模拟电子技术基础(康华光)教学课件3.ppt

2、共价键性质 3、电子与空穴 空穴的移动 N型半导体的结构示意图如图所示： P型半导体的结构示意图如图所示： 3.2.4 PN结的反向击穿 当PN结的反向电压增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，此现象称为PN结的反向击穿。 热击穿——不可逆 雪崩击穿 齐纳击穿 电击穿——可逆 PN结被击穿后，PN结上的压降高，电流大，功率大。当PN结上的功耗使PN结发热，并超过它的耗散功率时，PN结将发生热击穿。这时PN结的电流和温度之间出现恶性循环，最终将导致PN结烧毁。 3.2.5 PN结的电容效应 (1) 扩散电容CD 扩散电容示意图 是由多数载流子在扩散过程中积累而引起的。 正向电压时，载流子积累电荷量发生变化，相当于电容器充电和放电的过程 —— 扩散电容效应。 当加反向电压时，扩散运动被削弱，扩散电容的作用可忽略。 3.2.5 PN结的电容效应 (2) 势垒电容CB end 是由 PN 结的空间电荷区变化形成的。 空间电荷区的正负离子数目发生变化，如同电容的放电和充电过程。 势垒电容的大小可用下式表示： 　　由于 PN 结 宽度 l 随外加电压 U 而变化，因此势垒电容 Cb不是一个常数。 ? ：半导体材料的介电比系数； S ：结面积； l ：耗尽层宽度。 3.2.5 PN结的电容效应 　　PN 结总的结电容 Cj 包括势垒电容 Cb 和扩散电容 Cd 两部分。一般来说，当二极管正向偏置时，扩散电容起主要作用，即可以认为 Cj ? Cd；当反向偏置时，势垒电容起主要作用，可以认为 Cj ? Cb。 　　Cb 和 Cd 值都很小，通常为几个皮法-几十皮法，有些结面积大的二极管可达几百皮法。 综上所述： 3.3 半导体二极管 3.3.1 半导体二极管的结构 3.3.2 二极管的伏安特性 3.3.3 二极管的主要参数 3.3.1 半导体二极管的结构 在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分有点接触型、面接触型两大类。 (1) 点接触型二极管 (a)点接触型 二极管的结构示意图 PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。 （a）面接触型 （b）集成电路中的平面型 （c）代表符号 (2) 面接触型二极管 PN结面积大，用于工频大电流整流电路。 (b)面接触型 3.3.2 二极管的伏安特性 二极管的伏安特性曲线可用下式表示 锗二极管2AP15的V-I 特性 硅二极管2CP10的V-I 特性 3.3.2 二极管的伏安特性 锗二极管2AP15的V-I 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。 3.3.2 二极管的伏安特性 锗二极管2AP15的V-I 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 。 3.3.3 二极管的主要参数 (1) 最大整流电流IF (2) 反向击穿电压VBR和最大反向工作电压VRM 二极管反向电流 急剧增加时对应的反向 电压值称为反向击穿 电压VBR。 为安全计，在实际 工作时，最大反向工作电压 VRM一般只按反向击穿电压 VBR的一半计算。 二极管长期连续工 作时，允许通过二 极管的最大整流 电流的平均值。 3.3.3 二极管的主要参数 (3) 反向电流IR 在室温下，在规定的反向电压下，一般是最大反向工作电压下的反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微安(?A)级。 (4) 正向压降VF 在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。小电流硅二极管的正向压降在中等电流水平下，约0.6～0.8V；锗二极管约0.2～0.3V。 (5) 极间电容CJ（CB、 CD ） 3.4 二极管基本电路及其分析方法 3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法 3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法 二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用非线性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图解分析法则较简单，但前提条件是已知二极管的V -I 特性曲线。 例3.4.1 电路如图所示，已知二极管的V-I特性曲线、电源VDD和电阻R，求二极管两端电压vD和流过二极管