《N结与二极管》PPT课件

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1、1.PN结的形成漂移运动：载流子在电场作用下的定向运动。扩散运动：浓度差引起的非平衡载流子的运动。1)载流子的两种运动将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上，在它们的交界面就形成PN结1.2.1PN结及其单向导电特性1多子扩散形成空间电荷区建立内电场少子漂移方向相反动态平衡Ij=02）PN结内电场的形成22.PN结的单向导电性1)PN结外加正向电压时处于导通状态外电场与内电场的方向相反，空间电荷区变窄，内电场被削弱，多子扩散得到加强，少子漂移将被削弱，扩散电流大大超过漂移电流，最后形成较大的正向电流。32)PN结外加反向电压时处于截止状态外电

2、场与内电场方向一致，空间电荷区变宽内电场增强，不利于多子的扩散，有利于少子的漂移。在电路中形成了基于少子漂移的反向电流。由于少子数量很少，因此反向电流很小。结论：PN结具有单向导电性，即正偏导通，反偏截止。41)PN结的电流方程令:uT=kT/q称温度电压当量T=300K时，uT=26mV3.PN结（二极管）的伏安特性52)PN结的正向伏安特性u>0，正向特性:u>>UT,指数特性u<0，反向特性:u<<-UT，i≈-ISu

3、j=Cb+Cd81.二极管的结构及类型1）二极管的外形PN结+管壳+引线1.2.2二极管及其伏安特性9阴极引线阳极引线二氧化硅保护层P型硅N型硅(c)平面型铝合金小球N型硅阳极引线PN结金锑合金底座阴极引线(b)面接触型阴极阳极(d)符号D(a)点接触型2）二极管的内部结构与符号10按PN结结构分：有点接触型和面接触型二极管。点接触型管子中不允许通过较大的电流，因结电容小，可在高频下工作。面接触型二极管PN结的面积大，允许流过的电流大，但只能在较低频率下工作。按用途划分：有整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管等。

4、按半导体材料分：有硅二极管、锗二极管等。3）二极管的类型11正向特性硅管的伏安特性604020–0.002–0.00400.51.0–25–50I/mAU/V击穿电压U(BR)在二极管的两端加上电压，测量流过管子的电流，则I=f(U)之间的关系曲线为伏安特性。–50I/mAU/V0.20.4–2551015–0.01–0.02锗管的伏安特性02.二极管的伏安特性121）正向特性当正向电压比较小时，正向电流很小，几乎为零。相应的电压叫死区电压。范围称死区。死区电压与材料和温度有关，硅管约0.5V左右，锗管约0.1V左右。正向特性当正向电压超过死区电

5、压后，随着电压的升高，正向电流迅速增大。60402000.40.8I/mAU/V132）反向特性–0.02–0.040–25–50I/mAU/V反向特性当电压超过零点几伏后，反向电流不随电压增加而增大，即饱和；二极管加反向电压，反向电流很小；如果反向电压继续升高，大到一定数值时，反向电流会突然增大；反向饱和电流这种现象称击穿，对应电压叫反向击穿电压。击穿并不意味管子损坏，若控制击穿电流，电压降低后，还可恢复正常。击穿电压U(BR)143）伏安特性表达式(二极管方程)IS：反向饱和电流UT：温度的电压当量在常温(300K)下，UT26mV二极管加

6、反向电压，即UD<0，且

7、UD

8、>>UT，则I-IS。二极管加正向电压，即UD>0，且UD>>UT，则，可得，说明电流I与电压UD基本上成指数关系。154)结论：二极管具有单向导电性。加正向电压时导通，呈现很小的正向电阻，如同开关闭合；加反向电压时截止，呈现很大的反向电阻，如同开关断开。从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管的电压与电流变化不呈线性关系，其内阻不是常数，所以二极管属于非线性器件。161.2.3二极管的主要参数1）最大整流电流IF二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。2）最高反向工作电压UR工作时允许加在二极管两端的反向电压

9、值。通常将击穿电压UBR的一半定义为UR。3）反向电流IR通常希望IR值愈小愈好。4）最高工作频率fMfM值主要决定于PN结结电容的大小。结电容愈大，二极管允许的最高工作频率愈低。1718