半导体二极管及.ppt

§2-1 半导体基础知识 （一）半导体 2.1.1 半导体材料 其导电能力介于导体和绝缘体之间。 半导体具有某些特殊性质：如压敏热敏及掺杂特性， 导电能力改变。 （二）杂质半导体 杂质半导体：在本征半导体中人为掺入某种“杂质”元素形成的半导体。分为N型半导体和P 型半导体。 一 N型半导体： 在本征Si和Ge中掺入微量V族元素后形成的杂质半导体称为N型半导体。 所掺入V族元素称为施主 杂质，简称施主 （能供给自由电子）。 右图（2-1） 二 P型半导体： 在本征Si和Ge中掺入微量Ⅲ族元素后形成的杂质半导体称为N型半导体。所掺入Ⅲ族元素称为受主杂质，简称受主（能供给自由电子）。下图所示（图2-2） P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子。 三 杂质半导体的载流子浓度： 少量掺杂，平衡状态下：ni2 =n0·p0 其中，ni 为本征浓度，n0 为自由电子浓度，p0 为空穴浓度 图2-3 杂质半导体的电荷模型，图中少子未画出来。 温度增加，本征激发加剧， 但本征激发产生的多子远小杂 质电离产生的多子。 ★半导体工作机理：杂质是电特性。 ★Si半导体比Ge半导体有更高的温度。因为同温度时， Si 半导体比Ge半导体本征激发弱，更高的温度时Si半导体 才会失去杂质导电特性。 §2-2 PN结的形成及特性 ★PN结：将P型和N型半导体采用特殊工艺制造成半导体半导体内有一物理界面，界面附近形成一个极薄的特殊区域，称为PN结。 PN结的形成： ▼内建电场：由N区指向P区的电场E。阻止两区多子的散。 电场E产生的两区少子越结漂移电流将部分抵消因浓度差产生的使两 区多子越结的扩散电流。 扩散进一步进行，空间电荷区内的暴露离子数增多，电场E增强，漂 移电流增大，当扩散电流=漂移电流时，达到平衡状态，形成PN结。无净电流流过PN结。 PN结的形成 PN结形成过程分解： 2.2.1 PN结的单向导电特性： 无外接电压的PN结→开路PN结，平衡状态PN结 PN结外加电压时 →外电路产生电流 正向偏置（简称正偏） PN结： PN结外加直流电压V：P区接高电位（正电位），N区接低电位（负电位） →正偏→正向电流 PN结加正向电压的 情形 2 反向偏置（简称反偏） PN结反偏：P区接低电位（负电位），N区接高电位（正电位）。 ＊ 硅PN结的Is 为pA级 ＊ 温度T增大→ Is PN结加反向电压的情形 3 PN结的伏安特性 PN结的伏安特性曲线：图2-4 §2-3 半导体二极管 §2-4 二极管基本电路及其分析方法 1 整流电路： 图2-5整流： 利用二极管的单向导电特性，将交流变成单向（即直流）脉动电压的过程，称为整流。 ▼图2-6为典型的单相半波整流电路。分析如下： （1）当vi(t)﹥0→ 二极管正偏 （2）当vi(t) ﹤0 → 二极管反偏 3 钳位电路： 能改变信号的直流电压成分，又叫直流恢复电路。图2-8。 设vi(t) 是±2.5V 的方波信号2-9（b） 专门工作与反向击穿状态的二极管→稳压 管。电路符号图2-10（b），特性曲线图2-10（a）。 1 稳压 管的参数： ⑴稳定电压Vz ⑵最小稳定电流IzMIN ： ⑶最大稳定电流IzMAX ： ⑷动态电阻rz ： ⑸动态电阻的温度系数α： 2 稳压管应用电路：图2-11 RL ：负载电阻； R：限流电阻；要求输入电压VI＞VZ 用负载线法分析： 画出等效电路图2-12（a） 求出稳压管的负载线图2-12 （b）： 2.5.2 变容二极管： 利用反偏时势垒电容工作于电路的二极管→变容二极管，简称变容管。图2-13为变容管电路符号。 图2-14为变容管压控特性曲线。 4. 微变电阻 rD iD uD ID UD Q ?iD ?uD rD 是二极管特性曲线上工作点Q