《半导体二极》ppt课件

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1、半导体二极管第1章1.1半导体二极管(SemiconductorDiode)1.1.1PN结及其单向导电性1.1.2半导体二极管的构成与类型1.1.3半导体二极管的伏安特性1.1.4半导体二极管的使用常识1.1.1PN结及其单向导电性一、基本概念本征半导体—纯净的半导体。如硅、锗单晶体。本征激发—在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价键的束缚成为自由电子，并在共价键中留下一个空位(空穴)的过程。载流子—自由运动的带电粒子。自由电子(带负电)空穴(带正电)电子空穴成对出现，数量少、与温度有关。两种载流子N型半导体—在本征半导体硅或锗中掺入微量五价元素，如磷、砷（杂质）所构成

2、。正离子多数载流子少数载流子电子为多数载流子空穴为少数载流子载流子数电子数P型半导体—在本征半导体硅或锗中掺入微量三价元素，如棚、铟（杂质）所构成。负离子多数载流子少数载流子空穴—多子电子—少子载流子数空穴数电中性二、PN结的形成1.载流子的浓度差引起多子的扩散2.交界面形成空间电荷区(PN结)，建立内电场空间电荷区特点:无载流子，阻止扩散进行，利于少子的漂移。3.扩散和漂移达到动态平衡，形成PN结。扩散电流等于漂移电流，总电流I=0。内建电场载流子在电场作用下的定向运动PN结的形成三、PN结的单向导电性1.外加正向电压(正向偏置)（P+、N–）P区N区内电场+UR外

3、电场IF限流电阻扩散运动加强形成正向电流IF。IF=I多子I少子I多子2.外加反向电压(反向偏置)（P–、N+）P区N区+UR内电场外电场外电场使少子背离PN结移动，空间电荷区变宽。IR漂移运动加强形成反向电流IRIR=I少子0PN结的单向导电性：正偏呈低阻导通正向电流IF较大;反偏呈高阻截止，反向电流为IR很小。外电场使多子向PN结移动,中和部分离子使空间电荷区变窄。PN结的单向导电性+UR四、PN结的结电容势垒电容CB：PN中的电荷量随外加电压变化而改变所显示的效应（反偏时显著）。扩散电容CD：多子在扩散过程中积累程度随外加电压变化而改变所显示的效应（正偏时显

4、著）。+UR影响工作频率的原因—PN结的电容效应结论：1.低频时，因结电容很小，对PN结影响很小。高频时，因容抗增大，使结电容分流，导致单向导电性变差。2.结面积小时结电容小，工作频率高。1.1.2半导体二极管的构成和类型构成：PN结+引线+管壳=二极管(Diode)PN阳极阴极符号：阳(正)极ak阴(负)极分类：按材料分硅二极管锗二极管按用途分普通二极管整流二极管稳压二极管开关二极管按结构工艺分点接触型面接触型平面型点接触型阳极引线触丝N型锗片管壳阴极引线特点：PN结面积小结电容小适于高频、小电流应用：小功率整流高频检波开关电路阴极引线面接触型N型硅PN结阳极引线铝合金

5、小球支架金锑合金特点：PN结面积大结电容小适于低频、大电流(几百毫安以上)应用：整流阳极引线阴极引线集成电路中的平面型PNP型支持衬底常用二极管外形图2CZ542CZ132CZ302AP1N4001+–+–+–+–微型二极管（无引线或短引线的贴片元件，直接安装在印刷电路板表面）圆柱形微型二极管SOT－23矩形微型二极管1.1.3半导体二极管的伏安特性一、PN结的伏安特性方程反向饱和电流温度的电压当量电子电量1.60210–23C玻尔兹曼常数1.3810–23J/K当T=300(27C)：UT=26mVU=0时，I=0；U>0时，U<0时，I–IS；二、二极管的伏安特

6、性OuD/ViD/mA正向特性Uon导通电压(门坎、阈值)ID=0Uon=0.5V0.1V(硅管)(锗管)uUonID急剧上升0uUonUon=(0.60.8)V硅管0.7V(0.10.3)V锗管0.2V反向特性ISU(BR)反向击穿U(BR)u0ID=IS<0.1A(硅)几十A(锗)u

7、(击穿电压>6V，正温度系数)击穿电压在6V左右时，温度系数趋近零。硅管的伏安特性锗管的伏安特性604020–0.02–0.0400.40.8–25–50ID/mAUD/VID/mAUD/V0.20.4–25–5051015–0.01–0.020三、温度对二极管特性的影响604020–0.0200.4–25–50ID/mAUD/V20C90CT升高时，Uon以(22.5)mV/C下降温度每升高10C，IS约增大1倍一般，硅管允许结温150~200C锗管允许结温75~100C1.1.4半导体二极管的使用