22-2二极体

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1、22-2二極體p-n接面二極體的結構p-n接面二極體的電荷分布情形擴散電流與漂移電流二極體受到的偏壓順向偏壓逆向偏壓二極體的電路符號及特性二極體的功用---整流二極體的外觀二極體I-V特性曲線的測定電路二極體的I-V特性曲線發光二極體發光二極體的應用p-n接面二極體的結構將一塊純矽（或鍺）晶體的一部分摻入雜質原子使成為n型半導體，其餘部分為p型半導體，就成為p-n接面二極體（p-njunctiondiode），簡稱二極體（diode）。p-n接面二極體的電荷分布情形位能障礙：空乏區留下的正、負離子會形成電場，造成電位差，以阻止p型半導體的

2、電洞與n型半導體的自由電子，再穿過接面進行擴散。空乏層：p型半導體的電洞會擴散入n型半導體，而與自由電子復合，相同地，n型半導體的自由電子會擴散入p型半導體，而與電洞復合。因此在pn接面附近形成一個狹窄的區域，此區域既沒有電動也沒有自由電子。擴散電流與漂移電流多數載子必須有足夠的能量，以克服位障高度Vb，才能由一邊擴散入另一邊，形成擴散電流Id。二極體內的擴散電流等於電洞和自由電子進行擴散所成電流的總和。少數載子只要能闖進空乏層內（可能藉由熱運動），就會被其內建電場所吸引而被掃入另一邊，形成漂移電流Is。漂移電流的大小和溫度有關，但和位障

3、高度無關。擴散電流與漂移電流方向相反。二極體處於斷路時，由於總電流為零，故擴散電流與漂移電流大小相等，Id＝Is。二極體受到的偏壓二極體受到的偏壓：分成順向偏壓與逆向偏壓。順向偏壓：當二極體外接電源，使p型半導體的電位高於n型半導體時，又稱為正向偏壓。逆向偏壓：當二極體外接電源，使p型半導體的電位低於n型半導體時。順向偏壓圖22-9(a)p-n接面二極體受到順向偏壓時，內部電荷的流動情形。整個電路呈通路狀態。(b)二極體所受的順向偏壓使位障高度（Vbf）降低，空乏層縮小，由多數載子形成的擴散電流Id大於由少數載子形成的漂移電流Is。逆向偏

4、壓圖22-10(a)p-n接面二極體在逆向偏壓時，其內部電荷的分布情形。(b)二極體所受的逆向偏壓使位障高度（Vbr）升高，空乏層擴大，擴散電流Id幾乎為零，漂移電流Is成為主要電流。但是Is非常小，普通電表不易測出，可視為零，故電路處於斷路狀態。二極體的電路符號及特性二極體具有單向導電的特性。當二極體受到順向偏壓時，電路呈通路狀態；反之，受到逆向偏壓時，則成為斷路狀態，電流為零。箭頭的方向代表常規的電流方向，由p邊指向n邊。圖22-11二極體的電路符號（上圖）和對照的實體結構（下圖）。二極體的功用---整流二極體具有單向導電的特性，可以

5、把交流電壓轉變為直流電壓，此過程稱為整流。圖22-12二極體具有整流的功能，能把交流電壓轉變為直流電壓。二極體的外觀二極體有標記的一邊為n邊二極體I-V特性曲線的測定電路圖22-14(a)用以測定二極體I-V特性曲線的電路。(b)電位器的外觀和電路符號。A和B為固定電阻的接頭，C為可在電阻線上滑動的接頭。ACB二極體的I-V特性曲線二極體的電流和電壓之間的關係不是線性，不符合歐姆定律。施加於二極體兩端的順向偏壓必須約在0.6V以上，才能產生明顯的電流。這個電壓稱為二極體的導通電壓。當二極體所受的電壓超過導通電壓時，電流迅速增大，但是相應的

6、電壓變化卻很小。圖22-15矽二極體的I-V特性曲線。發光二極體(a)(b)圖(a)所示為一般常見作為標示用的發光二極體和電路符號。圖(b)顯示其內部的結構，包裹LED晶片的塑膠透鏡除了保護作用之外，也可增加光量的輸出。發光二極體的應用(c)(d)圖(c)為七段數位顯示器的外觀，圖(d)為其顯示的數字。