二极管

前面的元件都是线性的。

二极管是一个无源的非下逆行器件。

半导体基础(非重点)

有点半导体物理的知识点，并非重点，只关注外特性也可。

纯净的有晶体结构的半导体称为本征半导体。

物质的导电性能由原子结构决定。高价元素或高分子物质（橡胶）的外层电子不容易成为自由电子，所以导电性很差，绝缘体。

常见半导体材料硅(Si)和锗(Ge)为四价元素，外层电子不像导体一样容易丢失也不像绝缘体，导电性在导体和绝缘体之间。在形成晶体结构的半导体中参杂一些元素，导电性能就变得可控了，在光照和热辐射下，导电性还会有明显变化。

这些偏材料化学，难度不高，前置知识是高中化学水平吧，遗憾的是我已经忘光了。

本征半导体、两种载流子，通过扩展工艺，在本征半导体里加入少量合适的杂质元素，可以得到杂质半导体，有两种：N型半导体和P型半导体。N型半导体多电子，P型半导体多空穴。

P和N两种半导体做在一起，交界面就形成具有单向导电性的PN结。

PN结的单向导电性，需要用场的思路在分析，对于搞电子电路的人来说，只知道外特性也没问题，PN结就是二极管，P型半导体引出线为正极。

半导体二极管

PN结的伏安特性：

正向特性和反向特性不同，反向电压过大后，会有反向击穿。

击穿按照机理分为齐纳击穿和雪崩击穿

二极管伏安特性由于封装电阻等和PN略有区别，正向电流减小，反向电流增大，征向压降变大。

当然近似分析的时候用PN的特性也是没有问题的。

对于硅管，$U_{(on)} \approx 0.5 \mathrm{V}$，导通压降$0.6 \sim 0.8 \mathrm{V}$，反向电流$I_S <0.1 \mathrm{\mu A}$。

温度升高时，二极管正向特性曲线左移，反向特性下移。

二极管的主要参数：

• 最大整流电流$I_F$：长期运行允许通过的最大正向平均电流。

• 最高反向工作电压$U_R$：一般为击穿电压$U_{(BR)}$的一半。

• 反向电流$I_R$：未击穿时的反向电流，越小单向导电性越好。

• 最高工作频率$f_M$：上限截止频率，超过以后由于结电容存在，无法很好体现单向导电性。

分析电路的时候，二极管的处理手段

左边这种分析起来最简单，中间这个用的最多，右边这个也是个思想。

除了以上等效电路，对于小信号叠加一个直流型号来说，电路系统时工作在一个点附近的，可以线性化处理。模拟电路里叫微变等效电路。

这个思想在接触多了控制系统后还是很容易的，即在稳定点附近泰勒展开线性化处理。如果是初学模拟电路，可能一下子还不那么容易接受。

此外还有一种常用的特殊二极管，稳压二极管，利用反向击穿的稳压特性，广泛用在稳压电源和限幅电路中。

稳压管的反向特性击穿区很陡，但是一般能承受的电流有限。一些主要参数

• 稳定电压$U_Z$：反向击穿电压

• 稳定电流$I_Z$：低于此电流稳压效果变差，也记作$I_{Zmin}$

• 额定功耗$P_{ZM}$：$P_{ZM} = U_Z I_{Zmin}$，功率过大，升温损坏

• 动态电阻$r_z$：稳定工作端电压变化与电流变化比值

• 温度系数$\alpha$

此外还有其他类型的二极管，比如发光二极管、光电二极管、肖特基二极管。