书摘:二极管反向偏置

原创 汽车电子硬件设计 2022-11-10 07:57

1.内容

汽车电子设计专栏---有源器件


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2.目录 


目录

第三部分:有源器件

第一章:二极管

1介绍

2二极管技术规格

2.1二极管电路符号

2.2二极管额定参数

3硅二极管结构

4二极管PN

5二极管偏置

5.1二极管正向偏置

5.2二极管反向偏置

6半导体制造技术

6.1的制备

6.2半导体加工

7肖特基二极管

7.1肖特基二极管技术与结构

7.2肖特基二极管的基本特性

7.3肖特基二极管的优缺点

7.4肖特基二极管的应用

7.5肖特基二极管整流器设计注意事项

8齐纳二极管

8.1齐纳二极管基础知识

8.2齐纳二极管结构

8.3齐纳二极管原理与操作

8.4齐纳二极管的应用

8.5钳位齐纳管

9.激光二极管

9.1激光二极管概述

9.2激光二极管基础知识

9.3激光二极管类型

9.4激光二极管结构

9.5激光二极管操作

9.6控制激光二极管

10隧道二极管

10.1隧道二极管的特性

10.2隧道二极管的应用

10.3隧道二极管的历史

10.4隧道二极管的优点和缺点

11发光二极管

11.1辐射能发射原理

11.2LED中的辐射能发射

11.3电致发光LED

11.4LED的原理图符号

11.5发光二极管操作

11.6电路中的多个LED

11.7用交流电驱动LED

11.8LED的典型规格

11.9LED相较于白炽灯泡的优点

11.10LED的缺点

11.11LED和不同照明的效率和寿命

11.12LED的历史

12光电二极管

12.1光电二极管工作原理

12.2光电二极管结构

12.3光电二极管操作

12.4光电二极管材料

13变容二极管或变容二极管

14快速二极管

14.1阶跃恢复二极管结构

14.2阶跃恢复二极管操作

15PIN二极管

15.1PIN二极管结构

15.2PIN二极管特性

15.3PIN二极管用途及优点

15.3PIN二极管特性

15.4总结

16崩越二极管

17甘恩二极管

18肖克利二极管

19恒流二极管

20碳化硅二极管

21聚合物二极管

22PIN光电二极管

第二章:晶闸管和双向可控硅

1.晶闸管

1.1晶闸管应用

1.2晶闸管发现

1.3晶闸管工作原理

1.4晶闸管符号和基础知识

1.5晶闸管电路和设计注意事项

1.6晶闸管规格

1.7其他类型的晶闸管或可控硅

2.晶闸管结构与制造

2.1晶闸管/可控硅基本结构

2.2晶闸管/可控硅材料

2.3晶闸管半导体结构和制造

2.4非对称晶闸管/可控硅结构

3.晶闸管/可控硅工作原理

3.1晶闸管操作:基础知识

3.2晶闸管/可控硅的基本结构

3.3晶闸管的等效电路

4.栅极关断晶闸管

4.1栅极关断晶闸管

4.2栅极可关断晶闸管结构

4.3栅极关断晶闸管操作

5.三端双向可控硅

5.1双向可控硅基础知识

5.2三端双向可控硅符号

5.3三端双向可控硅开关工作原理

5.4双向可控硅应用

5.5使用三端双向可控硅开关

5.6双向可控硅电路示例

5.7双向可控硅电路和设计注意事项:

5.8三端双向可控硅规格

5.9.了解Triac规格和数据表参数

6.双向开关二极管操作应用电路

6.1双向开关二极管符号

6.2双向开关二极管操作

6.3双向可控硅结构

6.4 DIAC应用

7.晶闸管和双向可控硅

7.1晶闸管与双向可控硅

7.2触发特征

7.3误触发

7.4导通

7.5开启

4.2.7缓冲

第三章:双极晶体管

1.双极晶体管

2晶体管制造过程

2.1合金扩散晶体管

2.2硅平面晶体管

3双极结型晶体管(BJT)的工作原理

3.1掺杂

3.2BJT层

3.3双极晶体管包含两种类型的半导体材料

4双极结型晶体管(BJT)作为开关

4.1使用BJT作为开关:示例

4.2截止与饱和晶体管

4.3用晶体管来控制电流

4.4太阳能电池用作光传感器

5电流增益

5.1BJT传输特性

5.2BJT输入特性

5.3BJT输出特性

5.4BJT互感特性

第四章:结型场效应晶体管

1场效应晶体管

2.JFET的结构

3结型场效应晶体管的种类

3.1N沟道JFET

3.2P沟道JFET

4.JFET结构

5.夹断电压

6JFET的VI特性曲线

7跨导方程

8总结

第五章:场效应晶体管MOSFET

1.MOSFET类型

1.1N沟道MOSFET

1.2P沟道MOSFET

2低功率MOSFET

3功率MOSFET

4栅极驱动阻抗

5开关速度

6导通电阻

7.功率MOSFET基础知识

第六章:IGBT

1.IGBT绝缘栅双极晶体管

2.IGBT的历史与发展

3.IGBT,绝缘栅双极晶体管基础知识

3.1IGBT电路符号

3.2IGBT物理结构

4.IGBT的优缺点

4.1IGBT的优点

4.2IGBT的缺点

4.3IGBT的总结

5.IGBT应用

6.IGBT类型

7.IGBTVI特性

8.IGBT 封装

9.IGBT工作原理




3.《汽车电子设计---有源器件》

电子书自序   

书籍封面  

电子书书摘

汽车电子设计专栏---有源器件篇


如果在PN结两端施加反向偏置电压,该耗尽区将扩大,进一步抵抗通过它的电流(下图)

 

图:耗尽随着反向偏置而扩大

反向偏置操作

由于耗尽区扩大,反向偏置二极管可防止电流通过实际上,极少量的电流可以并且确实通过反向偏置二极管,称为漏电流,但在大多数情况下可以忽略

二极管承受反向偏置电压的能力是有限的,就像任何绝缘体一样。如果施加的反向偏置电压变得太大,二极管将经历称为击穿的情况(下图),这通常是破坏性的

 

图:二极管曲线:显示0.7V正向偏压和反向击穿时的拐点

二极管的最大反向偏置电压额定值称为峰值反向电压PIV),可从制造商处获得与正向电压一样,二极管的为峰值反向电压(PIV)额定值随温度而变化,但为峰值反向电压(PIV)随温度升高而增加,并随着二极管变冷而降低——与正向电压的值正好相反

二极管I/V特性

如上所述,二极管的操作也可以通过称为“特性曲线”的特殊图形来描述。该图显示了与器件不同端子相关的实际电流和电压之间的关系。了解这些图表有助于了解器件操作方式

对于二极管,特性曲线称为I/V特性,因为它显示了阳极和阴极之间施加的电压与流经二极管的电流之间的关系。典型的I/V特性如图2.0.7所示。

 

2.0.7:典型的二极管I/V特性

图形的轴显示正值和负值,因此在中心相交。对于电流(Y轴)和电压(X轴),交点的值都为零。+I和+V轴(图表的右上角区域)显示了在初始零电流区域之后电流急剧上升。这是阳极为正,阴极为负时二极管的正向偏置。最初没有电流流动,直到施加的电压超过正向结电位。此后,电流以近似指数方式急剧上升。

-V和-I轴显示反向偏置条件(图形的左下方区域)。在这里可以看出,随着反向电压的增加,一个非常小的漏电流增加。然而,一旦达到反向击穿电压,反向电流(-I)就会急剧增加。

通常,通用“整流器”二极管的为峰值反向电压(PIV)额定值在室温下至少为50V具有数千V为峰值反向电压(PIV)额定值的二极管以适中的价格提供

 

2.0.6:二极管反向偏置

当二极管反向偏置时(阳极接负电压,阴极接正电压),如图2.0.6所示,正空穴被吸引向阳极上的负电压并远离结。同样,负电子从结处被吸引到施加到阴极的正电压上。随着耗尽层变宽,这种作用在没有任何电荷载流子(正空穴或负电子)的结处留下更大的区域。由于结区现在耗尽了电荷载流子,它充当绝缘体,并且随着以相反极性施加更高的电压,随着更多电荷载流子远离结,耗尽层变得更宽。二极管不会在施加反向电压(反向偏置)时导通在硅二极管中通常小于25nA。但是,如果施加的电压达到称为“反向击穿电压”(VRRM)的值,则反向电流会急剧增加到一定程度,如果电流不受某种方式的限制,二极管将被损坏。




汽车电子设计专栏介绍

汽车电子工程知识体系简介

近年来,汽车电子占整车价值的比重越来越高,由2000年的15%到2020年的50%,同时,电子控制越发复杂化,各种功能并不是独立运转,而是与其他系统相互配合,因此电子模块的标准化和可复用性越发重要。今后,这种发展趋势必将越发明显。但是,现在的系统功能极其复杂,单一技术人员难以详细掌握所有的电子模块,全面理解汽车电子技术更是不容易。因此,作者深感行业之痛,不以为陋,自高奋勇将汽车电子工程知识体系及其中使用的重要技术编辑成书,旨在帮助技术人员分类学习汽车电子工程知识,掌握重要技术的原理,全面理解电子系统,并思考今后发展的趋势及技术方法。

内容简介

  汽车电子可以涵盖很多主题,可以任选几个主题进行杂揉,但作者没有选这条路,因为作者知道万变不离其宗。因此作者直取本源,《汽车电子硬件设计(电路篇)》直接将汽车电子控制器(ECU)分解为通用电子模块电路,详细解析了过压保护模块电路、防反模块电路、电源监控电路、CAN模块电路、LIN模块电路和和电源模块电路、输入/输出处理电路和主控单元模块等模块,通过大量的插图和数据表,叙述简明扼要,内容丰富详细,专业性强。

同时,作者还规划了《汽车电子硬件设计(电路篇)》的姊妹篇《汽车电子硬件设计(器件篇)》和《汽车电子硬件设计(线路篇)》。《汽车电子硬件设计(器件篇)》主要介绍汽车电子中的常用器件,如:连接器,继电器,电阻,电容,模拟芯片,数字芯片,收发器等的设计要点和注意事项,以及原理和工艺。《汽车电子硬件设计(线路篇)》主要介绍汽车电子中原理图设计,PCB设计,可制造性设计,可测试性设计等。

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