电路与电子技术简明教程 教学课件 作者 叶淬 主编第三章.ppt

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1、第三章半导体器件基本性能及应用第八章半导体器件基本性能及应用第二节二极管的应用第三节三极管的原理及应用第一节二极管性能及原理自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。第一节二极管性能及原理半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。比如：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导体不导电。把纯净的没有结

2、构缺陷的半导体单晶称为本征半导体。它是共价键结构。本征半导体的共价键结构硅原子价电子一、PN结单向导电特性+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子空穴本征激发复合在常温下自由电子和空穴的形成成对出现成对消失+4+4+4+4+4+4+4+4+4外电场方向空穴导电的实质是共价键中的束缚电子依次填补空穴形成电流。故半导体中有电子和空穴两种载流子。空穴移动方向电子移动方向1.两种载流子价电子填补空穴结论1）本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。3）温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要

3、的外部因素，这是半导体的一大特点。2）本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。+4+4+4+4+4+4+4+42.两种半导体（1）N型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的五价元素,如磷,则形成N型半导体。磷原子+4+5多余价电子自由电子正离子N型半导体结构示意图少数载流子多数载流子正离子在N型半导中,电子是多数载流子,空穴是少数载流子。+4+4+4+4+4+4+4空穴（2）P型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的三价元素,如硼,则形成P型半导体。+4+4硼原子填补空位+3负离子P型半导体结构示意图电子是少数载流子负离子空穴是多数载流子1）N型半导体中电子是多子，其中大部分是掺杂提供的电子，本

4、征半导体中受激产生的电子只占少数。N型半导体中空穴是少子，少子的迁移也能形成电流，由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。2）P型半导体中空穴是多子，电子是少子。结论P区N区(1)PN结的形成用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上,形成P型半导体区域和N型半导体区域,在这两个区域的交界处就形成了一个PN结。N区的电子向P区扩散并与空穴复合P区的空穴向N区扩散并与电子复合空间电荷区内电场方向3.PN结的形成及其单向导电性多子扩散少子漂移内电场方向空间电荷区P区N区在一定的条件下，多子扩散与少子漂移达到动态平衡，空间电荷区的宽度基本上稳定下来。内电场方向E外电场

5、方向RI(2)PN结的单向导电性P区N区外电场驱使P区的空穴进入空间电荷区抵消一部分负空间电荷N区电子进入空间电荷区抵消一部分正空间电荷空间电荷区变窄扩散运动增强，形成较大的正向电流外加正向电压:P区N区内电场方向ER空间电荷区变宽外电场方向IR外加反向电压:外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走少数载流子越过PN结形成很小的反向电流多数载流子的扩散运动难于进行1）空间电荷区中没有载流子又称耗尽层。2）空间电荷区中内电场阻碍扩散运动的进行。（扩散运动为多子形成的运动）3）少子数量有限，因此由它们形成的电流很小。4）PN结具有单向导电性。正向偏置：P区加正、N区加负电压多子运动增

6、强，PN结导通反向偏置：P区加负、N区加正电压少子运动增强，PN结截止结论正极引线触丝N型锗支架外壳负极引线点接触型二极管1.二极管基本结构及分类二极管的符号正极负极二、半导体二极管正极引线二氧化硅保护层P型区负极引线面接触型二极管N型硅PN结PN结二极管的型号例如：2CK18序号（K--开关、W--稳压、Z--功能整流、P--检波）（A、B--锗）材料（C、D--硅）二极管2.伏安特性UI死区电压硅管0.5V,锗管0.2V。导通压降:硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。反向击穿电压U(BR)小结：（1）二极管正向电压很小时，有死区。（2）二极管正向导通时管压降基本固定。导通

7、电阻很小。（3）二极管反向截止时，反向电流很小，并几乎不变，称反向饱和电流。（4）反向电压加大到一定程度二极管反向击穿。3.二极管主要参数（1）最大整流电流IOM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。（2）最高反向工作电压URM保证二极管不被反向击穿时的最高电压值称为最高反向工作电压。（3）最大反向电流IRM指二极管加最大反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流