极管伏安特性.pptVIP

* 长江职业学院 二、PN 结的单向导电性 1. 外加正向电压(正向偏置) P 区 N 区 内电场 + ? U R 外电场 外电场使多子向 PN 结移动, 中和部分离子使空间电荷区变窄。 IF 限流电阻 扩散运动加强形成正向电流 IF 。 IF = I多子 ? I少子 ? I多子 2. 外加反向电压(反向偏置) P 区 N 区 ? + U R 内电场 外电场 外电场使少子背离 PN 结移动，空间电荷区变宽。 IR PN 结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大; 反偏截止，电阻很大，电流近似为零。 漂移运动加强形成反向电流 IR IR = I少子 ? 0 正偏 反偏 3、PN结单向导电的数学表达式 反向饱和电流 温度的 电压当量 电子电量 玻尔兹曼常数 当 T = 300(27?C)： UT = 26 mV 1.2　二极管及其应用 1.2.1 二极管的结构 1.2.2 二极管的伏安特性 1.2.3 二极管的主要参数 1.2.1 半导体二极管的结构和类型 构成： PN 结 + 引线 + 管壳 = 二极管(Diode) 符号： 正极 负极 分类： 按材料分 硅二极管 锗二极管 按结构分 点接触型 面接触型 点接触型 正极 引线 触丝 N 型锗片 外壳 负极 引线 负极引线 面接触型 N型锗 PN 结 正极引线 铝合金 小球 底座 金锑 合金 平面型 正极引线 负极引线 集成电路中平面型 P N P 型支持衬底 1.2.2 二极管的伏安特性 一、PN 结的伏安方程 反向饱和电流 温度的 电压当量 电子电量 玻尔兹曼常数 当 T = 300(27?C)： UT = 26 mV 二、二极管的伏安特性 O uD /V iD /mA 正向特性 Uth UD(on) 死区 电压 iD = 0 Uth = 0.5 V 0.1 V (硅管) (锗管) U ? Uth iD 急剧上升 0 ? U ? Uth UD(on) = (0.6 ? 0.8) V 硅管 0.7 V (0.1 ? 0.3) V 锗管 0.2 V 反向特性 IS U (BR) 反向击穿 U(BR) ? U ? 0 iD = IS 0.1 ?A(硅) 几十 ?A (锗) U U(BR) 反向电流急剧增大 (反向击穿) 导通 电压 反向击穿类型： 电击穿 热击穿 反向击穿原因： 齐纳击穿： (Zener) 反向电场太强，将电子强行拉出共价键。 (击穿电压 6 V，负温度系数) 雪崩击穿： 反向电场使电子加速，动能增大，撞击 使自由电子数突增。 — PN 结未损坏，断电即恢复。 — PN 结烧毁。 (击穿电压 6 V，正温度系数) 击穿电压在 6 V 左右时，温度系数趋近零。 硅管的伏安特性 锗管的伏安特性 60 40 20 – 0.02 – 0.04 0 0.4 0.8 –25 –50 iD / mA uD / V iD / mA uD / V 0.2 0.4 – 25 – 50 5 10 15 –0.01 –0.02 0 结论：锗管比硅管易导通，硅管比锗管反向饱和电流小得多，所以硅管的单向导电性和温度稳定性较好 温度对二极管特性的影响 60 40 20 – 0.02 0 0.4 –25 –50 iD / mA uD / V 20?C 90?C T 升高时，由本征激发产生的少子浓度增加，导致PN结内建电位差UB减小。 UD(on)以 (2 ? 2.5) mV/ ?C 下降 思考：为什么温度过高，将导致PN结失效？ 1.2.3 二极管的主要参数 1. IF — 最大整流电流(最大正向平均电流) 2. URM — 最高反向工作电压，为 U(BR) / 2 3. IR — 反向电流(越小单向导电性越好) 4. fM — 最高工作频率(超过时单向导电性变差) iD uD U (BR) I F URM O 影响工作频率的原因 — PN 结的电容效应 结论： 1. 低频时，因结电容很小，对 PN 结影响很小。 高频时，因容抗变小，使结电容分流，导致单向 导电性变差。 2. 结面积小时结电容小，工作频率高。 * 长江职业学院