第六章半导体器件.ppt

第九章 半导体二极管 14机制班 教学目标：理解半导体的导电特性,半导体二极管的伏安特性及主要参数；掌握二极管整流电路。 重点：理解半导体二极管的伏安特性及主要参数，掌握二极管整流电路。 难点：理解半导体二极管的伏安特性及主要参数 教学内容： ⑴ 半导体的导电特性 ⑵ PN 结? ⑶ 半导体二极管的伏安特性及主要参数 ⑷ 特殊二极管 ⑸ 二极管整流电路? 第一节 半导体的导电特性及PN结 半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。常用的半导体有硅、锗等。 一、半导体的导电特性 常见的半导体材料是硅、锗，是四价元素。它是共价键结构。 硅原子 价电子 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 在一定外界能量作用下，共价键中束缚电子脱离束缚成为自由电子（带负电），同时形成空穴（带正电），成为半导体中的两种载流子。 半导体具有热敏特性、光敏特性。 P 区 N 区 二、PN结及其单向导电性 1.PN 结的形成 用专门的制造工艺在同一块半导体单晶芯片上,形成 P型半导体区域和 N型半导体区域。 在这两个区域的交界处就形成了一个PN 结，构成由N区指向P区的内电场，阻碍多数载流子的扩散运动，但促进了少数载流子的漂移运动。 E R I 2.PN 结的单向导电性 P 区 N 区 N区电子进入空间电荷区 抵消一部分正空间电荷 P区和 N区中多数载流子在外电场作用下扩散运动增强，形成较大的正向电流，PN结处于导通状态，呈现很小正向电阻。（正向导通） （1） 外加正向电压（正偏） P 区 N 区 E R IR （2） 外加反向电压（反偏） 少数载流子在外电场作用下越过PN结形成很小的反向电流 ，PN结处于截止状态，呈现很大反向电阻。（反向截止） 多数载流子在外电场作用下的扩散运动难于进行 P 区 N 区 ＰＮ结具有单向导电性 正偏：在ＰＮ结上加正向电压时，ＰＮ结电阻很低，正向电流较大，ＰＮ结处于导通状态。 反偏：加反向电压时，ＰＮ结电阻很高，反向电流很小，ＰＮ结处于截止状态。 正极引线 触丝 N型锗 支架 外壳 负极引线 点接触型二极管 1.二极管的结构和符号 二极管的符号 正极 负极 三、 半导体二极管 正极引线 二氧化硅保护层 P型区 负极引线 面接触型二极管 N型硅 PN结 PN结 二极管的型号 例如：2 C K 18 序号 （K--开关、W--稳压、Z-- 功能 整流、P--检波） （A、B--锗） 材料（C、D--硅） 二极管 2.伏安特性 U I 死区电压 硅管0.5V,锗管0.2V。 导通压降: 硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。 反向击穿电压U(BR) （1）二极管正向电压很 小时，二极管呈现较大的电阻，几乎没有正向电流通过，称为死区。 （2）二极管的正向电压大于死区电压后，二极管呈现很小的导通电阻，有较大的正向电流流过，二极管正向导通时管压降基本固定。 （3）二极管反向截止时，反向电流很小，并几乎不变，称反向饱和电流。 （4）反向电压加大到一定程度，反向电流急剧增大，二极管反向击穿。 二极管是一种非线性非线性元件。 3.主要参数 （1）最大整流电流 IOM 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。 （2）反向击穿电压UBR、最高反向工作电压URM 二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。 手册上给出的最高反向工作电压URM一般是UBR的一半。 （3）最大反向电流 IRM 指二极管加最大反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要大几十到几百倍。 试求下列电路中的电流。（二极管为硅管，导通压降为0.6V） 4. 二极管应用举例 二极管的应用范围很广,它可用与整流、检波、限幅、 元件保护以及在数字电路中作为开关元件。