半导体基础知识及二极管.ppt

第二章 半导体二极管及其基本电路 半导体 PN结的形成及特性 半导体二极管（diode） 二极管基本电路及其分析方法 特殊二极管 §2.1　　半导体 一、本征半导体 二、杂质半导体 元素周期表 §2.2 PN结的形成及特性 二、PN结的单向导电性 3、PN结的反向击穿 4、PN结的V—I特性 5、PN 结的电容效应 问题 为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制成本征半导体，导电性能极差，又将其掺杂，改善导电性能？ 为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子还是少子是影响温度稳定性的主要因素？ 为什么半导体器件有最高工作频率？ §2.3半导体二极管（diode） 常见二极管外形 三、二极管的参数 §2.4 二极管基本电路及其分析方法 4、小信号模型 二、分析方法应用 §2.5特殊二极管 例2 设二极管是理想的，分析图中各二极管的导通或截止情况，并求AO两端的电压UAO。 + VD - 　D 15V　　R=3KΩ 12V A + O - 解 分析方法：先将要分析的二极管断开，求VD VD=(-15V)-(-12V)=-3V0 所以二极管截止 VAO=-12V D1 D2 3V 2K 5V A + O - 解 分析方法：如果电路中有两个二极管，则先将不分析的二极管所在的支路断开，再按前面所学的方法分析。 但VD1 VD2 管压降大的管子优先导通, 二极管D1先导通从而导致二极管D2截止 VAO=0V VD1=5V0 所以二极管D1导通 VD2=5V-3V=2V0 所以二极管D2导通 例３ 设二极管是理想的，分析图中各二极管的导通或截止情况。 解 分析方法：先将要分析的二极管断开，求VD Ｂ _ + +15V Ｄ Ａ 10V 18K O 25K 140K 10K 2K 5K 因为VBVA所以D截止. 图 二极管半波整流电路 (a)电路；(b)输出波形 三、晶体二极管应用电路举例 1. 整流电路 2. 门电路 图 二极管门电路 3. 二极管限幅电路 图 二极管限幅电路 (a)电路; (b)波形 一、稳压二极管 二极管可分为：普通二极、稳压管、变容管、 光电管、发光管、隧道管、微波管、恒流管等。 稳压管又称为齐纳二极管，它的杂质浓度较大，空间电荷区很窄，容易形成强电场。产生反向击穿时反向电流急增。稳压管的稳压作用在于，电流增量很大，只引起很小的电压变化。 * 2-* * 导体 容易传导电流的称为导体。如金属。 绝缘体 几乎不传导电流的称为绝缘体。如橡胶，陶瓷。 半导体 导电能力介于导体和绝缘体之间，并且受到外界光和热的刺激或加入微量的杂质时，导电能力将发生显著变化的物质称为半导体。如硅(Si )，锗(Ge )。 本征半导体 完全纯净的，结构完整的半导体晶体称为本征半导体。 +4 +4 +4 +4 +4 共价键 束缚电子 图 半导体的原子结构示意图 （a）硅原子；（b）锗原子；（c）简化模型 +4 +4 +4 +4 +4 自由电子 空穴 挣脱共价键的束缚自由活动的电子 空穴 自由电子 束缚电子成为自由电子后，在共价键中所留的空位。 杂质半导体 电子半导体 (Negative) 空穴半导体 (Positive ) 加+5价元素磷(P)、砷(As )、锑(Sb) 加+3价元素硼(B )、铝(Al )、铟(In)、钙(Ga ) 1、电子半导(Negative) ——N型半导体 +5价元素磷(P)、砷(As )、锑(Sb)等在硅晶体中给出一个多余电子，故叫施主原子。 电子数目 = 空穴数 + 正离子数 （主要来自杂质）（主要来自本征半导体） （全部来自杂质） 多数载流子：电子 少数载流子：空穴 2、空穴半导(Positive ) ——P 型半导体 +3价元素硼(B )、铝(Al )、铟(In )、镓(Ga )等在硅晶体中接受一个电子，故叫受主原子。 空穴数目 = 电子数 + 负离子数 （主要来自杂质）（主要来自本征半导体） （全部来自杂质） 多数载流子：空穴 少数载流子：电子 一、PN结 1952年第一个PN结形成。 P N P N 内电场 PN结 在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。此时将在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程: 因浓度差 ? 空间电荷区形成内电场 ? 内