电子技术基础二极管及其基本电路

《电子技术基础二极管及其基本电路》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、2半导体二极管及其基本电路2.1半导体的基本知识2.3半导体二极管2.4二极管基本电路及其分析方法2.5特殊二极管2.2PN结的形成及特性教学内容：本章首先简单介绍半导体的基本知识，着重讨论半导体器件的核心环节--PN结，并重点讨论半导体二极管的物理结构、工作原理、特性曲线和主要参数以及二极管基本电路及其分析方法与应用；在此基础上对齐纳二极管、变容二极管和光电子器件的特性与应用也给予了简要的介绍。2教学要求：本章需要重点掌握二极管模型及其电路分析，特别要注意器件模型的使用范围和条件。对于半导体器件，主要着眼于在电路中的使用，关于器件内部的物理过程只要求有一定的了解。

2、32.1半导体的基本知识2.1.1半导体材料2.1.2半导体的共价键结构2.1.3本征半导体2.1.4杂质半导体半导体:导电特性介于导体和绝缘体之间典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。导电的重要特点1、其能力容易受环境因素影响（温度、光照等）2、掺杂可以显著提高导电能力42.1.2半导体的共价键结构原子结构简化模型—完全纯净、结构完整的半导体晶体。2.1.3本征半导体在T=0K和无外界激发时，没有载流子，不导电两个价电子的共价键正离子核52.1.3本征半导体、空穴及其导电作用温度光照自由电子空穴本征激发空穴——共价键中的空位空穴的移动——空穴的运动是靠

3、相邻共价键中的价电子依次充填空穴来实现的。由热激发或光照而产生自由电子和空穴对。温度载流子浓度＋6*半导体导电特点1：其能力容易受温度、光照等环境因素影响温度↑→载流子浓度↑→导电能力↑72.1.4杂质半导体N型半导体掺入五价杂质元素（如磷）P型半导体掺入三价杂质元素（如硼）自由电子＝多子空穴＝少子空穴＝多子自由电子＝少子由热激发形成它主要由杂质原子提供空间电荷8掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影响，一些典型的数据如下:T=300K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:n=p=1.4×1010/cm31本征硅的原子浓度:4.96×1022/cm33以上三个浓度基本

4、上依次相差106/cm3。2掺杂后N型半导体中的自由电子浓度:n=5×1016/cm3杂质对半导体导电性的影响9本征半导体、本征激发本节中的有关概念自由电子空穴N型半导体、施主杂质(5价)P型半导体、受主杂质(3价)多数载流子、少数载流子杂质半导体复合*半导体导电特点1：其能力容易受温度、光照等环境因素影响温度↑→载流子浓度↑→导电能力↑*半导体导电特点2：掺杂可以显著提高导电能力102.2PN结的形成及特性2.2.1PN结的形成2.2.2PN结的单向导电性*2.2.3PN结的反向击穿2.2.4PN结的电容效应112.2.1PN结的形成1.浓度差多子的扩散运动2.扩

5、散空间电荷区内电场3.内电场少子的漂移运动阻止多子的扩散4、扩散与漂移达到动态平衡载流子的运动：扩散运动——浓度差产生的载流子移动漂移运动——在电场作用下，载流子的移动P区N区扩散：空穴电子漂移：电子空穴形成过程可分成4步(动画)内电场12PN结形成的物理过程：因浓度差空间电荷区形成内电场内电场促使少子漂移内电场阻止多子扩散最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。多子的扩散运动杂质离子形成空间电荷区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。扩散>漂移否是宽132.2.2PN结的

6、单向导电性只有在外加电压时才…扩散与漂移的动态平衡将…定义：加正向电压，简称正偏加反向电压，简称反偏扩散>漂移大的正向扩散电流（多子）低电阻正向导通漂移>扩散很小的反向漂移电流（少子）高电阻反向截止142.2.2PN结的单向导电性PN结特性描述2、PN结方程PN结的伏安特性陡峭电阻小正向导通1、PN结的伏安特性特性平坦反向截止一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的非线性其中IS——反向饱和电流VT——温度的电压当量且在常温下（T=300K）近似估算正向：反向：152.2.3PN结的反向击穿当PN结的反向电压增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，

7、此现象称为PN结的反向击穿。热击穿——不可逆雪崩击穿齐纳击穿电击穿——可逆162.2.4PN结的电容效应(1)势垒电容CB势垒电容示意图扩散电容示意图(2)扩散电容CD172.3半导体二极管2.3.1半导体二极管的结构2.3.2二极管的伏安特性2.3.3二极管的参数PN结加上引线和封装二极管按结构分类点接触型面接触型平面型18半导体二极管图片点接触型面接触型平面型19半导体二极管图片2021222.3.2二极管的伏安特性3.PN结方程（近似）硅二极管2CP10的V-I特性锗二极管2AP15的V-I特性正向特性反向特性反向击穿特性Vth=0.5V（硅