二极管详细介绍

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1、PN结简述1949年PN结理论发表，1950年制造PN结二极管的扩散法出现，半导体技术从此蓬勃发展，人类进入了微电子时代。半导体材料有如下的一些特点：半导体材料的电阻率受杂质含量的多少的影响极大，如在硅中只要掺入百万分之一的杂质硼，硅的电阻率就会从214，000Ω·cm下降至0.4Ω·cm；半导体材料的电阻率受外界条件影响很大。例如温度每升高8℃纯净硅的电阻率就会下降一半左右。因此，半导体材料可以人为地控制电阻率取得不同的导电性能。在纯净的半导体材料（如硅）中掺入三价原子（如硼原子、镓原子）形成P型半导体；掺入五价原子（如磷原子、砷原子）的半导体材料形成N

2、型半导体材料。掺入杂质的P型半导体和N型半导体的电阻率下降、导电性能增强。P型半导体和N型半导体的导电机制分别为“空穴”和“电子”。有了P型半导体和N型半导体，就出现了“PN”结。通过扩散等工艺，把一块半导体材料一边做成N型半导体，一边做成P型半导体。由于P型区的“空穴”多，N型区“电子”多，在P型区和N型区的交界处，“电子”从高浓度的N区向P区扩散，同时“空穴”从浓度高的P区向N区扩散。在P区内，“电子”称为少数载流子，在N区内，“空穴”称为少数载流子，扩散到对方的“电子”或“空穴”称为“非平衡少数载流子”。P型半导体体内的“空穴”成为P型半导体的“多子

3、”，同理，N型半导体内的“电子”称为N型半导体的“多子”。这些非平衡少数载流子的注入，必然与对方的多子复合，在交界面附近使载流子成对的消失，并且各留下不能移动的正、负离子，构成一个空间电荷区，出现一个由N区指向P区的内建电场。由正、负离子组成的空间电荷区就是“PN”结。“PN”结具有正向导通，反向截止的功能。“PN”结的正向特性：观察“PN结”的I-V特性曲线，发现在正向曲线起始阶段，电流增长缓慢，这是由于内建电场对外电场的抵消作用。当正向电压增加到一定的值后（硅管约为0.7V锗管约为0.2V），内建电场被完全消除，电流增长很快，近乎直线上升。“PN”结的

4、反向特性：当“PN”处于反向偏置时，由于外电场的方向与内建电场的方向一致，使空间电荷区加宽，空间电荷区内都是不能移动的正、负离子，不具有导电性。在“PN”结的额定击穿电压之前，反向偏置“PN”结的电流只由少数载流子漂移产生,其值基本上不随反偏压增大而上升。由于少数载流子的浓度受温度影响很大（例如温度每升高8℃纯净硅的电阻率就会下降一半左右），因此“PN”结的反向电流随着温度的升高会增大很快。“PN”结的击穿特性：当加在“PN”结上的反向偏压超过其设计的击穿电压后，“PN”结发生击穿。“PN”结的击穿主要有两类，齐纳击穿和雪崩击穿。齐纳击穿主要发生在两侧杂质

5、浓度都较高的“PN”结，一般反向击穿电压小于4Eg/q的“PN”的击穿模式就是齐纳击穿，击穿机理就是强电场把共价键中的电子拉出来参与导电，使的少子浓度增加，反向电流上升。雪崩击穿主要发生在“PN”结一侧或两侧的杂质浓度较低“PN”结，一般反向击穿电压高于6Eg/q的“PN”结的击穿模式为雪崩击穿。击穿机理就是强电场使载流子的运动速度加快，动能增大，撞击中型原子时把外层电子撞击出来，继而产生连锁反应，导致少数载流子浓度升高，反向电流剧增。将一个“PN”结封装在一个密封的管壳中（玻璃、塑料或金属）并用引线引出电极，就成了一个二极管。二极管的工作原理晶体二极管是

6、一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抵消作用使载流子的扩散电流增加引起正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值发生载流子的倍增效应，产生大量电子空穴对，从而产生数值很大的反向击穿电流，这称为二

7、极管的击穿现象。二极管的导电特性二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。下面介绍一下二极管的正向特性和反向特性。1、正向特性在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端、负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式称为正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，流过二极管的正向电流十分微弱，此时二极管仍然不能导通。只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，二极管才能真正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），此

8、电压称为二极管的“正向压降”。2、反向特性在电子电路中，二极管的正