1章 半导体二极管和三极管1讲[精品].ppt

* * * * * * * * 07/16/96 *## 纯净半导体的导电能力很差； 温度升高——导电能力增强； 光照增强——导电能力增强； 掺入少量杂质——导电能力增强。 * * * 晶体结构 +4 +4 +4 +4 +4 共价键 特点 电子、空穴两种载流子成对出现； 常温下载流子数量少，导电性差； 受外界影响大。 电子 空穴 本征激发 * 本征激发和复合的过程（动画1-1） * 空穴的移动 （动画1-2） 空穴在晶格中的移动 * 杂质半导体 1) N型半导体 2) P型半导体 在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。 * * 杂质半导体 掺入五价元素 掺入三价元素 +5 +4 +4 +4 +4 +3 +4 +4 +4 +4 + - N型 半导体 多子—电子 少子—空穴 P型 半导体 多子—空穴 少子—电子 多子由掺杂决定，少子主要与温度有关； 常温下载流子数量多，导电性好； 受外界影响大。 特点 * 1）N型半导体 在N型半导体中自由电子是多数载流子,它主要由 杂质原子提供；空穴是少数载流子, 由热激发形成。 2) P型半导体 P型半导体中空穴是多数载流子，主要由掺杂形成； 电子是少数载流子，由热激发形成。 * 1.2 PN结和二极管 1 PN结 2 二极管 * PN结的形成过程 （动画1-3） 1 PN结 * PN结形成 多子扩散 形成空间电荷区 产生内电场 少子漂移 促使 阻止 扩散与漂移达到动态平衡形成一定宽度的PN结 * （动画1-4） PN结加正向电压 时的导电情况 * （动画1-5） PN结加反向电压时的导电情况 * PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流； PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。 结论：PN结具有单向导电性— PN结正向电阻小，反向电阻大。 * * P接“+” N接“-” 正向偏置 P接“-” N接“+” 反向偏置 - - - + + + P N E 击穿 单向导电性 PN Junction 非线性 电容效应 正向特性 反向特性 I(mA) U(V) 0 非线性 不同点的直(交)流电阻不等 同一点的直、交流电阻不等 反向特性 60 40 20 0.4 0.8 U (V) 40 30 20 10 I (mA) 0 正向特性 A B uA 交流电阻 UA IA 直流电阻 结论：正向电阻小、反向电阻大。 * * 等效电容Cj PN结正向偏置时，载 流子扩散产生的电容。 CD： 扩散电容CD 耗尽层电容CT PN结反向偏置时，耗 尽层宽度变化产生的 电容。 CT： U Cj 0 PN结高频等效电路： cj rj 正向偏置 反向偏置 几至几十Ω 几十pF至0.01μF rj cj 几百k Ω 几个pF * 　　二极管 = PN结 + 引线 + 管壳。 类型：点接触型、面接触型和平面型 (1) 点接触型— (a)点接触型 结构类型 2. 半导体二极管 材料：Si Ge GaAs * (c)平面型 (3) 平面型— (2) 面接触型— (b)面接触型 符号 旧符号 新符号 阳极(Anode) 阴极(Cathode) 标记 D1 D2 Diode 二极管的伏安特性曲线 图示 半导体二极管的伏安特性曲线 * 式中IS 为反向饱和电流，V 为二极管两端的电压降，VT 称为温度的电压当量，对于室温（相当T=300 K），则有VT=26 mV。 * 1) 正向特性 硅二极管的死区电压Vth=0.5 V左右， 锗二极管的死区电压Vth=0.1 V左右。 当0＜V＜Vth时，正向电流为零，Vth称为死区电压或开启电压。 当V＞0即处于正向特性区域。 正向区又分为两段： 当V＞Vth时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。 * 2) 反向特性 当V＜0时，即处于反向特性区域。 反向区也分两个区域： 当VBR＜V＜0时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称反向饱和电流IS 。 当V≥VBR时，反向电流急剧增加，VBR称为反向击穿电压 。 * 半导体二极管的参数 1)