PN结和半导体二极管一.PPT

第二章　　门电路 一、门电路的概念 二、逻辑变量与两状态开关 三、高、低与正、负逻辑 四、分立元件门电路和集成门电路 五、数字集成和集成度 2.1　半导体二极管、三极管MOS管的开关特性 一、静态特性： 二、动态特性： 2.1.2　半导体二极管的开关特性 一、半导体的基础知识 半导体的基础知识 二、本征半导体、空穴及其导电作用 二、本征半导体、空穴及其导电作用 二、本征半导体、空穴及其导电作用 三、杂质半导体 1. N型半导体 N型半导体中的载流子是什么？ 2. P型半导体 3. 杂质对半导体导电性的影响 PN结和半导体二极管 PN结和半导体二极管 PN结形成物理过程 漂移电流与扩散电流 2. PN 结的单向导电性 (2) PN 结加反向电压(反偏) (3)PN结V- I 特性表达式 二、半导体二极管 2. 二极管的伏安特性 (2)反向特性 3.补充几个概念 (2)关于优先导通 4.二极管应用举例 三、特殊二极管 四、二极管的动态特性 势垒电容CT： 扩散电容CD： (二)二极管的开关时间 2.1.3 半导体三极管(BJT) 2.分类 三、 BJT 的极间电流分配及放大作用 (2)c结收集扩散过来的电子 四、BJT的特性曲线(以共射极放大电路为例) 2.输出特性曲线 NPN三极管截止、放大、饱和工作状态的特点： 2.1.4 场效应管 一、结型场效应管 (以N型沟道为例) 2.工作原理 3. JFET的特性曲线 3. JFET的特性曲线 综上分析 结型场效应三极管的参数 二、绝缘栅场效应三极管 （2）工作原理 ②．漏源电压VDS对漏极电流ID的控制作用 2、N沟道耗尽型MOSFET VGS对漏极电流的作用 当VDS为0或较小时，漏级电流ID将随VDS上升迅速增大，但因沟道存在电梯度，沟道如图(a)，呈斜线分布。 当VGS≥VT，且固定为某一值时，分析漏源电压VDS对漏极电流ID的影响。 当VDS大到一定数值时，靠近漏端被夹断，沟道如图(b)所示，此时称为预夹断。 当VDS继续增大时，预夹断区域加长，伸向S极，ID基本不变，趋于饱和，沟道如图(c)所示。 漏极输出特性曲线 当VGS＞VGS(th)，且为某一定值时，VDS对ID的影响， 即ID=f(VDS)?VGS=常数——称为漏极输出特性曲线。 N沟道耗尽型MOSFET的结构和符号如图，它是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量正离子。所以当VGS=0时，这些正离子已感应出反型层，在漏源之间形成了沟道。只要有漏源电压，就有漏极电流存在。 正离子 符号 当VGS＞0时，将使ID进一步增加。 VGS＜0时，随着VGS的减小漏极电流逐渐减小，直至ID=0。对应ID=0的VGS称为夹断电压，用符号VGS(off)表示，或用VP表示。 所以N沟道耗尽型MOSFET的转移特性曲线如图所示 2.2 分立元器件门电路 2.2.1　二极管与门和或门 2.2.2　三极管非门（反相器） 一、二极管与门 二、二极管或门 一、半导体三极管非门 二、MOS三极管非门 二极管与门 Si二极管的饱和电流Is 1μΑ ， Ge二极管的饱和电流Is 为几个μΑ ~ 十几个μΑ 当VBR＜V＜0时，反向电流很小，且随VBR ↑→ 趋向于饱和IS 当V ≤VBR时，反向电流急剧 增加，VBR称为反向击穿电压。 VBR 热击穿——不可逆 雪崩击穿 齐纳击穿 电击穿——可逆 (3)反向击穿特性 (1) 二极管的箝位作用 V I Vth D导通后 V I 理想D： 即D导通相当于短路 D加反压，I很小且趋向于IS →D 截止；理想D时，IS →0 →相当于开路或开关短开。即D具有开关作用。 (2) 如何判断D导通或截止 将D断开，测量V阳—V阴 Vth ? 是:D导通 否:D截止 对于理想D，只要V阳 V阴→导通(且导通后即箝位),否则截止 (V阳—V阴)大的二极管优先导通且箝位。 D2:V阳2—V阴2=6v-(-3v)=9v D1:V阳1—V阴1=0v-(-3v)=3v D2优先导通且优先箝位(短路) →VAO = 6v，D1受反压截止 例: ? (1)整流(半波、全波) → 利用D的单向导电性 半波导通 t V Vi VO Vi Vo (2)限幅(削波) 单向削波 t V (3)低压稳压 VD=Vth Vo (4)开关作用 D导通:开关闭和 D截止:开关断开 1. 稳压二极管 2. 变容二极管 3.光电二极管 4. 发光二极管 5. 激光二极管 （一）二极管的电容效应 势垒电容CT 扩散电容CD 将PN 结外加电压改变时，空间区内电荷量随之改变所产生的电容效应称为势垒电容。 势垒电容等效为一个极板距离随外加电压变化的平行板电容，极板距离就是空间电荷区宽度，当正偏电压