1.2半导体二极管.ppt

* 第二节 半导体二极管 第二节 半导体二极管 PN结及其单向导电性 二极管的伏安特性 二极管的主要参数 稳压管 总目录 下页 1. PN结的形成 多子的扩散运动 内电场 少子的漂移运动 浓度差 P 型半导体 N 型半导体 内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。 扩散的结果使空间电荷区变宽。 扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，空间电荷区的厚度固定不变。 － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + － － － － － － － － 形成空间电荷区 一、PN结及其单向导电性 - + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - 空间电荷区 内电场 UD 空间电荷区又称耗尽层，即PN结。 最终扩散(diffusion)运动与漂移(drift)运动达到动态平衡，PN结中总电流为零。 内电场又称阻挡层，阻止扩散运动，却有利于漂移运动。 硅约为（0.6~0.8）V锗约为（0.2~0.3）V 一、PN结及其单向导电性 下页 上页 首页 2. PN结的单向导电性 2.1 PN 结加正向电压（正向偏置） PN 结变窄 P接正、N接负 外电场 IF 内电场被削弱，多子的扩散加强，形成较大的扩散电流。 PN 结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。 内电场 P N － － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + + + – PN 结变宽 2.2 PN 结加反向电压（反向偏置） 外电场 内电场被加强，少子的漂移加强，由于少子数量很少，形成很小的反向电流。 IR P接负、N接正 温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。 – + PN 结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PN结处于截止状态。 内电场 P N + + + － － － － － － + + + + + + + + + － － － － － － － － － + + + + + + － － － 结论：PN结具有单向导电性：正向导通，反向截止。 二、二极管的伏安特性 阳极从P区引出，阴极从N区引出。 1. 二极管的类型 从材料分：硅二极管和锗二极管。 从管子的结构分： 对应N区 对应P区 点接触型二极管，工作电流小，可在高频下工作，适用于检波和小功率的整流电路。 面接触型二极管，工作电流大，只能在较低频率下工作，可用于整流。 开关型二极管，在数字电路中作为开关管。 二极管的符号 阳极 anode 阴极 cathode 下页 上页 首页 30 20 10 I/mA UD/V 0.5 1.0 1.5 20 10 2 4 -I/μА O 正向特性 死区电压 Is UBR 反向特性 + - UD I 2. 二极管的伏安特性 下页 上页 首页 当正向电压超过死区电压后， 二极管导通, 电流与电压关系近似指数关系。 硅二极管为0.7 V左右 锗二极管为0.2 V左右 死区电压 正向特性 0.5 1.0 1.5 10 20 30 U/V I/mA 0 二极管正向特性曲线 硅二极管为0.5 V左右 锗二极管为0.1 V左右 死区电压： 导通压降： 正向特性 下页 上页 首页 反偏时，反向电流值很小， 反向电阻很大， 反向电压超过UBR则被击穿。 IS 反向特性 UBR 结论：二极管具有单向导电性，正向导通，反向截止。 二极管方程： 反向饱和电流 反向击穿电压 若|U| UT则 I ≈ - IS 式中： IS为反向饱和电流 UT 是温度电压当量， 常温下UT近似为26mV。 反向特性 -2 -4 -I/μA I/mA U/V -20 -10 0 若U UT 则 下页 上页 首页 三、二极管的主要参数 最大整流电流 IF 指二极管长期运行时， 允许通过管子的最大正向平均电流。 IF的数值是由二极管允许的温升所限定。 最高反向工作电压 UR 工作时加在二极管两端的反向电压不得超过此值， 否则二极管可能被击穿。 为了留有余地，通常将击穿电压UBR的一半定为UR 。 下页 上页 首页 室温条件下，在二极管两端加上规定的反向电压时， 流过管子的反向电流。 通常希望IR值愈小愈好。 IR受温度的影响很大。