part1半导体二极管s.ppt

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part1半导体二极管s

成绩评定方法 考试70% 平时30% 平时成绩=到课+课堂表现+作业 到课:点名 缺课(事前请假)假条 迟到 课堂表现:回答问题+纪律 作业:按时 效果 几个概念 本征激发: 当本征半导体的温度升高或受到光照时, 某些共价键中的价电子从外界获得能量而挣脱共价键的束缚, 离开原子而成为自由电子的同时,在共价键中会留下数量相同的空位子→→→空穴。这种现象称为本征激发。  本征激发形成: 电子(负电荷)-空穴(带正电) (1)漂移电流: 自由电子在电场作用下定向运动形成的电流称为漂移电流。 (2)空穴电流: 空穴在电场作用下定向运动形成的电流称为空穴电流。 电子电流与空穴电流的实际方向是相同的,总和即半导体中的电流。 (3)复 合: 自由电子在热运动过程中和空穴相遇,造成电子-空穴对消失,这一过程称为复合。 结论 不论P型或N型半导体,掺杂越多,掺杂浓度越大,多子数目就越多,多子浓度就越大,少子浓度也小。 掺杂后,多子浓度都将远大于少子浓度,且即使是少量掺杂,载流子都会有几个数量级的增加,表明其导电能力显著增大。几十万到几百万倍 在杂质半导体中,多子浓度近似等于掺杂浓度,其值与温度几乎无关,而少子浓度也将随温度升高而显著增大。 PN结的形成 在一块晶体两边分别形成P型(硼)和N型半导 体(磷)。 由于P区有大量空穴(浓度大),而N区的空穴极少(浓度小),因此空穴要从浓度大的P区向浓度小的N区扩散。 N区电子也类似反向运动 扩散和漂移的动态平衡形成了PN结 ③ 空间电荷区 —— 在PN结的交界面附近,由于扩散运动使电子与空穴复合,在P 区和N区分别出现了由不能移动的带电离子构成的区域,这就是空间电荷区,又称为阻挡层,耗尽层,垫垒区。 ④ 内部电场——由空间电荷区将形成由N区指向P区的电场E,这一内部电场的作用是阻挡多子的扩散,加速少子的漂移。 PN结的单向导电性--PN结外加电压情形 如果在PN结上加正向电压,即外电源的正端接P区,负端接N区。 可见外电场与内电场的方向相反,因此扩散与漂移运动的平衡被破坏。 外电场驱使P区的空穴进入空间电荷区抵消一部分负空间电荷,同时N区的自由电子进入空间电荷区抵消一部分正空间电荷。于是,整个空间电荷区变窄,电内电场被削弱,多数载流子的扩散运动增强,形成较大的扩散电流(正向电流)。 若给PN结加反向电压 即外电源的正端接N区,负端接P区,则外电场与内电场方向一致,也破坏了扩散与漂移运动的平衡。 外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走,使得空间电荷增加,空间电荷区变宽,内电场增强,使多数载流子的扩散运动难以进行。 但另一方面,内电场的增强也加强了少数裁流于的漂移运动,在外电场的作用下,N区中的空穴越过PN结进入P区, P区中的自由电子越过PN结进入N区,在电路中形成了反向电流。 半导体二极管 把PN结用管壳封装,然后在P区和N区分别向外引出一个电极,即可构成一个二极管。二极管是电子技术中最基本的半导体器件之一。根据其用途分有检波管、开关管、 稳压管和整流管等。 硅高频检波管 开关管 稳压管 整流管 发光二极管 电子工程实际中,二极管应用得非常广泛,上图所示即为各类二极管的部分产品实物图。 1. 二极管的基本结构和类型 点接触型:结面积小,适用于 高频检波、脉冲电路及计算机 中的开关元件。 外壳 触丝 N型锗片 正极引线 负极引线 N型锗 面接触型:结面积大,适用于 低频整流器件。 负极引线 底座 金锑合金 PN结 铝合金小球 正极引线 普通二极管 图符号 稳压二极管 图符号 发光二极管 图符号 D DZ D 使用二极管时,必须注意极性不能接反,否则电路非但不能正常工作,还有毁坏管子和其他元件的可能。 二极管的伏安特性 U(V) 0.5 0 0.8 -50 -25 I (mA) 20 40 60 (?A) 40 20 二极管具有“单向导电性” 二极管的伏安特性呈非线性,特性曲线上大致可分为四个区: 2 外加正向电压超过死区电压时,内电场大大削弱,正向电流迅速增长,二极管进入正向导通区。 死区 正向 导通区 反向 截止区 1 当外加正向电压很低时,正向电流很小,几乎为零。这一区域称之为死区。 4 外加反向电压超过反向击穿电压UBR时,反向电流突然增大,二极管失去单向导电性,进入反向击穿区。 反向 击穿区 3 反向截止区内反向饱和电流很小,可近似视为零值。 正向导通区和反向截止区 U(V) 0.5 0 0.8 -50 -25 I (mA) 20 40 60 (?A)

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