半导体二极管及其应用电路 (2).pptVIP

广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电话、手机 网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器 工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床 交通：飞机、火车、轮船、汽车 军事：雷达、电子导航 航空航天：卫星定位、监测 医学：γ刀、CT、B超、微创手术 消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统 1947年 贝尔实验室——第一只晶体管 1958年 德州仪器公司——第一块集成电路 1969年 大规模集成电路 1975年 超大规模集成电路 自然界中的物理量有两大类：模拟量和数字量 反向击穿，反向击穿电压— 雪崩击穿—当耗尽层宽度较宽时，耗尽层的电场使少子加快漂移速度，从而与共价键中的价电子相碰撞，把价电子撞击出共价键，产生电子空穴对，载流子雪崩式地倍增，致使电流急剧增加。 齐纳击穿—当耗尽层宽度很小时，不大的反向电压就可以在耗尽层形成很强的电场，而直接破坏共价键，使价电子脱离共价键束缚，产生电子空穴对，致使电流急剧增加。 4. PN结的电容效应 Cj=Cb+Cd 势垒电容Cb—空间电荷区的宽度和空间电荷的数量随外加电压而变化，如同电容的充放电过程。 外加反向电压时，势垒电容占主导。 4. PN结的电容效应 Cj=Cb+Cd 扩散电容Cd—PN结在正偏时，在外电场的作用下，靠近耗尽层交界面的地方，少子的浓度高，且向远离耗尽层的地方扩散。扩散区内电荷的积累与释放如同电容的充放电过程。 外加正向电压时，扩散电容占主导； Cj=Cb+Cd （1）势垒电容Cb—空间电荷区的宽度和空间电荷的数量随外加电压而变化，如同电容的充放电过程。 外加反向电压时，势垒电容占主导。 4. PN结的电容效应 Cj=Cb+Cd （2）扩散电容Cd—PN结在正偏时，在外电场的作用下，靠近耗尽层交界面的地方，少子的浓度高，且向远离耗尽层的地方扩散。扩散区内电荷的积累与释放如同电容的充放电过程。 外加正向电压时，扩散电容占主导。 半导体二极管的型号（补充） 国家标准对半导体器件型号的命名举例如下： 2 A P 9 用数字代表同类型器件的不同型号 用字母代表器件的类型，P代表普通管 用字母代表器件的材料，A代表N型Ge B代表P型Ge，C代表N型Si，D代表P型Si 2代表二极管，3代表三极管 小功率二极管 大功率二极管 稳压 二极管 发光 二极管 1.2.2 二极管的伏安特性 1. 二极管结电流方程 反向饱和电流 温度 电压当量 电子电量 玻尔兹曼常数 当 T = 300(27?C)： UT = 26 mV 二极管实质就是一个PN结！ 2. 二极管的伏安特性曲线 O uD /V iD /mA 正向特性 Uth 开启 电压 U ? Uth时， iD 急剧上升 0 ? U ? Uth时 ，iD = 0 反向特性 IS U (BR) 反向击穿 ︱U(BR) ︱ ︱U︱ 0时, iD = IS ︱U ︱ ︱U(BR) ︱时，反向电流急剧增大(反向击穿) IS 几十μA 0.1~0.3V（通常取0.3V） 0.1V 锗Ge 1μA以下 0.6~0.8V（通常取0.7V） 0.5V 硅Si 反向饱和电流 导通电压UD(on) 开启电压Uth 材料 反向饱和电流 击穿 电压 记得对二极管限流！ 不要让二极管击穿了！ 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 3. 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， UD(on)以 (2 ? 2.5) mV/ ?C 下降 【问题引导】温度变化会导致半导体元件的一些参数发生变化！ 内电场 P型