半导体二极管及其应用 .ppt

杂质半导体的示意图 + + + + + + + + + + + + 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 少子浓度——本征激发产生，与温度有关 多子浓度——掺杂产生与，温度无关 内电场E ?因多子浓度差 ?形成内电场 ?多子的扩散 ?空间电荷区 ?阻止多子扩散，促使少子漂移。 PN结合 空间电荷区 多子扩散电流 少子漂移电流 耗尽层 1.2.1 PN结 1 . PN结的形成 动画演示 少子漂移 补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，E 多子扩散 又失去多子，耗尽层宽，E 内电场E 多子扩散电流 少子漂移电流 耗尽层 动态平衡： 扩散电流 ＝ 漂移电流 总电流＝0 势垒 UO 硅 0.5V 锗 0.1V 2. PN结的单向导电性 (1) 加正向电压（正偏）——电源正极接P区，负极接N区 外电场的方向与内电场方向相反。 外电场削弱内电场 →耗尽层变窄 →扩散运动＞漂移运动 →多子扩散形成正向电流I F 正向电流 动画演示 (2) 加反向电压——电源正极接N区，负极接P区 外电场的方向与内电场方向相同。 外电场加强内电场 →耗尽层变宽 →漂移运动＞扩散运动 →少子漂移形成反向电流I R P N 在一定的温度下，由本征激发产生的少子浓度是一定的，故IR基本上与外加反压的大小无关，所以称为反向饱和电流。但IR与温度有关。 动画演示 PN结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻， PN结导通； PN结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻， PN结截止。 由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。 动画演示 1.2 半导体二极管 二极管 = PN结 + 管壳 + 引线 N P 1.结构 符号 阳极 + 阴极 - 1.2.1 基本结构、种类与符号 2.二极管按结构分三大类： (1) 点接触型二极管 PN结面积小，结电容小， 用于检波和变频等高频电路。 (3) 平面型二极管 用于集成电路制造工艺中。 PN 结面积可大可小，用 于高频整流和开关电路中。 (2) 面接触型二极管 PN结面积大，用 于工频大电流整流电路。 半导体二极管的型号 国家标准对半导体器件型号的命名举例如下： 2AP9 用数字代表同类器件的不同规格。 代表器件的类型，P为普通管，Z为整流管，K为开关管。 代表器件的材料，A为N型Ge，B为P型Ge， C为N型Si， D为P型Si。 2代表二极管，3代表三极管。 １.2.2 V—A特性曲线 硅：0.5 V 锗： 0.1 V (1) 正向特性 导通压降 反向饱和电流 (2) 反向特性 死区 电压 击穿电压UBR 实验曲线 u E i V mA u E i V uA 锗 硅：0.7 V 锗：0.3V (1)正向特性： 对应于图1-12曲线的第①段，为二极管伏特性的正向特性部分。这时加在二极管两端的电压不大，从数值上看，只有零点几伏，但此时流过二极管的电流却较大，即此时二极管呈现的正向电阻较小。一般硅管正向导通压降约为0.6～0.7V, 锗管约为0.2～0.3V。 硅管的死区电压约为0.5V，锗管的死区电压约为0.1V。 (2)反向特性： 对应于图1-12曲线的第②段，是当二极管加反向电压的情况。当外加反向电压时，由于少数载流子的漂移，可以形成反向饱和电流，又由于少子的数目少，因此反向电流很小，用IS表示。 (3) 反向击穿特性： 对应于特性曲线的第③段。当作用在二极管的反向电压 高达某一数值后，反向电流会剧增，而使二极管失去单向导 电性，这种现象称为击穿，所对应的电压称为击穿电压。 二极管的反向击穿，亦即PN结的反向击穿，可分为热击穿与电击穿两种。 理想二极管的电流与端电压之间有如下关系 为温度电压当量，在室温T=300K时， (1-1) 动画演示 1.2.3主要参数　 最大整流电流Is：指二极管在长期运行时，允许通过的最大 正向平均电流。 最高反向工作电压URM：指二极管运行时允许承受的最高反向电压。 3. 反向电流IR：指二极管在加上反向电压时的反向电流值。 4. 最高工作频率fM：此参数主要由PN 结的结电容决定，结电容越大，二极管允许的最高工作频率越低。 (2) 应根据需要正确地选择型号。 1.2.4 使用注意事项 (1) 在电路中应按注明的极性进行连接。