二极管的基础知识

1、二极管的基础知识二极管的基础知识部部 门：门：OEM/ODMOEM/ODM制制 作作 人：谷春垒人：谷春垒日日 期：期：2016-02-222016-02-22摘要摘要（SummarySummary）：）：半导体器件基础知识半导体器件基础知识二极体原理与应用二极体原理与应用二极体分类与主要参数二极体分类与主要参数常见二极体芯片结构与工常见二极体芯片结构与工艺流程艺流程半导体器件基础知识半导体器件基础知识物质按导电性能可划分为：物质按导电性能可划分为：导体导体 一般为低价元素，如铜、铁、铝等金属元一般为低价元素，如铜、铁、铝等金属元素。素。导电率为导电率为105量量纲级。纲级。导电能力强。导电能

2、力强。 绝缘体绝缘体 一般为高价元素，如：橡胶、云母、塑一般为高价元素，如：橡胶、云母、塑料等。料等。导电率为导电率为10-2210-14 量量纲级。纲级。导电能力弱。导电能力弱。半导体半导体 一般为四价元素，如：硅（一般为四价元素，如：硅（Si）锗（）锗（Ge）等。导电性能介于导体和绝缘体之间。且导电能力等。导电性能介于导体和绝缘体之间。且导电能力随条件变化。随条件变化。1.1半导体材料半导体材料32021/8/6半导体物质特性：半导体物质特性：掺入杂质则导电率显著增加掺入杂质则导电率显著增加掺杂特性掺杂特性半导体器件半导体器件温度增加使导电率大为增加温度增加使导电率大为增加温度特性温度特性

3、热敏器件热敏器件光照不仅大为增加导电率还可产生电动势光照不仅大为增加导电率还可产生电动势光照特性光照特性光敏器件、光电器件光敏器件、光电器件42021/8/6完全纯净、结构完整的半导体晶体被称为本征半导体。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本征半导体：本征半导体：常用的本征半导体：常用的本征半导体：硅（硅（SiSi），锗（），锗（GeGe）本征半导体的晶体结构本征半导体的晶体结构Si+142 8 4Ge+322 8 18 4+4常见本征半导体的原子结构简化模型常见本

4、征半导体的原子结构简化模型1.在在T=0K，且无外部激发能量时：，且无外部激发能量时：本征半导体的导电特性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本征半导体内部没有能够能够自由移动自由移动的的带电带电粒子粒子，即，即载流子载流子，此时本征半导体，此时本征半导体呈绝缘特性。呈绝缘特性。62021/8/62.在有外部激发能量（如温度升高，光照）时：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挣脱原子核束缚的电子称为自由电子自由电子，在本征激发下形，在本征激发下形成带成带负负电荷的载流子。电荷的载流子。留下的空位称为

5、留下的空位称为空穴空穴，成为，成为带带正正电荷的载流子。电荷的载流子。本征半导体的载流子在本征半导体的载流子在外加外加电场电场的作用下可定的作用下可定向移动形成向移动形成漂移电流漂移电流。共价键内的电子共价键内的电子称为称为束缚电子束缚电子72021/8/6杂质半导体杂质半导体N（电子）（电子）型半导体型半导体(掺入的五价元素如掺入的五价元素如P、Se等等)杂质半导体杂质半导体P（空穴）（空穴）型半导体型半导体(掺入的三价元素如掺入的三价元素如B、Al、In等等)掺入杂质越多，导电性能越强掺入杂质越多，导电性能越强92021/8/6102021/8/6(1) 在在PN结外加上正向电压时：结外加

6、上正向电压时：PN结结正偏正偏（P(+), N(-)）时，具有较）时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻，大的正向扩散电流，呈现低电阻，PN结结导通导通。2. PN结的单向导电性结的单向导电性以上所讨论的以上所讨论的PN结处于平衡状态，称为平衡结处于平衡状态，称为平衡PN结。如在结。如在PN结两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。端外加不同方向电压，就会破坏原平衡，呈现出单向导电性。 112021/8/6(2) 在在PN结外加上反向电压时：结外加上反向电压时：PN结结反偏反偏（P(-), N (+)）时，仅有）时，仅有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，很小的反向漂移电流，呈

7、现高电阻，PN结结截止截止。122021/8/6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。132021/8/6 二极管二极管 ：一个一个PN结就是一个二极管。结就是一个二极管。单向导电：单向导电：二极管正极接电源正极，负二极管正极接电源正极，负极接电源负极时电流可以通过。反之电极接电源负极时电流可以通过。反之电流不能通过。流不能通过。符号：符号：二极体原理与应用二

8、极体原理与应用142021/8/6二极体的实际特性二极体的实际特性1152021/8/6二极体的实际特性二极体的实际特性2162021/8/6二極體在切換式電源上的應用二極體在切換式電源上的應用 172021/8/6二极体分类与主要参数二极体分类与主要参数 在在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分有二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型点接触型、面接触型和平面型三大类。三大类。GPP 芯片基本结构芯片基本结构镍、金镍、金Glass镍、金镍、金SIPOS常见二极体芯片结构与工艺流程常见二极体芯片结构与工艺流程Schottky芯片基本结构芯片基本结构Mo、Pt、TiNi、AgNi、AgTVS芯片结构芯片结构(Mesa)PNi、Au氧化物氧化物GlassN+NP+Ni、AuP氧化物氧化物Ni、AuGlassN+NNN+氧化物氧化