半导体二极管及其基本电路要点.ppt

常用的半导体材料有： 元素半导体：硅（Si）、锗（Ge） 化合物半导体：砷化镓（GaAs） 掺杂材料：硼(B)、磷(P) 2.4.1 二极管V- I 特性的建模 1. 理想模型 3. 折线模型 2. 恒压降模型 正偏时导通，管压降为0V;反偏时截止，电流为0。 管子导通后,管压降认为是恒定的,典型值为0.7V。 管压降不是恒定的,而是随电流的增加而增加。 4. 小信号模型 二极管工作在正向特性的某一小范围内时，其正向特性可以等效成一个微变电阻。 即 根据 得Q点处的微变电导 则 常温下（T=300K） 2.4.1 二极管V- I 特性的建模 5. 指数模型 较完整 且较准确 2.4.2 应用举例 1. 二极管的静态工作情况分析 理想模型 （R=10k?） （1）VDD=10V 时 恒压模型 （硅二极管典型值） 折线模型 （硅二极管典型值） 设 （2）VDD=1V 时 （自看） 例2.4.2 电路如图：输入正弦波，分析输出信号波形。 2. 限幅电路 当输入信号为0V、4、6V时，分析输出信号，自己分析。 1k 3V ~220V e2 iD uL 3、整流电路 整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路， 1)半波整流 e2 E2m + - iD uL 整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。 ~220V e2 iD uL + - 2)全波整流 ~220V uL io RL e2 e2’ + - - + ~220V uL io RL e2’ e2 - + - + e2 uL 3)桥式整流 ~220V e2 uL + - ~220V e2 uL + - e2 uL 4、开关电路 在数字电路中实现与逻辑 2.5 特殊二极管 2.5.1 稳压二极管 2.5.2 光电子器件 1. 光电二极管 2. 发光二极管 * 2.1 半导体的基本知识 2.3 半导体二极管 2.4 二极管基本电路及其分析方法 2.5 特殊二极管 2.2 PN结的形成及特性 小结 2.6 二极管的应用 2 半导体二极管及其基本电路 2 半导体二极管及其基本电路 主要内容 1、掌握以下基本概念：半导体材料的特点、空穴、扩散运动、漂移运动、PN结正偏、PN结反偏； 2、了解PN结的形成过程及二极管的单向导电性； 3、掌握二极管的伏安特性及其电路的分析方法； 4、正确理解半导体二极管的主要参数； 5、掌握稳压管工作原理及使用中的注意事项，了解选管的一般原则。 2.1 半导体的基本知识 2.1.1 半导体特性 2.1.2 半导体的共价键结构 2.1.3 本征半导体 2.1.4 杂质半导体 一、何谓半导体 物体分类 导体 如：金属 绝缘体 如：橡胶、云母、塑料等。 — 导电能力介于导体和绝缘体之。 半导体 二、半导体导电特性 掺入杂质则导电率增加几百倍 掺杂特性 半导体器件 温度增加使导电率大为增加 热敏特性 热敏器件 光照不仅使导电率大为增加还可以产生电动势 光敏特性 光敏器件 光电器件 2.1.1 半导体特性 硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构 价电子是我们要研究的对象 硅晶体的空间排列 2.1.2 半导体的共价键结构 本征半导体 完全纯净、结构完整的半导体晶体。 纯度：99.9999999%，“九个9” 它在物理结构上呈单晶体形态。 常用的本征半导体 Si +14 2 8 4 Ge +32 2 8 18 4 +4 2.1.3 本征半导体 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 共价键内的电子 称为束缚电子 挣脱原子核束缚的电子 称为自由电子 价带中留下的空位 称为空穴 自由电子定向移动 形成电子流 本征半导体 1. 本征半导体中有两种载流子 — 自由电子和空穴 2. 在外电场的作用下，产生电流 — 电子流和空穴流 电子流 自由电子作定向运动形成的 与外电场方向相反 空穴流 价电子递补空穴形成的 与外电场方向相同 与自由电子运动的方向相反 本征激发 用空穴移动产生的电流代表束缚电子移动产生的电流 电子浓度ni = 空穴浓度pi 热激发产生自由电子空穴对 空穴 相当于带正电的粒子，带电量与电子相等，符号相反；空穴的运动相当于电子的反方向运动 本征半导体 杂质半导体 掺入杂质的本征半导体。 掺杂后半导体的导电率大为提高 掺入三价元素如B、Al、In等， 形成P型半导体，也称空穴型半导体 掺入五价元素如P、Sb等， 形成N型半导体，也称电子型半导体 2.1.4 杂质半导体 N型半导体 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +5 +5 在本征半导体中掺入五价元素如P。 自由电