶闸管，直流电路设置关断电路加反压关断晶闸管。

（2）晶闸管加足够的正向阳极电压，阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应，阳极电压上升率du/dt 过高或者光触发，以上任意一种条件即使晶闸管未加门极电压也会导通。

（3）有常规的快速晶闸管和工作在更高频率的高频晶闸管，可分别应用于400Hz和10kHz以上的斩波或逆变电。

（4）大功率晶闸管多采用陶瓷封装，而中、小功率晶闸管则多采用塑封或金属封装，金属封装晶闸管又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种，塑封晶闸管又分为带散热片型和不带散热片型两种。

（5）选用晶闸管时，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3倍。但是由于国内的制造工业的不足，因此在选用国内的晶闸管时额定电压和电流需要在标准的基础上放大。

（6）晶闸管电压上升率过大，使充电电流足够大，就会使晶闸管误导通。如果电流上升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏。

（7）晶闸管的冷确方式有自然冷确、风冷确和水冷确。电流较小的晶闸管一般采用自然冷确，电流较大的采用风冷确，电流非常大的采用水冷确。

（8）对较大型的电力电子装置，当单个电力电子器件的电压或电流定额不能满足要求时，往往需要将电力电子器件串联或并联起来工作，或者将电力电子装置串联或并联起来工作。

（9）当晶闸管的额定电压小于实际要求时，可以用两个以上同型号器件相串联。为达到静态均压，首先应选用参数和特性尽量一致的器件，此外可以采用电阻均压。为达到动态均压，同样首先应选择动态参数和特性尽量一致的器件，另外还可以用RC并联支路作动态均压；对于晶闸管来讲，采用门极强脉冲触发可以显著减小器件开通时间上的差异。

（10）大功率晶闸管装置中，常用多个器件并联来承担较大的电流。晶闸管并联就会分别因静态和动态特性参数的差异而存在电流分配不均匀的问题。均流的首要措施是挑选特性参数尽量一致的器件，此外还可以采用均流电抗器；同样，对于晶闸管来讲，用门极强脉冲触发也有助于动态均流。

（11）当需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用先串后并的方法联接。

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第四章 半导体二极管和晶体管

第四章半导体二极管和晶体管 教学目标 本章课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专业中的应用打下基础。 1.掌握基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。 2.具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，以及将所学知识用于本专业的能力。 教学内容 1、半导体基础知识 2、PN结特性 3、晶体管 教学重点与难点 1、PN结的单向导电性、伏安特性 2、二极管的伏安特性及主要参数 3、三极管放大、饱和、截止三种模式的工作条件和性能特点 一、电子技术的发展 电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展上。

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第1章__半导体二极管及其应用习题解答

第1章半导体二极管及其基本电路 自测题 判断下列说法是否正确，用“√”和“?”表示判断结果填入空内 1. 半导体中的空穴是带正电的离子。（?） 2. 温度升高后，本征半导体内自由电子和空穴数目都增多，且增量相等。（√） 3. 因为P型半导体的多子是空穴，所以它带正电。（?） 4. 在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。（√） 5. PN结的单向导电性只有在外加电压时才能体现出来。（√） 选择填空 1. N型半导体中多数载流子是 A ；P型半导体中多数载流子是B。 A．自由电子 B．空穴 2. N型半导体C；P型半导体C。 A．带正电 B．带负电 C．呈电中性 3. 在掺杂半导体中，多子的浓度主要取决于B，而少子的浓度则受 A 的影响很大。 A．温度 B．掺杂浓度 C．掺杂工艺 D．晶体缺陷 4. PN结中扩散电流方向是A；漂移电流方向是B。 A．从P区到N区 B．从N区到P区 5. 当PN结未加外部电压时，扩散电流C飘移电流。 A．大于 B．小于 C．等于 6. 当PN结外加正向电压时，扩散电流A漂移电流，耗尽层E；当PN结外加反向电压时，扩散电流B漂移电流，耗尽层D。 A．大于 B．小于 C．等于 D．变宽 E．变窄 F．不变 7. 二极管的正向电阻B，反向电阻A。 A．大 B．小 8. 当温度升高时，二极管的正向电压B，反向电流A。 A．增大 B．减小 C．基本不变 9. 稳压管的稳压区是其工作在C状态。 A．正向导通 B．反向截止 C．反向击穿有A、B、C三个二极管，测得它们的反向电流分别是2?A、0.5?A、5?A；在外加相同的正向电压时，电流分别为10mA、 30mA、15mA。比较而言，哪个管子的性能最好【解】：二极管在外加相同的正向电压下电流越大，其正向电阻越小；反向电流越小，其单向导电性越好。所以B管的性能最好。 题习题1 试求图所示各电路的输出电压值U O，设二极管的性能理想。

电力题全答案

电力电子技术复习题 题型 一. 填空题(每空2分，共20分) 二. 判断题(5小题，每小题2分，共10分) 三. 选择题(5小题，每小题2分，共10分) 四. 简答题(3小题，每小题10分，共30分) 五. 分析题(15分) 电路分析，电压电流波形，整流电路+续流二极管/二象限斩波电路+直流电机负载 六. 计算（15分） 整流电路电压电流/晶闸管的额定参数计算 总成绩: 平时(作业+练习+考勤)15%+实验(考勤+报告)15%+期终70% . 复习题 一，填空/判断/选择 1, 电力电子器件一般工作在_开关_状态。 2, 在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要有_通态损耗_，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为开关损耗。 3, 电力二极管的主要类型有普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管。 4, 肖特基二极管的开关损耗明显低于快恢复二极管的开关损耗。 5, 晶闸管的基本工作特性可概括为门极正向有触发则导通、反向截止。 6, 对同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流I L在数值大小上的关系是I L约为I H的2–4倍。7, 晶闸管断态不重复电压U DRM与转折电压U bo数值大小上的关系是U DRM

半导体二极管及其应用

第1章半导体二极管及其应用 本章要点 ●半导体基础知识 ●PN结单向导电性 ●半导体二极管结构、符号、伏安特性及应用 ●特殊二极管 本章难点 ●半导体二极管伏安特性 ●半导体二极管应用 半导体器件是近代电子学的重要组成部分。只有掌握了半导体器件的结构、性能、工作原理和特点，才能正确地选择和合理使用半导体器件。半导体器件具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性强等优点，在各个领域中得到了广泛的应用。半导体二极管和三极管是最常用的半导体器件，而PN结又是组成二极管和三极管及各种电子器件的基础。本章首先介绍有关半导体的基础知识，然后将重点介绍二极管的结构、工作原理、特性曲线、主要参数以及应用电路等，为后面各章的学习打下基础。 1.1 PN结 1.1.1 半导体基础知识 1. 半导体特性 自然界中的各种物质，按其导电能力划分为：导体、绝缘体、半导体。导电能力介于导体与绝缘体之间的，称之为半导体。导体如金、银、铜、铝等；绝缘体如橡胶、塑料、云母、陶瓷等；典型的半导体材料则有硅、锗、硒及某些金属氧化物、硫化物等，其中，用来制造半导体器件最多的材料是硅和锗。 半导体之所以用来制造半导体器件，并不在于其导电能力介于导体与绝缘体之间，而在于其独特的导电性能，主要表现在以下几个方面。 (1) 热敏性：导体的导电能力对温度反应灵敏，受温度影响大。当环境温度升高时，其导电能力增强，称为热敏性。利用热敏性可制成热敏元件。 (2) 光敏性：导体的导电能力随光照的不同而不同。当光照增强时，导电能力增强，称为光敏性。利用光敏性可制成光敏元件。 (3) 掺杂性：导体更为独特的导电性能体现在其导电能力受杂质影响极大，称为掺杂性。这里所说的“杂质”，是指某些特定的纯净的其他元素。在纯净半导体中，只要掺入极微量的杂质，导电能力就急剧增加。一个典型的数据是：如在纯净硅中，掺入百万分之

分析稳压二极管的工作原理及其限流电阻的公式推导

分析稳压二极管的工作原理及其限流电阻的公式推导 一、二极管主要参数 在实际应用中选择适当的二极管对电路的设计很重要，不同用途的二极管有不同的结构，有不同的参数要求：不同用途的二极管对二极管参数的要求也不同。二极管的主要参数如下： 1、最大整流电流；二极管的最大整流电流是指在规定测试温度下，二极管允许通过的最大平均大流。二极管在正常工作时，平均工作电流不应超过此值，二则会损坏二极管。 2、最大反向峰值电压：最大反向峰值电压是指在二极管工作时允许承受的最大反向电压 3、最大正向浪涌电流：最大正想浪涌电流时二极管允许流过的过量的正向电流，表示二极管承受非正常工作电流（浪涌电流不是经常出现，只是偶然出现）的能力。一般测试时，规定一个50Hz的浪涌电流。 4、反向电流：指二极管在未击穿是的反向电流（后续会介绍），一般规定在是温度25°C时进行测试。 5、反向恢复时间：当二极管两端电压从正向电压变为反向电压时，理想情况是电流能瞬时截止，但是实际要延迟一段时间，这段时间久成为反向恢复时间。 不同用途的二极管对各种参数的要求不同，表（1-1）和表（1-2）列出了二极管的参数，以供参考 二、极管的种类 二极管的种类有很多，出了普通的二极管和整流二极管外，还有利用特殊工艺制造的具有各种不同用途的二级管，如稳压管（齐纳二极管）、光敏二极管，发光二极管等。 下面，主要介绍的是在电路中最常见的二极管的一种——稳压二极管 三、稳压二极管及其工作原理 我们都知道，二极管加反响偏置电压时，如果反向电压达到UBR,则二极管会产生击穿。击穿时反向电流迅速增加，但是此时二极管两端的电压变化很小。稳压就是根据PN结的这一特性，经特殊工艺制造的。稳压管又称齐纳二极管。使用稳压管可以提供一个较为固定的稳定电压。

功率二极管结构和工作原理

功率二极管结构和工作原理 在本征半导体中掺入P型和N型杂质，其交界处就形成了PN结，在PN结的两端引出两个电极，并在外面装上管壳，就成为半导体二极管。如果一杂质半导体和金属形成整流接触，并在两端引出两个电极，则成为肖特基二极管。 二极管的结构和工作原理： PN结的形成及二极管的单向导电性描述如下： 如下图1所示，对于一块纯净的半导体，如果它的一侧是P区，另一侧为N区，则在P区和N区之间形成一交界面。N区的多子（电子）向P区运动，P区的多子（空穴）向N区运动，这种由于浓度差异而引起的运动称为“扩散运动”。扩散到P区的电子不断地与空穴复合，同时P区的空穴向N区扩散，并与N区中的电子复合。交界面两侧多子复合的结果就出现了由不能移动的带电离子组成的“空间电荷区”。N区一侧出现正离子区，P区一侧出现负离子区，正负离子在交界面两侧形成一个内电场。这个内电场对多子的扩散运动起阻碍作用的同时，又有利于N区的少子（空穴）进入P区，P区的少子（电子）进入N区，这种在内电场作用下少子的运动称为“漂移运动”。扩散运动有助于内电场的加强，内电场的加强将阻碍多子的扩散，而有助于少子的漂移，少子漂移运动的加强又将削弱内电场，又有助于多子的扩散，最终扩散运动和漂移运动必在一定温度下达到动态平衡。即在单位时间内P区扩散到N区的空穴数量等于由P区漂移到N区的自由电子数量，形成彼此大小相等，方向相反的漂移电流和扩散电流，交界面的总电流为零。在动态平衡时，交界面两侧缺少载流子的区域称为“耗尽层“，这就形成了PN结。

如图2所示，当PN结处于正偏，即P区接电源正端，N区接电源负端时，外加电场与PN 结内电场方向相反，内电场被削弱，耗尽层变宽，打破了PN结的平衡状态，使扩散占优势。多子形成的扩散电流通过回路形成很大的正向电流，此时PN结呈现的正向电阻很小，称为“正向导逋”。当PN结上流过的正向电流较小时，二极管的电阻主要是作为基片的低掺杂N区的欧姆电阻，其阻值较高且为常量，因而管压降随正向电流的上升而增加；当PN结上流过的正向电流较大时，注入并积累在低掺杂N区的少子空穴浓度将很大，为了维持半导体电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，使得其电阻率明显下降，也就是电导率大大增加，这就是电导调制效应。电导调制效应使得PN结在正向电流较大时压降仍然很低，维持在1V左右，所以正向偏置的PN结表现为低阻态，为保护PN结，通常要在回路中串联一个限流电阻。

半导体二极管及其应用习题解答

第1章半导体二极管及其基本电路 教学内容与要求 本章介绍了半导体基础知识、半导体二极管及其基本应用和几种特殊二极管。教学内容与教学要求如表所示。要求正确理解杂质半导体中载流子的形成、载流子的浓度与温度的关系以及PN结的形成过程。主要掌握半导体二极管在电路中的应用。 表第1章教学内容与要求 内容提要 1.2.1半导体的基础知识 1．本征半导体 高度提纯、结构完整的半导体单晶体叫做本征半导体。常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。自由电子和空穴是成对出现的，称为电子空穴对，它们的浓度相等。 本征半导体的载流子浓度受温度的影响很大，随着温度的升高，载流子的浓度基本按指数规律增加。但本征半导体中载流子的浓度很低，导电能力仍然很差， 2．杂质半导体 (1)N型半导体本征半导体中，掺入微量的五价元素构成N型半导体，N型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴。N型半导体呈电中性。 (2) P型半导体本征半导体中，掺入微量的三价元素构成P型半导体。P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。P型半导体呈电中性。 在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度，掺入杂质越多，多子浓度就越大。而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。 1.2.2 PN结及其特性

1．PN 结的形成 在一块本征半导体上，通过一定的工艺使其一边形成N 型半导体，另一边形成P 型半导体，在P 型区和N 型区的交界处就会形成一个极薄的空间电荷层，称为PN 结。PN 结是构成其它半导体器件的基础。 2．PN 结的单向导电性 PN 结具有单向导电性。外加正向电压时，电阻很小，正向电流是多子的扩散电流，数值很大，PN 结导通；外加反向电压时，电阻很大，反向电流是少子的漂移电流，数值很小，PN 结几乎截止。 3. PN 结的伏安特性 PN 结的伏安特性： )1(T S -=U U e I I 式中，U 的参考方向为P 区正，N 区负，I 的参考方向为从P 区指向N 区；I S 在数值上等于反向饱和电流；U T =KT /q ，为温度电压当量，在常温下，U T ≈26mV 。 (1) 正向特性 0>U 的部分称为正向特性，如满足U ??U T ，则T S U U e I I ≈，PN 结的正向电流I 随正向电压U 按指数规律变化。 (2) 反向特性 0>，则S I I -≈，反向电流与反向电 压的大小基本无关。 (3) 击穿特性 当加到PN 结上的反向电压超过一定数值后，反向电流急剧增加，这种现象称为PN 结反向击穿，击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。 4. PN 结的电容效应 PN 结的结电容C J 由势垒电容C B 和扩散电容C D 组成。C B 和C D 都很小，只有在信号频率较高时才考虑结电容的作用。当PN 结正向偏置时，扩散电容C D 起主要作用，当PN 结反向偏置时，势垒电容C B 起主要作用。 1.2.3 半导体二极管 1. 半导体二极管的结构和类型 半导体二极管是由PN 结加上电极引线和管壳组成。 二极管种类很多，按材料来分，有硅管和锗管两种；按结构形式来分，有点接触型、面接触型和硅平面型几种。 2. 半导体二极管的伏安特性 半导体二极管的伏安特性是指二极管两端的电压u D 和流过二极管的电流i D 之间的关系。它的伏安特性与PN 结的伏安特性基本相同，但又有一定的差别。在近似分析时，可采用PN 结的伏安特性来描述二极管的伏安特性。 3. 温度对二极管伏安特性的影响 温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，温度每升高1o C ，PN 结的正向压降约减小（2~）mV 。 二极管的反向特性曲线随温度的升高将向下移动。当温度每升高10 o C 左右时，反向饱和电流将加倍。 4. 半导体二极管的主要参数 二极管的主要参数有：最大整流电流I F ；最高反向工作电压U R ；反向电流I R ；最高工作频率f M 等。由于制造工艺所限，即使同一型号的管子，参数也存在一定的分散性，因此手册上往往给出的是参数的上限值、下限值或范围。 5. 半导体二极管的模型 常用的二极管模型有以下几种：

稳压二极管工作原理

稳压二极管工作原理 一、稳压二极管原理及特性 一般三极管都是正向导通，反向截止；加在二极管上的反向电压如果超过二极管的承受能力，二极管就要击穿损毁。但是有一种二极管，它的正向特性与普通二极管相同，而反向特性却比较特殊：当反向电压加到一定程度时，虽然管子呈现击穿状态，通过较大电流，却不损毁，并且这种现象的重复性很好；只要管子处在击穿状态，尽管流过管子的电在变化很大，而管子两端的电压却变化极小起到稳压作用。这种特殊的二极管叫稳压管。 稳压管的型号有2CW、2DW 等系列，它的电路符号如图5－17所示。 稳压管的稳压特性，可用图5一18所示伏安特性曲线很清楚地表示出来。 稳压管是利用反向击多区的稳压特性进行工作的，因此，稳压管在电路中要反向连接。稳压管的反向击穿电压称为稳定电压，不同类型稳压管的稳定电压也不一

样，某一型号的稳压管的稳压值固定在口定范围。例如：2CW11的稳压值是3.2伏到4．5伏，其中某一只管子的稳压值可能是3．5伏，另一只管子则可能是4，2伏。 在实际应用中，如果选择不到稳压值符合需要的稳压管，可以选用稳压值较低的稳压管，然后串联几只硅二极管“枕垫”，把稳定电压提高到所需数值。这是利用硅二极管的正向压降为0．6～0．7伏的特点来进行稳压的。因此，二极管在电路中必须正向连接，这是与稳压管不同的。 稳压管稳压性能的好坏，可以用它的动态电阻r来表示： 显然，对于同样的电流变化量ΔI，稳压管两端的电压变化量ΔU越小，动态电阻越小，稳压管性能就越好。 稳压管的动态电阻是随工作电流变化的，工作电流越大，动态电阻越小。因此，为使稳压效果好，工作电流要选得合适。工作电流选得大些，可以减小动态电阻，但不能超过管子的最大允许电流（或最大耗散功率）。各种型号管子的工作电流和最大允许电流，可以从手册中查到。 稳压管的稳定性能受温度影响，当温度变化时，它的稳定电压也要发生变化，常用稳定电压的温度系数来表示，这种性能例如2CW19型稳压管的稳定电压Uw= 12伏，温度系数为0.095%℃，说明温度每升高1℃，其稳定电压升高11.4毫伏。为提高电路的稳定性能，往往采用适当的温度补偿措施。在稳定性能要求很高时，需使用具有温度补偿的稳压，如2DW7A、2DW7W、2DW7C 等。 二、稳压二极管稳压电路图 由硅稳压管组成的简单稳压电路如图5- l9（a）所示。硅稳压管DW与负载Rfz，并联，R1为限流电阻。

半导体二极管及其应用习题解答

半导体二极管及其应用 习题解答 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

第1章半导体二极管及其基本电路 教学内容与要求 本章介绍了半导体基础知识、半导体二极管及其基本应用和几种特殊二极管。教学内容与教学要求如表所示。要求正确理解杂质半导体中载流子的形成、载流子的浓度与温度的关系以及PN结的形成过程。主要掌握半导体二极管在电路中的应用。 表第1章教学内容与要求 内容提要 1.2.1半导体的基础知识 1．本征半导体 高度提纯、结构完整的半导体单晶体叫做本征半导体。常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。自由电子和空穴是成对出现的，称为电子空穴对，它们的浓度相等。 本征半导体的载流子浓度受温度的影响很大，随着温度的升高，载流子的浓度基本按指数规律增加。但本征半导体中载流子的浓度很低，导电能力仍然很差， 2．杂质半导体

(1) N 型半导体 本征半导体中，掺入微量的五价元素构成N 型半导体，N 型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴。N 型半导体呈电中性。 (2) P 型半导体 本征半导体中，掺入微量的三价元素构成P 型半导体。P 型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。P 型半导体呈电中性。 在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度，掺入杂质越多，多子浓度就越大。而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。 1.2.2 PN 结及其特性 1．PN 结的形成 在一块本征半导体上，通过一定的工艺使其一边形成N 型半导体，另一边形成P 型半导体，在P 型区和N 型区的交界处就会形成一个极薄的空间电荷层，称为PN 结。PN 结是构成其它半导体器件的基础。 2．PN 结的单向导电性 PN 结具有单向导电性。外加正向电压时，电阻很小，正向电流是多子的扩散电流，数值很大，PN 结导通；外加反向电压时，电阻很大，反向电流是少子的漂移电流，数值很小，PN 结几乎截止。 3. PN 结的伏安特性 PN 结的伏安特性： )1(T S -=U U e I I 式中，U 的参考方向为P 区正，N 区负，I 的参考方向为从P 区指向N 区；I S 在数值上等于反向饱和电流；U T =KT /q ，为温度电压当量，在常温下，U T ≈26mV 。

稳压二极管原理及应用

什么是稳压二极管稳压二极管(又叫齐纳二极管)它的电路符号是:，稳压二极管是一种用于稳定电压的单PN结二极管。此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很少的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定，稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。 稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更多的稳定电压。 稳压管的应用： 1、浪涌保护电路(如图2)：稳压管在准确的电压下击穿，这就使得它可作为限制或保护之元件来使用，因为各种电压的稳压二极管都可以得到，故对于这种应用特别适宜。图中的稳压二极管D是作为过压保护器件。只要电源电压VS超过二极管的稳压值D就导通。使继电器J吸合负载RL就与电源分开。 2、电视机里的过压保护电路(如图3)：EC是电视机主供电压，当EC电压过高时，D导通，三极管BG导通，其集电极电位将由原来的高电平(5V)变为低电平，通过待机控制线的控制使电视机进入待机保护状态。 3、电弧抑制电路如图4：在电感线圈上并联接入一只合适的稳压二极管(也可接入一只普通二极管原理一样)的话，当线圈在导通状态切断时，由于其电磁能释放所产生的高压就被二极管所吸收，所以当开关断开时，开关的电弧也就被消除了。这个应用电路在工业上用得比较多，如一些较大功率的电磁吸控制电路就用到 它。

4、串联型稳压电路(如图5)：在此电路中。串联稳压管BG的基极被稳压二极管D钳定在13V，那么其发 射极就输出恒定的12V电压了。这个电路在很多场合下都有应用 国产稳压二极管产品的分类 二极管的击穿通常有三种情况，即雪崩击穿、齐纳击穿和热击穿。 （1）雪崩击穿 对于掺杂浓度较低的PN结，结较厚，当外加反向电压高到一定数值时，因外电场过强，使PN结内少数载流子获得很大的动能而直接与原子碰撞，将原子电离，产生新的电子空穴对，由于链锁反应的结果，使少数载流子数目急剧增多，反向电流雪崩式地迅速增大，这种现象叫雪崩击穿。雪崩击穿通常发生在高反压、低掺杂的情况下。 （2）齐纳击穿 对于采用高掺杂（即杂质浓度很大）形成的PN结，由于结很薄（如0.04μm）即使外加电压并不高（如4V），就可产生很强的电场（如）将结内共价键中的价电子拉出来，产生大量的电子一空穴对，使反向电流剧增，这种现象叫齐纳击穿（因齐纳研究而得名）。齐纳击穿一般发生在低反压、高掺杂的情况下。（3）热击穿 在使用二极管的过程中，如由于PN结功耗（反向电流与反向电压之积）过大，使结温升高，电流变大，循环反复的结果，超过PN结的允许功耗，使PN结击穿的现象叫热击穿。热击穿后二极管将发生永久性损坏。

二极管入门知识二极管结构和工作原理

二极管入门知识二极管结 构和工作原理 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

在自然界中，根据材料的导电能力，我们可以将他们划分导体、绝缘体和半导体。常见的导体如铜 和铝、常见的绝缘体如橡胶、塑料等。什么是半导体呢半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，常见的半导体材料有硅（Si）和锗（Ge）。到此，请记住两种半导体材料：硅、锗。因为以后你会 听说硅管、锗管。意思很明显，说明这种二极管或三极管是用硅或锗作为基材的。 半导体硅原子结构图 半导体有几个特性有必要了解一下：热敏性、光敏性和掺杂性； 半导体的热敏性：半导体的导电能力受温度影响较大，当温度升高时，半导体的导电能力大大增强，被称为半导体的热敏性。利用半导体的热敏性可制成热敏元件，在汽车上应用的热敏元件有温度传感器，如水温传感器、进气温度传感器等。 半导体硅的空穴和自由电子示意图 半导体的光敏性：半导体的导体的导电能力随光照的不同而不同。当光照增强时，导电能力增强，称为半导体光敏性。利用光敏性可制成光敏元件。在汽车上应用的光敏元件有汽车自动空调上应用的光照传感器。 半导体的掺杂性：当在导体中掺入少量杂质，半导体的导电性能增加。 什么是本征半导体、P型半导体和N型半导体，有哪些区别 本征半导体：纯净的半导体称为本征半导体。 P型半导体：在本征半导体硅或锗中掺入微量的三价元素硼（B）或镓，就形成P型半导体。 P型半导体示意图－空穴是多数载流子 N型半导体：在本征半导体硅或锗中掺入微量的五价元素磷（P）就形成N型半导体。 N型半导体中自由电子是多数载流子 PN结和二极管 在半导体硅或锗中一部分区域掺入微量的三价元素硼使之成为P型，另一部分区域掺入微量的五价元素磷使之成为N型半导体。在P型和N型半导体的交界处就形成一个PN结。一个PN结就是一个二极管，P区的引线称为阳极，N区的引线称为阴极。 二极管结构图：P区引线成为阳极、N区引线成为阴极 二极管的单向导电性能 二极管具前单向导电性能， （1）正向导通：当PN结加上正向电压，即P区接蓄电池正级，N区接蓄电池负极时，PN结处于导通状态，如图所示，试灯有电流通过，点亮。 二极管正向导通示意图 注意二极管正向导通时存在着电压降，什么意思呢如果蓄电池电压是12V，则试灯上的电压一定小于12V，大约是吧，哪在那里呢在二极管上，这就是二极管的电压降。二极管的电压降取决于二极管采用的是锗管还是硅管：锗管的电压降是左右；而硅管的电压降是左右。如果蓄电池电压低

二极管工作原理学习

二级管工作原理（PN结原理）学习 0、小叙闲言 并没有进一步研究一下，今天写下这篇文章，主要是介绍二极管的工作原理，为后面的三极管和MOSFET工作原理的理解打下基础，然后，应该能理解放大器的工作原理，最后也就也能解决上两篇文章提出的问题了。 1、PN结形成 P（Positive）型和N（Negative）型可根据它们的载流子（载流子说得比较学术，其实就是导体里面能流动的带电粒子，为电子或者是空穴，空穴可以看作是带正电的电子）来区分。对半导体材料（一般应该是硅Si）参入不同的杂质，就可以形成P型半导体和N型半导体。P型半导体里面能够流动的粒子是空穴，N型半导体里面能够流动的粒子是电子。它们的结构如下图1所示，对于它们俩如何参杂以形成不同的半导体，我们可没必要再研究下去，

除非你是专门搞半导体材料的。P型半导体中的大红圆是负离子，由于材料的性质，它是不可移动的，而其中的小绿圆（空穴），是可移动的，这一点很重要，请务必记住；同理N型半导体，它里面的大绿圆（正离子）不可自由移动，而小红圆（电子）可自由移动。 图1 P型和N型半导体结构

简单了解了P型半导体和N型半导体之后，我们常说的PN结是如何形成的呢，且看下方图2动图。当P型半导体和N型半导体接合在一起的时候，由于P型半导体中空穴浓度高，而N型半导体中电子浓度高，因此会形成一个扩散运动，P型半导体中空穴会向它浓度低的地方扩散，从而扩散到N型区，N型半导体的电子也会向它浓度低的地方扩散，从而扩散到P型区。这样一来，P型区剩下不能自由移动的负离子，而N型区剩下不能自由移动的正离子，一正一负，在PN结内部形成了一个从左往右的内电场，基本上这个内电场就体现PN结的工作特性。另外有一点要说明的是，PN结只是局部带电，即P型区呈负电，而N型区呈负电，但是它们俩一中和，整体上是呈中性的。

半导体二极管和三极管分析

第7章半导体二极管和三极管 7.1 半导体的基本知识 7.2 PN结 7.3 半导体二极管 7.4 稳压二极管 7.5 半导体三极管

第7章半导体二极管和三极管 本章要求： 一、理解PN结的单向导电性，三极管的电流分配和 电流放大作用； 二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工 作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；三、会分析含有二极管的电路。

对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的目的在于应用。 学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。 对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就不要过分追究精确的数值。 器件是非线性的、特性有分散性、RC 的值有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。

7.1 半导体的基本知识 半导体的导电特性： (可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。 掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变(可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。 光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化 (可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等)。 热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强

7.1.1 本征半导体 完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。 晶体中原子的排列方式 硅单晶中的共价健结构 共价健 共价键中的两个电子，称为价电子。 Si Si Si Si 价电子

Si Si Si Si 价电子 价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。 本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。 空穴温度愈高，晶体中产 生的自由电子便愈多。 自由电子 在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。

稳压二极管原理及故障

稳压二极管原理及故障 稳压二极管的稳压原理： 稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。 稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示，如：ZD5表示编号为5的稳压管。 故障特点： 稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中，前一种故障表现出电源电压升高；后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。 常用稳压二极管的型号及稳压值如下表： 型号1N47281N47291N47301N47321N47331N47341N47351N47441N47501N47511N4761 稳压值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V15V27V30V75V 稳压管也是一种晶体二极管，它是利用PN结的击穿区具有稳定电压的特性来工作的。稳压管在稳压设备和一些电子电路中获得广泛的应用。我们把这种类型的二极管称为稳压管，以区别用在整流、检波和其他单向导电场合的二极管。如图画出了稳压管的伏安特性及其符号。 (1)稳定电压Uz Uz就是PN结的击穿电压，它随工作电流和温度的不同而略有变化。对于同一型号的稳压管来说，稳压值有一定的离散性。 (2)稳定电流Iz稳压管工作时的参考电流值。它通常有一定的范围，即Izmin——Izmax。 (3)动态电阻rz它是稳压管两端电压变化与电流变化的比值，如上图所示，即这个数值随工作电流的不同而改变。通常工作电流越大，动态电阻越小，稳压性能越好。

(4)电压温度系数它是用来说明稳定电压值受温度变化影响的系数。不同型号的稳压管有不同的稳定电压的温度系数，且有正负之分。稳压值低于4v的稳压管，稳定电压的温度系数为负值；稳压值高于6v的稳压管，其稳定电压的温度系数为正值；介于4V和6V之间的，可能为正，也可能为负。在要求高的场合，可以用两个温度系数相反的管子串联进行补偿(如2DW7)。 (5)额定功耗Pz前已指出，工作电流越大，动态电阻越小，稳压性能越好，但是最大工作电流受到额定功耗Pz的限制，超过P2将会使稳压管损坏。 选择稳压管时应注意：流过稳压管的电流Iz不能过大，应使Iz≤Izmax，否则会超过稳压管的允许功耗，Iz也不能太小，应使Iz≥Izmin，否则不能稳定输出电压，这样使输入电压和负载电流的变化范围都受到一定限制。下图示出了稳压管工作时的动态等效电路，图中二极管为理想二极管。

稳压二极管工作原理及故障特点

稳压二极管工作原理及故障特点

稳压二极管工作原理及故障特点 稳压二极管的稳压原理： 稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。 稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示，如：ZD5表示编号为5的稳压管。 故障特点： 稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中，前一种故障表现出电源电压升高；后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。 常用稳压二极管的型号及稳压值如下表： 型号 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761 稳压 值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V 稳压管也是一种晶体二极管，它是利用PN结的击穿区具有稳定电压的特性来工作的。稳压管在稳压设备和一些电子电路中获得广泛的应用。我们把这种类型的二极管称为稳压管，以区别用在整流、检波和其他单向导电场合的二极管。如图画出了稳压管的伏安特性及其符号。

(1)稳定电压Uz Uz就是PN结的击穿电压，它随工作电流和温度的不同而略有变化。对于同一型号的稳压管来说，稳压值有一定的离散性。 (2)稳定电流Iz 稳压管工作时的参考电流值。它通常有一定的范围，即Izmin——Izmax。 (3)动态电阻rz 它是稳压管两端电压变化与电流变化的比值，如上图所示，即这个数值随工作电流的不同而改变。通常工作电流越大，动态电阻越小，稳压性能越好。 (4)电压温度系数它是用来说明稳定电压值受温度变化影响的系数。不同型号的稳压管有不同的稳定电压的温度系数，且有正负之分。稳压值低于4v的稳压管，稳定电压的温度系数为负值；稳压值高于6v的稳压管，其稳定电压的温度系数为正值；介于4V和6V之间的，可能为正，也可能为负。在要求高的场合，可以用两个温度系数相反的管子串联进行补偿(如2DW7)。 (5)额定功耗Pz 前已指出，工作电流越大，动态电阻越小，稳压性能越好，但是最大工作电流受到额定功耗Pz的限制，超过P2将会使稳压管损坏。 选择稳压管时应注意：流过稳压管的电流Iz不能过大，应使Iz≤Izmax，否则会超过稳压管的允许功耗，Iz也不能太小，应使Iz≥Izmin，否则不能稳定输出电压，这样使输入电压和负载电流的变化范围都受到一定限制。下图示出了稳压管工作时的动态等效电路，图中二极管为理想二极管。

稳压二极管结构和工作原理

稳压二极管结构和工作原理 稳压二极管的基本结构同普通二极管一样,是一个PN结,但是由于制造工艺不同,当这种PN结处于反向击穿状态时,PN结不会损坏,稳压二极管用于稳定电压就是应用它的这一击穿特性。 加在稳压二极管的反向电压增加到一定数值时,形成大的反向电流,此时电压基本不变,称为隧道击穿,这个近似不变的电压称为齐纳电压,对硅稳压二极管而言,稳定电压在5V以下的器件靠齐纳电压工作。 当反向电压比较高时,受强电场作用形成大的反向电流,而电压基本不变,称为雪崩击穿,这一基本不变的电压称为雪崩电压。对硅稳压二极管而言,稳定电压在7V以上的器件靠雪崩电压工作。 1.稳压二极管U-I特性曲线解说 稳压二极管U—I特性曲线,它可以说明稳压二 极管的稳压原理。从图7-34中可以看出,这一特性曲 线与普通二极管的U-I特性曲线基本一样。X轴方向 表示稳压二极管上的电压大小,Y轴方向表示流过稳 压二极管的电流大小。 从第一象限的曲线可以看出,它同普通二极管的 正向特性曲线一样,此时相当于给稳压二极管PN结 加正向偏置电压,稳压二极管在进行稳压作用时不用 这种偏置方式,这一点与普通二极管明显不同。 从第三象限的曲线可以看出下列三点: (1)在反向电压较低时,稳压二极管截止,它不工作在这一区域。 (2)反向电压增大到U Z时,曲线限陡,说明流过稳压二极管的电流在变化时,稳压二极管两端的电压基本不变,电压是稳定的,稳压二极管正是工作在这一状态下。换方之,当稳压二极管工作在稳压状态时,稳定电压有很微小的变化,可以引起稳压二极管很大的反向电流变化。 (3)U Z是稳压二极管的稳定电压值,称为稳压值。不同的稳压二极管,这一稳定电压的大小不同。稳压二极管的PN结处于反向穿状态时,只要流过这一PN结的工作电流不大于最大稳定电流,稳压二极管就不会损坏。如果反向电流再增大,则稳压二极管也会损坏。 综上所述,利用稳压二极管构成稳压电路时,必须给稳压二极管的PN结加上反向偏置电压。 2.温度补偿型稳压二极管工作原理 如图7-35所示是温度补偿型稳压二极管内部结 构示意图。一些要求电压温度特性较高的场合,采用 多种措施进行温度补偿。温度补偿型稳压二极管在工 作时,1脚和2脚不分,内部的两只稳压二极管的性能 相同,两只二极管一只工作在正向,另一只工作在反向, 这样两个PN结一个正向偏置,另一个反向偏置。 PN结在正向和反向偏置状态下的压降受温度影 响结果相反,当正向偏置的PN结随温度升高而压降 增大时,反向偏置的PN结压降则下降,这样一个压降 增大,另一个减小,相互抵消,使两个PN结压降之和基 本不变,达到温度补偿的目的。