二极管的基础知识

二极管的基础知识 部门 OEM ODM制作人 谷春垒日期 2016 02 22 摘要 Summary 半导体器件基础知识 二极体原理与应用 二极体分类与主要参数 常见二极体芯片结构与工艺流程 半导体器件基础知识 物质按导电性能可划分为 导体 一般为低价元素 如铜 铁 铝等金属元素 导电率为105量纲级 导电能力强 绝缘体 一般为高价元素 如 橡胶 云母 塑料等 导电率为10 22 10 14量纲级 导电能力弱 半导体 一般为四价元素 如 硅 Si 锗 Ge 等 导电性能介于导体和绝缘体之间 且导电能力随条件变化 1 1半导体材料 半导体物质特性 掺入杂质则导电率显著增加 掺杂特性 半导体器件 温度增加使导电率大为增加 温度特性 热敏器件 光照不仅大为增加导电率还可产生电动势 光照特性 光敏器件 光电器件 完全纯净 结构完整的半导体晶体被称为本征半导体 本征半导体在物理结构上呈单晶体形态 见左下图 本征半导体 本征半导体 常用的本征半导体 硅 Si 锗 Ge 1 在T 0K 且无外部激发能量时 本征半导体的导电特性 常见本征半导体晶体结构平面示意图 本征半导体内部没有能够自由移动的带电粒子 即载流子 此时本征半导体呈绝缘特性 4 2 在有外部激发能量 如温度升高 光照 时 挣脱原子核束缚的电子称为自由电子 在本征激发下形成带负电荷的载流子 留下的空位称为空穴 成为带正电荷的载流子 本征半导体的载流子在外加电场的作用下可定向移动形成漂移电流 共价键内的电子称为束缚电子 杂质半导体 N 电子 型半导体 掺入的五价元素如P Se等 杂质半导体 P 空穴 型半导体 掺入的三价元素如B Al In等 掺入杂质越多 导电性能越强 1 在PN结外加上正向电压时 PN结正偏 P N 时 具有较大的正向扩散电流 呈现低电阻 PN结导通 2 PN结的单向导电性 以上所讨论的PN结处于平衡状态 称为平衡PN结 如在PN结两端外加不同方向电压 就会破坏原平衡 呈现出单向导电性 2 在PN结外加上反向电压时 PN结反偏 P N 时 仅有很小的反向漂移电流 呈现高电阻 PN结截止 结论 PN结加正向电压 即正偏时 有较大的正向扩散电流 此时PN结电阻小 处于导通状态 此时的正向电流随着PN结两端的电压增大而增大 PN结加反向电压 即反偏时 只有很小的 不随PN结两端电压变化的反向饱和电流 此时PN结电阻大 处于截止状态 即PN结具有单向导电性能 二极管 一个PN结就是一个二极管 单向导电 二极管正极接电源正极 负极接电源负极时电流可以通过 反之电流不能通过 符号 二极体原理与应用 15 二极体的实际特性1 16 二极体的实际特性2 17 二極體在切換式電源上的應用 二极体分类与主要参数 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 面接触型和平面型三大类 GPP芯片基本结构 镍 金 Glass 镍 金 SIPOS 常见二极体芯片结构与工艺流程 Schottky芯片基本结构 Mo Pt Ti Ni Ag Ni A