二极管及其基本电路

这是一个关于二极管及其基本电路的思维导图，详细概述了二极管的基本概念、特性、分类、应用以及基本电路的分析方法。

二极管及其基本电路

• 半导体的基本知识
  • 导电能力
    • 导体
      • 外层电子数少于4个
    • 绝缘体
      • 外层电子数为8个，稳定
    • 半导体
      • 外层电子数4个
  • 影响导电特性的因素
    • 光敏性
      • 受光照，导电能力增强
    • 热敏性
      • 温度升高，导电能力增强
    • 掺杂性
      • 掺杂少量杂质，导电能力显著提高
  • 本征半导体
    • 性质
      • 化学成分纯净
      • “九个9”
      • 导电能力弱
    • 本征激发
      • 空穴
        • 共价键中的空位
      • 空穴电子对
        • 由热激发而产生的自由电子和空穴对
      • 空穴的移动
        • 相邻价电子依次充填空穴
      • 载流子复合
        • 自由电子与空穴在热运动中相遇
      • 载流子的动态平衡
        • 产生的空穴电子对与复合消失的空穴电子对数目相等，载流子浓度一定
  • 杂质半导体
    • N型半导体（电子半导体）
      • 掺入五价元素，如磷元素
      • 磷原子失去一个电子称为施主杂质或N型杂质
      • 自由电子为多子
      • 空穴为少子
      • 对外不显电性
    • P型半导体（空穴半导体）
      • 掺入三价元素，如硼元素
      • 硼原子得到一个电子称为受主杂质或P型杂质
      • 空穴为多子
      • 自由电子为少子
      • 对外不显电性
• PN结的形成及特性
  • 载流子的漂移与扩散
    • 扩散运动
      • 载流子由浓度高到浓度低的区域扩散
      • 多子的运动
    • 漂移运动
      • 载流子在电场下的定向运动
      • 空穴的漂移运动方向与电场相同，电子相反
      • 少子的运动
  • PN结的形成
    • 空间电荷区
      • 多子的扩散运动使其变宽
      • 又称PN结、耗尽层、阻挡层
      • 少子的漂移运动使其变窄
  • PN结的单向导电性
    • 正向偏置
      • 形成较大的扩散电流
      • PN结变窄
      • 正向电阻较小
      • PN结处于导通状态
    • 反向偏置
      • 少子的漂移运动加强，形成很小的反向电流
      • PN结变宽
      • 反向电阻很大
      • PN结处于截止状态
    • 关键
      • PN结的存在
    • PN结的电流方程
    • PN结的伏安特性
  • PN结的反向击穿
    • 热击穿
      • PN结烧毁，不可逆
    • 电击穿
      • PN结未损坏，可逆，断电即恢复
      • 齐纳击穿
      • 雪崩击穿
  • PN结的电容效应
    • 扩散电容
      • 外加正向电压时，多数载流子在扩散过程中引起电荷累积而产生
      • 正偏起主要作用
    • 势垒电容
      • PN结正偏反偏都有
      • 反偏起主要作用
    • 结电容
      • 扩散电容＋势垒电容
• 半导体二极管
  • 二极管的结构
    • 点接触型
    • 面接触型
    • 平面型
  • 二极管的伏安特性
    • 开启电压
      • 外加电压大于开启电压，二极管才导通
      • 硅管：0.5V
      • 锗管：0.1V
    • 导通压降
      • 硅管：0.7V
      • 锗管：0.2V
    • 反向击穿电压
      • 外加电压大于反向击穿电压，二极管被击穿，失去单向导电性
    • 与温度关系
      • 温度升高，正向特性左移，反向特性下移
  • 二极管的参数
    • 最大整流电流
      • 二极管长期使用时允许流过的最大正向平均电流
    • 最高反向工作电压
      • 二极管工作时允许加的最大反向电压
    • 反向电流
      • 二极管未击穿时的反向电流值
      • 反向电流愈小，二极管的单向导电性愈好
    • 最高工作频率
      • 二极管工作的上限频率
• 二极管基本电路及其分析方法
  • 简单二极管电路的图解分析方法
    • 前提——已知二极管的I—V特性曲线
    • 利用迭代法求工作点
  • 二极管电路的简化模型分析方法
    • 理想模型
      • 开关等效
      • 导通时压降为零，截止时电流为零
      • 适用于电源电流远大于二极管的管压降时
    • 恒压降模型
      • 认为二极管导通后，管压降恒定
      • 相当于开关串联电压源
      • 适用于流经二极管的电流近似等于或大于1mA
    • 折线模型
      • 导通时压降与电流成正比关系，截止时电流为零
      • 交流电阻
      • 相当于开关串联电压源和一个交流电阻
    • 小信号模型
      • 电压电源上叠加微小交流信号
      • 微变电阻与静态点Q密切相关
      • 二极管处于正向偏置条件下，且vD＞＞VT
• 二极管的举例应用
  • 整流电路
    • 将双极性电压（或电流）变为单极性电压（或电流）
  • 稳压电路
  • 开关电路
    • 判断二极管的工作状态
      • 分析二极管两端电位的高低或所加电压的正负
      • 正向电压较大者优先导通
  • 限幅电路
    • 让信号在预置的电平范围内有选择的传输一部分
• 特殊二极管
  • 稳压二极管
    • 特殊的面接触型二极管
    • 正常工作时加反向电压，工作在反向击穿区
    • 正向使用时与普通硅二极管相同
    • 稳压电路连接方法
      • 稳压管与限流电阻串联，与负载并联
    • 主要参数
      • 稳定电压
      • 最小稳定电流、最大稳定电流
      • 额定功耗
      • 动态电阻
      • 反向击穿模型
      • 电压温度系数
  • 发光二极管
    • 一般用作显示器件——数码管
    • 导通电压为1.5-3V
    • 正向电流越大，发光越强
  • 光电二极管
    • 远红外接收管
    • 将光的变化转化为电流的变化
    • 反向电流与光照强度成正比