模拟电子技术 教学课件 作者 翟丽芳 1 第1章.pptx

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1、第1章　半导体二极管及其基本应用电路1.1　半导体基础知识1.2　PN结1.3　半导体二极管1.4　半导体二极管的基本应用电路1.5　特殊二极管1.1　半导体基础知识1.1.1　本征半导体1.1.2　杂质半导体1.1.1　本征半导体1.半导体2.本征半导体的晶体结构3.本征半导体中的两种载流子1.半导体图1-1　硅和锗原子结构的简化模型1.半导体结构的简化模型自然界中的物质按其导电能力可分为导体、半导体和绝缘体。金、银、铜、铝等金属材料是良好的导体，塑料、陶瓷、橡胶等材料是绝缘体，这些材料在电力

2、系统中得到了广泛的应用还有一些材料如硅、锗等，它们的导电能力介于导体和绝缘体之间，被称为半导体。20世纪40年代，科学家在实验中发现半导体材料具有一些特殊的性能，并制造出性能优良的半导体器件，从而引发了电子技术的飞跃。2.本征半导体的晶体结构图1-2　本征硅(或锗)晶体结构平面示意图3.本征半导体中的两种载流子图1-3　本征半导体中的自由电子和空穴1.1.2　杂质半导体1.N型半导体2.P型半导体1.N型半导体图1-4　N型半导体2.P型半导体图1-5　P型半导体1.2　PN结1.2.1　PN结

3、的形成1.2.2　PN结的单向导电性1.2.3　PN结的伏安特性1.2.4　PN结的电容效应1.2.5　PN结的温度特性1.2.1　PN结的形成图1-6　PN结形成中载流子的扩散运动1.2.1　PN结的形成1M7.TIF1.2.1　PN结的形成图1-8　不对称的PN结1.2.2　PN结的单向导电性1.PN结正向偏置2.PN结反向偏置1.PN结正向偏置图1-9　PN结正向偏置2.PN结反向偏置图1-10　PN结反向偏置1.2.3　PN结的伏安特性图1-11　PN结的伏安特性1.2.4　PN结的电容

4、效应1.势垒电容CB2.扩散电容CD3.结电容Cj1.势垒电容CB当外加在PN结两端的电压发生变化时，空间电荷区的宽度将随之变化，即耗尽层的电荷量随外电压增大或减小，这一现象类似于电容器的充放电过程，是一种电容效应，用势垒电容CB表征。2.扩散电容CD扩散电容CD是由于载流子在扩散运动中的积累所形成的。当PN结正向偏置时，多子扩散到对方区域后，在PN结边界附近有积累，并会存在一定的浓度梯度。积累的电荷量也会随外加电压变化，引起电容效应，用扩散电容CD表示。3.结电容CjPN结的结电容Cj是扩散电

5、容CD和势垒电容CB之和，即Cj=CD+CB(1-2)1.2.5　PN结的温度特性图1-12　PN结随温度变化的伏安特性1.3　半导体二极管1.3.1　半导体二极管的结构和类型1.3.2　半导体二极管的伏安特性1.3.3　半导体二极管的主要电参数1.3.1　半导体二极管的结构和类型图1-13　半导体二极管的结构和符号a)点接触型　b)面接触型　c)平面型　d)图形符号1.3.2　半导体二极管的伏安特性1.正向特性2.反向特性1.3.2　半导体二极管的伏安特性图1-14　半导体二极管的伏安特性曲线

6、a)硅二极管(2CP10)的伏安特性曲线b)锗二极管(2AP15)的伏安特性曲线1.正向特性正向特性曲线近似地呈现指数特性。由于二极管的引线电阻、体电阻很小，电极间的漏电阻又很大，对二极管伏安特性的影响均不大，故可用PN结的伏安特性近似地表述二极管的伏安特性2.反向特性1)二极管反向偏置时，反向电流由少子漂移而成，所以在室温下的反向电流很小，且几乎不随反向电压的变化而变化。2)当反向电压超过一定范围后，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿。3)产生击穿的机理分齐纳击穿和雪崩击穿。1.3.3　半

7、导体二极管的主要电参数1.直流参数2.交流参数3.极限参数1.直流参数(1)直流电阻RD(2)反向电流IR(3)正向电压降UF(1)直流电阻RD定义加在二极管两端的直流电压UD与流过二极管的直流电流ID之比为直流电阻RD(2)反向电流IR反向电流是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下，未被击穿时流过的电流。其值越小，二极管的单向导电性能越好。(3)正向电压降UF正向电压降是指二极管工作于半波整流电路中，流过额定整流电流时，在二极管两端测得的正向导通期间二极管电压降平均值。有些二极管的正向电压

8、降则指通过一定的直流测试电流时的管压降。2.交流参数(1)微变动态电阻rd(2)最高工作频率fM(1)微变动态电阻rd图1-15　二极管的动态等效电阻a)电路　b)伏安特性　c)动态电阻(2)最高工作频率fM最高工作频率是指二极管具有单向导电性的最高工作频率。由于PN结的结电容存在，当工作频率超过某一值时，它的单向导电性将变差。3.极限参数(1)最大整流电流IF(2)反向击穿电压UBR(3)最高反向工作电压UR(1)最大整流电流IF最大整流电流是指二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。由