第一章半导体二极管及应用.ppt

二极管的电路模型 二极管的工作点 E R ＋ - ＋ D - U U = E – RI 工作点：Q E E R UQ IQ Q I U O 回忆非线性电路计算 二极管的静态电阻和动态电阻 静态电阻： UQ IQ RD = 动态电阻： rD = ? U ? I I U UQ IQ Q ? I ? U O 决定于OQ直线 Q点斜率，依赖于Q。U I小范围变化的主要特性 I U 二极管特性的折线近似及模型 Q U0N O P U = UON – rD I 二极管的电路模型 + － UON rD Di 1.折线模型 在导通条件下，该模型在Q点附近将非线性电路转化为线性电路 I U O I U U0N O 2.理想开关模型（短路模型） 3.理想开关电压模型 1、二极管电路的分析概述 应用电路举例 整流 限幅 初步分析——依据二极管的单向导电性 D导通：vO = vI - vD D截止：vO = 0 D导通：vO = vD D截止：vO = vI 左图 中图 显然，vO 与 vI 的关系由D的状态决定 而且，D处于反向截止时最简单！ 分析思路 分析任务：求vD、iD 目的1: 确定电路功能，即信号vI传递到vO ，有何变化？ 目的2: 判断二极管D是否安全。 首先，判断D的状态？ 若D反向截止，则相当于开路（ iD ?0，ROFF ? ∞ ）； 若D正向导通，则？ 正向导通分析方法： 图解法 等效电路（模型）法 —— 将非线性 ? 线性 先静态（直流），后动态（交流） 静态： vI =0（正弦波过0点） 动态： vI ?0 1、二极管电路的分析概述 2、二极管状态判断 例1: 2CP1（硅），IF=16mA， VBR=40V。求VD、ID。 (a) (b) (c) (d) 正偏 正偏 反偏 反偏 iD IF ？ D反向截止 ID = 0 VD = -10V D反向击穿 iD = ？ vD = ？ 二极管状态判断方法 假设D截止(开路)， 求D两端开路电压 普通：热击穿－损坏 齐纳：电击穿 VD = - VBR= -40V VD 0V D正向导通？ -VBR VD ? 0V D反向截止, ID = 0 VD ? - VBR D反向击穿, VD = - VBR D正向导通？ D正向导通！ * * 模拟电子技术 第一章 半导体基本器件及应用电路 1.1 半导体的基本知识 1.2 晶体二极管及应用 1.3 二极管基本电路及其分析方法 1.4 特殊二极管 1.1.1 本征半导体 1.1.2 杂质半导体 1.1.3 PN结及单向导电 1.1 半导体的基本知识 1.1.1 本征半导体 定义— 完全纯净、结构完整的半导体晶体。它具有共价键结构。 (一)本征半导体的共价键结构 1. S i 、G e原子结构模型 （二）本征激发和两种载流子 在常温下本征半导体内有两种载流子： 载流子：物体内运载电荷的粒子，决定于物体的导电能力。 自由电子载流子：带单位负电 空穴载流子 ：带单位正电 在外电场作用下电子、空穴运动方向相反，对电流的贡献是迭加的。 注意： ①在本征激发（或热激发）中，电子、空穴成对产生 a:空穴带正电量 b：空穴是半导体中所特有的带单位正电荷的粒子，与电子电量相等，符号相反 c：空穴在价带内运动，也是一种载流子。在外电场作用下可在晶体内定向移动 空穴： 1.1.2 杂质半导体 定义：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。 在本征半导体中掺入不同种类的杂质可以改变半导体中两种载流子的浓度。 根据掺入杂质的种类可分为： N型半导体 （掺入5价元素杂质） P型半导体 （掺入3价元素杂质） （一） N型半导体和P型半导体 原理图 P 自由电子 结构图 磷原子 正离子 P+ 在硅或锗中掺 入少量的五价元 素，如磷或砷、 锑，则形成N型 半导体。 多余价电子 少子 多子 正离子 在N型半导体中，电子是多子，空穴是少子 N型半导体 P型半导体 在硅或锗中 掺入三价元素， 如硼或铝、镓， 则形成P型半导 体。 原理图 B B- 硼原子 负离子 空穴 填补空位 结构图 在P型半导体中，空穴是多子，电子是少子。 多子 少子 负离子 掺入杂 质对本征半导体的导电性有很大 的影响，一些典型的数据如下: T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: