第三章 二极管及其基本电路.ppt

1、第三章二极管及其基本电路，基本要求：1 .了解半导体器件的内部物理过程；2了解二极管的工作原理、主要参数和使用方法；掌握二极管的外部特性、二极管的基本应用电路及其分析方法。第3章：二极管及其基本电路，3.1半导体基础知识，3.2结的形成和特性，3.4二极管的基本电路和分析方法，3.5特殊二极管，3.3二极管，3.1半导体基础知识，以及半导体器件的特性：体积小、重量轻、寿命长、输入功率低、功率转换效率高。3.1.1半导体材料，导体如金属，绝缘体如橡胶和塑料，半导体的导电特性，可制成热敏电阻等温度敏感元件，掺杂：在纯半导体中掺杂一些杂质会显著改变导电性。光敏性：当暴露在光线下时，电导率会发生明显变

2、化。(它可以制成各种光敏元件，如光敏电阻、光电二极管、光电晶体管等。)。热敏性：当环境温度升高时，电导率显著增加。(它可以制成各种用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等。)。半导体的共价键结构、简化模型和最外层的电子决定了物质的化学特性和导电性；1。硅和锗的原子结构，价电子：惯性核，3.1.2半导体共价键结构，2。共价键，硅和锗的晶体结构，共享电子对的共价键，4代表惯性核，3.1半导体基础知识，3.1.3本征半导体，空穴及其传导，完全纯半导体具有晶体结构，称为本征半导体晶体中原子的排列，硅单晶中的共价键结构，共价键，和共价键中的两个电子称为价电子。价电子和价电子可以从原子核的束缚中挣脱出

3、来，在获得一定的能量(温度升高或光照)后变成自由电子(带负电荷)，同时在共价键中留下空位，称为空穴(带正电荷)。本征半导体的传导机制。这种现象被称为内在激发。温度越高，晶体中产生的自由电子越多。自由电子，在外部电场的作用下，空穴吸引邻近原子的价电子来填充，并且一个空穴出现在这个原子中，并且结果相当于空穴的运动(相当于正电荷的运动)。当外部电压施加到半导体两端时，半导体中会有两种电流：1)自由电子定向运动，2)价电子组成空穴-空穴电流，1。本征半导体具有非常少的载流子，并且其导电性非常差；2.温度越高，载流子的数量越多，半导体的导电性越好。因此，温度对半导体器件的性能有很大的影响。自由电子和空穴

4、被称为载流子。自由电子和空穴是成对产生的，但它们会不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中保持一定数量的载流子。注：3.1.4杂质半导体，在本征半导体中掺杂一些微量元素作为杂质，会使半导体的电导率发生显著变化。氮型半导体掺杂有五价杂质元素(如磷)，而磷型半导体掺杂有三价杂质元素(如硼)，掺杂的杂质主要是三价或五价元素。掺杂杂质的本征半导体称为杂质半导体。3.1半导体基础知识，1。在n型半导体中，额外的价电子很容易形成自由电子，因为它不受共价键的束缚。在n型半导体中，自由电子是主要由杂质原子提供的多数载流子；空穴是由热激发形成的少数载流子。提供自由电子的五价杂质原子由于带

5、正电荷而变成正离子，因此五价杂质原子也被称为施主杂质。多余的电子、硅原子和五价杂质原子只有四个价电子，可以与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键。硅(锗)磷因此，三价杂质也称为受体杂质。由于缺少价电子，在共价键中留下了一个洞。空穴，三价杂质原子与硅原子形成共价键，硅(锗)硼磷型半导体，3.1.4杂质半导体，杂质半导体的示意图，3.1.4杂质半导体，磷型半导体，氮型半导体，3.1半导体的基本知识，3.2.1载流子的漂移和扩散，3.2pn结的形成和特性，漂移运动：扩散运动：载流子从高浓度区移动到低浓度区的现象。空穴的运动方向与电场相同，电子的运动方向与电场相反。形成磷型半导体、氮型半导体、3.2

6、.2 PN结。作为扩散的结果，空间电荷区域逐渐变宽。内部电场越强，漂移运动越强，漂移使空间电荷区越薄。3.2结的形成和特征，因此扩散和漂移的相反运动最终达到平衡，这意味着两个区域之间没有电荷运动，并且空间电荷区域的厚度是固定的。3 . 2 . 2pn结的形成3.2pn结的形成和特征由于浓度差，空间电荷区形成内部电场，这促进了少数载流子漂移并防止多载流子扩散。最后，多载流子扩散和少数载流子漂移实现了动态平衡。在多重态的扩散运动中，空间电荷区是由杂质离子形成的，而N型半导体和P型半导体是通过在本征半导体的两侧扩散不同的杂质形成的。3.2 PN结的形成，3.2 PN结，1。正向偏置电压下PN结的电导

7、率：空间电荷区厚度内的电场，I扩散I漂移，扩散漂移，正向传导状态，小电阻，正向传导电流IF I扩散，3.2.1 PN结单向电导率：2。反向偏置电压下PN结的电导率：漂移扩散、I漂移和I扩展、反向截止状态、大电阻反向电流IR=I漂移、PN结正向偏置、PN结反向偏置、III。结论：PN结具有单侧导电性。PN结加直流电压时，正向导通：电阻值很小，正向导通电流很大；当开关闭合时，当PN结加有反向电压时，反向截止：它表现为高电阻，反向饱和电流小，开关关断。4。PN结伏安特性表达式：(二极管特性方程)，3.2.5 PN结反向击穿(熟悉P65)，当，3.2.5 PN结电容效应(在P66自学获得)，1。符号：

8、2。结构：(1)点接触二极管：(2)表面接触二极管：(3)平面二极管：3.3.1二极管结构3360，3.3二极管，特定型号，反向击穿电压VBR，导通压降，只有当施加的电压大于空载电压时，二极管才能导通。施加的电压大于反向击穿电压，二极管击穿并失去其单向导电性。正向特性，反向特性，特性：非线性，硅0.7V，锗0.2V。死区电压和反向电流在一定电压范围内保持恒定。1。最大整流电流当中频二极管长时间连续工作时，允许通过二极管的最大正向平均电流。第二，反向击穿电压VBR二极管反向电流急剧增加时，相应的反向电压值。3.3.3二极管的主要参数(P71自学熟悉)，3。室温和规定反向电压下反向电流IR的反向电流值。硅管：(0.1a)；锗管：(几十个)。4.结电容反映了二极管中PN结的结电容效应参数。当它用于高频和开关状态时，必须加以考虑。V，最高工作频率fM二极管工作频率上限。6.反向恢复时间TRR二极管从正向导通转换到反向截止所需的时间。，3.4二极管的基本电路及其分析方法，3.4.1简单二极管电路的图解分析方法(P73自学)，3.4.2二极管电路的简化模型分析方法：1理想模型：(理想二极