第1章半导体基础和二极管.ppt

参数 二极管：最大整流电压、最大反向工作电压、反向电流、最高工作频率 稳压管：稳定电压、最小稳定电流、最大功率与最大工作电流 * * * 3、PN结的击穿特性 当PN结反向电压超过一定数值UBR后，反向电流急剧增加，该现象称为反向击穿， UBR称为反向击穿电压 * 雪崩击穿 2. 齐纳击穿 齐纳击穿：在掺杂浓度高的情况下，耗尽层很窄，不大的反向电压可以在耗尽层产生很强的电场（E=U/d，其中U为两电场间的电势差，d为两点间沿电场方向的距离），直接破坏共价键，形成电子-空穴对，导致电流急剧增加。 硅材料一般在4V以下的击穿称为齐纳击穿。 * 雪崩击穿：掺杂浓度低，当反向电压比较大时，耗尽层中的少子加快漂移速度，撞击共价键，形成电子-空穴对，新的电子和空穴在电场的作用下加速运动，撞出新的价电子。载流子雪崩式倍增，导致电流急剧增加。一般在7V以上。 在4 ～7V之间，两者都有，其温度特性较好。 * 当PN结反向电压增加时，可能会发生反向击穿。 要保证PN结不因电流过大产生过热而损坏。 当反向电压下降到击穿电压（绝对值）以下时，PN结的性能便可恢复击穿前状态。 * PN结电容 势垒电容 扩散电容 4、 PN结的电容效应 PN结除有单向导电性外，还有电容效应。 * PN结中空间电荷的数量随外加电压变化所形 成的电容称为势垒电容，与平板电容器相同： S：PN结面积 d：PN结宽度 ε：半导体介电常数 （1） 势垒电容CB * 外加电压改变时引起扩散区积累的电荷量改变，这就形成了电容效应，其对应的电容称为“扩散电容”。不对称PN结的扩散电容： （2） 扩散电容 CD I：正向电流 τ：非平衡少子的寿命 * PN结的结电容CJ为势垒电容CB与扩散电容CD之和，即 ：CJ=CB+CD 正向偏置时，结电容一般 以扩散电容为主；反偏时，则基本上等于垫垒电容。 当工作频度很高时，由于结电容的存在就可能破坏PN结的单向导电性。 * 符号 阳极 阴极 1.2 半导体二极管 + SiO2保护层 P型区 — 平面型 N型硅 PN结 点接触型 + 触丝 N型锗 支架 外壳 — PN结 1.2.1 半导体二极管的结构和类型 * U / V 1.2.2 二极管的伏安特性 一、正向特性 阈值电压Uth:使二极管开始导通的电压 硅管Uth=0.5V 锗管Uth=0.2V 导通电压(Uon)： 硅(0.6～0.8)V (取0.7V） 锗(0.1 ～0.3)V (取0.2V） I / mA 正向特性 反向特性 Uth * 二、反向特性 加反向电压时，反向电流很小。 U / V I / mA 正向特性 反向击穿特性 反向特性 Uth 三、击穿特性 * 材料 开启电压Uth /V 导通电压 /V 反向饱和电流/?A 硅 ≈0.5 0.6 - 0.8 0.1 锗 ≈0.2 0.1 - 0.3 几十 两种不同材料构成二极管的比较: * 1.2.3 二极管的主要参数 1. 最大整流电流IF 2. 最大反向工作电压UR 二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流，由PN结面积及散热条件决定。 二极管在使用时所允许加的最大反向电压，通常为击穿电压的一半。 * 1.2.3 二极管的主要参数 3、反向电流IR 4、 最高工作频率fM 二极管未击穿时的反向电流值。 主要由PN结的结电容大小决定。超过此值，单向导电性变差。 * 1.2.4 半导体二极管的型号及选择 一、半导体器件型号命名方法 (教材13页） 第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分 数字表示器件的电极数 拼音字母表示器件的材料和极性 拼音字母表示器件的类别 数字表示序号 拼音表示 规格号 2CP10 * 1.2.4 半导体二极管的型号及选择 二、选用二极管的一般原则 1、要求导通后正向压降小的选锗管；要求反向电流小选硅管。 2、工作电流大时选面接触型；工作频率高时选点接触型。 3、反向击穿电压高时选硅管。 4、要求耐高温时选硅管。 * 1.2.5二极管的等效电路 一、理想二极管等效模型：理想开关 I/ mA U / V 符号： 正偏时压降为零； 反偏时电流为零。 为便于分析，在一定条件下，对其进行线性化处理，建立二极管的“线性模型”。 * 1.2.5二极管的等效电路 二、理想二极管+恒压源模型 符号： Uon 只有正偏电压超过导通电压，二极管才导通，其两端电压为常数； 否则二极管不导通，电流为零。 Uon是二极管的导通电压 I/ mA U/ V Uon 0 * 对微小变化的信号，可以用伏安特性在Q点（静态工作点）的切线近似表示实际的这段曲线。 动态电阻