二极管及其基本电路讲稿

二极管及其基本电路FundamentalofElectronicTechnologyCTGU11半导体的基本知识3二极管的结构类型4二极管的伏安特性及主要参数5特殊二极管2PN结的形成及特性内容2一、半导体的基本知识

1半导体材料

2半导体的共价键结构

3本征半导体4杂质半导体3

1半导体材料根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。4

2半导体的共价键结构硅晶体的空间排列5

2半导体的共价键结构硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构6

3本征半导体本征半导体——化学成分纯净的半导体。它在物理结构上呈单晶体形态。空穴——共价键中的空位。电子空穴对——由热激发而产生的自由电子和空穴对。空穴的移动——空穴的运动是靠相邻共价键中的价电子依次充填空穴来实现的。7电子空穴对8空穴的移动9空穴的移动104杂质半导导体在本征半半导体中中掺入某某些微量量元素作作为杂质质，可使使半导体体的导电电性发生生显著变变化。掺掺入的杂杂质主要要是三价价或五价价元素。。掺入杂杂质的本本征半导导体称为为杂质半导导体。N型半导体——掺入五五价杂质元元素（如磷磷）的半导导体。P型半导体——掺入三三价杂质元元素（如硼硼）的半导导体。11N型半导体体因五价杂质质原子中只只有四个价价电子能与与周围四个个半导体原原子中的价价电子形成成共价键，，而多余的的一个价电电子因无共共价键束缚缚而很容易易形成自由由电子。在N型半导导体中自由电子是多数数载流子（（多子），，它主要由杂杂质原子提提供；空穴是少数数载流子（（少子）,由热激发形形成。提供自由电电子的五价价杂质原子子因带正电电荷而成为为正离子，因此五价价杂质原子子也称为施主杂质。12P型半导体体因三价杂质质原子在与与硅原子形形成共价键键时，缺少少一个价电电子而在共共价键中留留下一个空空穴。在P型半导导体中空穴是多数数载流子，，它主要由掺掺杂形成；自由电子是少数数载流子，，由热激发形形成。空穴很容易易俘获电子子，使杂质质原子成为为负离子。三价杂质质因而也也称为受主杂质。13本征半导体体、杂质半半导体本小节中的的有关概念念自由电子、、空穴N型半导体体、P型半半导体多数载流子子、少数载载流子施主杂质、、受主杂质质14二、PN结的形成及及特性1PN结的形形成2PN结的单单向导电性性3PN结的反反向击穿（（了解）4PN结的电电容效应（（了解）151PN结的形成成在一块本征征半导体在在两侧通过过扩散不同同的杂质,分别形成成N型半导体和和P型半导体。。对于P型半导体和N型半导体结合面，离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。因浓度差空间电荷区区形成内电电场内电场促使使少子漂移移内电场阻止止多子扩散散最后,多子子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。多子的扩散散运动由杂质离子形形成空间电电荷区162PN结的单单向导电性性当外加电压压使PN结中P区的电位高高于N区的电位，，称为加正向电压，简称正偏；反之称为加反向电压，简称反偏。(1)PN结加加正向电压压时PN结加正向电电压时的导导电情况低电阻大的正向扩扩散电流PN结的伏安特性17PN结的伏安特性2PN结的单单向导电性性当外加电压压使PN结中P区的电位高高于N区的电位，，称为加正向电压，简称正偏；反之称为加反向电压，简称称反偏偏。(2)PN结结加加反反向向电电压压时时PN结加加反反向向电电压压时时的的导导电电情情况况高电电阻阻很小小的的反反向向漂漂移移电电流流

在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为反向饱和电流。18PN结加正正向电压时时，呈现低低电阻，具具有较大的的正向扩散散电流；PN结加反反向电压时时，呈现高高电阻，具具有很小的的反向漂移移电流。由此可以得得出结论：：PN结具有有单向导电电性。192PN结的单单向导电性性(3)PN结的的伏安特性性其中PN结的伏安特性IS——反向饱饱和电流域值电压＝＝0.5V20３PN结的反反向击穿当PN结的的反向电压压增加到一一定数值时时，反向电电流突然快快速增加，，此现象称称为PN结结的反向击穿。反向击穿———不可逆VBR反向向击穿电压21４PN结的电容容效应(1)势势垒电容CB势垒电容示意图22４PN结的电容容效应(2)扩扩散电容CD扩散电容示意图23三、二极极管1半导体二极管管的结构2二极管的伏安安特性3二极管的参数数241半导体二极管管的结构在PN结上加加上引线和封封装，就成为为一个二极管管。二极管按按结构分有点接触型、面面接触型和平平面型三大类。(1)点点接触型二极极管PN结面积小小，结电容小小，用于检波波和变频等高高频电路。(a)点接触型

二极管的结构示意图25(3)平平面型二极管管往往用于集成成电路制造艺艺中。PN结结面积可大大可小，用于于高频整流和和开关电路中中。(2)面面接接触型型二极极管PN结结面积积大，，用于于工频频大电电流整整流电电路。。(b)面接触型(c)平面型(4)二二极管管的代代表符符号262二极管管的伏伏安特特性二极管管的伏伏安特特性硅二极管2CP10的V-I特性锗二极管2AP15的V-I特性正向特特性反向特特性反向击击穿特特性关注：：域值值电压压反反向击击穿电电压273二极管管的参参数(1)最最大整整流电电流IOM(2)反反向击击穿电电压VBR和最大大反向向工作作电压压URM(3)反向电电流IRM（又称称反向向漏电电流））(4)正正向压压降VF(5)极极间电电容CB(6)最最高工工作频频率fM28半导体体二极极管图图片29303132四如如何用用万用用表判判别二二极管管的好好坏和和正负负极1．判判别二二极管管的极极性用万用用表测测量二二极管管的极极性时时，如如图图所示示，把把万用用表的的开关关置于于R1K或或100挡挡(注注意调调零)，各各测二二极管管的正正、反反向电电阻一一次，，若测测得阻阻值小小的一一次，，黑表表笔(接内内电池池的正正极)所接接的一一极为为二极极管的的正极极，反反之，，测得得阻值值大的的一次次，红红表笔笔(接接内电电池负负极)所接接的一一极为为二极极管的的正极极。33二极管管极性性的判判别342．判别二二极管性能的的好坏在判别二极管管的极性时，，若测得正反反向的阻值相相差越大，表表示二极管的的单