半导体二管及90.ppt

第二章 半导体二极管及 应用电路;§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。 ;2.1.2 本征半导体，空穴及其导电作用;本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。;硅和锗的共价键结构;共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。;二、本征半导体的导电机理;+4;2.本征半导体的导电机理;温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。;（二）杂质半导体; 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 ???反向偏置;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;3.PN结的反向击穿??二极管处于反向偏置时，在一定的电压范围内，流过PN结的电流很小，但电压超过某一数值时，反向电流急剧增加，这种现象我们就称为反向击穿。?击穿形式分为两种：雪崩击穿和齐纳击穿。 齐纳击穿：高掺杂情况下，耗尽层很窄，宜于形成强电场，而破坏共价键，使价电子脱离共价键束缚形成电子－空穴对，致使电流急剧增加。 雪崩击穿：如果搀杂浓度较低，不会形成齐纳击穿，而当反向电压较高时，能加快少子的漂移速度，从而把电子从共价键中撞出，形成雪崩式的连锁反应。? 对于硅材料的PN结来说，击穿电压〉7v时为雪崩击穿，4v时为齐纳击穿。在4v与7v之间，两种击穿都有。这种现象破坏了PN结的单向导电性，我们在使用时要避免。? *击穿并不意味着PN结烧坏。 ;§2-3 半导体二极管;2.1.3 半导体二极管; 二、伏安特性;三、主要参数;3. 反向电流 IR;4. 微变电阻 rD;PN结的电流方程;5. 二极管的极间电容;CB在正向和反向偏置时均不能忽略。而反向偏置时，由于载流子数目很少，扩散电容可忽略。;二极管：死区电压=0 .5V，正向压降?0.7V(硅二极管) 理想二极管：死区电压=0 ，正向压降=0 ;§2-4 二极管基本电路及其分析方法;▼图2-6为典型的单相半波整流电路。分析如下：;2-7;2 限幅电路： （1）双向限幅电路：如下图，设vi(t)=3sinωt ;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）;2-8;§2.5 特殊二极管; 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： ;（4）稳定电流IZ、最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。;稳压二极管的应用举