第2章半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)

1、1/57問題：問題：1.常用電子器件有哪些？常用電子器件有哪些？2. 這些器件有什么特點(diǎn)？這些器件有什么特點(diǎn)？主講:章春娥第第2章章 二極管及其典型應(yīng)用二極管及其典型應(yīng)用2/57第第2章章 二極管及其典型應(yīng)用二極管及其典型應(yīng)用2.1 2.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識2.2 PN2.2 PN結(jié)結(jié)2.3 2.3 二極管二極管的結(jié)構(gòu)與類型的結(jié)構(gòu)與類型2.4 2.4 二極管典型應(yīng)用電路二極管典型應(yīng)用電路3/57一、半導(dǎo)體的特性一、半導(dǎo)體的特性二、本征半導(dǎo)體二、本征半導(dǎo)體三、雜質(zhì)半導(dǎo)體三、雜質(zhì)半導(dǎo)體4/57 何謂半導(dǎo)體？何謂半導(dǎo)體？物體分類物體分類導(dǎo)體導(dǎo)體 導(dǎo)電率為導(dǎo)電率為10105 5s.cms.

2、cm-1-1，量級，如金屬量級，如金屬絕緣體絕緣體 導(dǎo)電率為導(dǎo)電率為1010-22-22-10-10-14 -14 s.cms.cm-1-1量級，量級，如：橡膠、云母、塑料等。如：橡膠、云母、塑料等。 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。如：硅、鍺、砷化鎵等。如：硅、鍺、砷化鎵等。半導(dǎo)體半導(dǎo)體 半導(dǎo)體特性半導(dǎo)體特性摻入雜質(zhì)則導(dǎo)電率增加幾百倍摻入雜質(zhì)則導(dǎo)電率增加幾百倍摻雜特性摻雜特性半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件溫度增加使導(dǎo)電率大為增加溫度增加使導(dǎo)電率大為增加溫度特性溫度特性熱敏器件熱敏器件光照不僅使導(dǎo)電率大為增加還可以產(chǎn)生電動(dòng)勢光照不僅使導(dǎo)電率大為增加還可以產(chǎn)生電動(dòng)勢光照特性光照

3、特性光敏器件光敏器件光電器件光電器件5/57本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體稱為本征半導(dǎo)體。完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體稱為本征半導(dǎo)體。純度：純度：99.9999999%，“九個(gè)九個(gè)9”它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。常用的本征半導(dǎo)體常用的本征半導(dǎo)體+4晶體特征晶體特征在晶體中，質(zhì)點(diǎn)的排列有一定的規(guī)律。在晶體中，質(zhì)點(diǎn)的排列有一定的規(guī)律。硅（鍺）的原子硅（鍺）的原子結(jié)構(gòu)簡化模型結(jié)構(gòu)簡化模型價(jià)電子價(jià)電子正離子正離子注意：注意：為了方便，為了方便，原子結(jié)構(gòu)常用二維原子結(jié)構(gòu)常用二維結(jié)構(gòu)描述，實(shí)際上結(jié)構(gòu)描述，實(shí)際上是三維結(jié)構(gòu)。是三維結(jié)構(gòu)。6/57鍺晶體的共價(jià)鍵

4、結(jié)構(gòu)示意圖鍺晶體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)示意圖 半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)示意圖半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)示意圖價(jià)帶中留下的空位稱為價(jià)帶中留下的空位稱為空穴空穴導(dǎo)帶導(dǎo)帶自由電子定向移動(dòng)自由電子定向移動(dòng)形成形成電子流電子流 本征半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)和共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)本征半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)和共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)+4+4+4+4+4+4+4+4+4共價(jià)鍵內(nèi)的電子共價(jià)鍵內(nèi)的電子稱為稱為束縛電子束縛電子價(jià)帶價(jià)帶禁帶禁帶EG外電場外電場E束縛電子填補(bǔ)空穴的束縛電子填補(bǔ)空穴的定向移動(dòng)形成定向移動(dòng)形成空穴流空穴流12掙脫原子核束縛的電子掙脫原子核束縛的電子稱為稱為自由電子自由電子熱激發(fā)、本征激發(fā)熱激發(fā)、本征激發(fā)7/571. 本征半導(dǎo)體中有兩種載流子本征半導(dǎo)體中有兩種

5、載流子 自由電子和空穴自由電子和空穴它們是成對出現(xiàn)的它們是成對出現(xiàn)的2. 在外電場的作用下，產(chǎn)生電流在外電場的作用下，產(chǎn)生電流 電子流和空穴流電子流和空穴流電子流電子流自由電子作定向運(yùn)動(dòng)形成的自由電子作定向運(yùn)動(dòng)形成的與外電場方向相反與外電場方向相反自由電子始終在導(dǎo)帶內(nèi)運(yùn)動(dòng)自由電子始終在導(dǎo)帶內(nèi)運(yùn)動(dòng)空穴流空穴流價(jià)電子遞補(bǔ)空穴形成的價(jià)電子遞補(bǔ)空穴形成的與外電場方向相同與外電場方向相同空穴始終在價(jià)帶內(nèi)運(yùn)動(dòng)空穴始終在價(jià)帶內(nèi)運(yùn)動(dòng)3. 本征半導(dǎo)體在熱力學(xué)溫度本征半導(dǎo)體在熱力學(xué)溫度0K和沒有外界能量激發(fā)下，不導(dǎo)電。和沒有外界能量激發(fā)下，不導(dǎo)電。8/57 本征半導(dǎo)體的載流子的濃度本征半導(dǎo)體的載流子的濃度電子濃度

6、電子濃度ni : :表示單位體積的自由電子數(shù)表示單位體積的自由電子數(shù)空穴濃度空穴濃度pi : :表示單位體積的空穴數(shù)。表示單位體積的空穴數(shù)。G3/22iioEKTnpATeA0 0與材料有關(guān)的常數(shù)與材料有關(guān)的常數(shù)EG G禁帶寬度，能量度量禁帶寬度，能量度量T絕對溫度絕對溫度K玻爾曼常數(shù)玻爾曼常數(shù)結(jié)論結(jié)論1. 本征半導(dǎo)體中本征半導(dǎo)體中 電子濃度電子濃度ni i = = 空穴濃度空穴濃度pi i 2. 載流子的濃度與載流子的濃度與T、EG有關(guān)有關(guān) 9/57 載流子的產(chǎn)生與復(fù)合載流子的產(chǎn)生與復(fù)合g載流子的產(chǎn)生率載流子的產(chǎn)生率 即每秒成對產(chǎn)生的電子空穴的濃度。即每秒成對產(chǎn)生的電子空穴的濃度。R載流子的

7、復(fù)合率載流子的復(fù)合率 即每秒成對復(fù)合的電子空穴的濃度。即每秒成對復(fù)合的電子空穴的濃度。當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí) g= =R R = r nipi 其中其中r復(fù)合系數(shù)，與材料有關(guān)復(fù)合系數(shù)，與材料有關(guān)10/57雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體。摻雜后半導(dǎo)體的導(dǎo)電率大為提高。摻雜后半導(dǎo)體的導(dǎo)電率大為提高。 摻入的三價(jià)元素如摻入的三價(jià)元素如B（硼）、（硼）、Al（鋁）（鋁）等，形成等，形成P型半導(dǎo)體，也稱空穴型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體，也稱空穴型半導(dǎo)體。 摻入的五價(jià)元素如摻入的五價(jià)元素如P（磷）（磷） 、砷等，、砷等，形成形成N型半導(dǎo)體，也稱電子型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體，也稱電

8、子型半導(dǎo)體。11/57 N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5+5在本征半導(dǎo)體中摻入的五價(jià)元素如在本征半導(dǎo)體中摻入的五價(jià)元素如P。價(jià)帶價(jià)帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶+施主施主能級能級自由電子是多子自由電子是多子空穴是少子空穴是少子雜質(zhì)原子提供雜質(zhì)原子提供由熱激發(fā)形成由熱激發(fā)形成由于五價(jià)元素很容易貢獻(xiàn)電由于五價(jià)元素很容易貢獻(xiàn)電子，因此將其稱為子，因此將其稱為施主雜質(zhì)。施主雜質(zhì)。施主雜質(zhì)因提供自由電子而施主雜質(zhì)因提供自由電子而帶正電荷成為帶正電荷成為正離子。正離子。12/57 P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+4+4+4+4+4+4+4+4+4+3+3在本征半導(dǎo)體中摻入的三價(jià)元素如在本征半導(dǎo)體中摻入的三價(jià)元素

9、如B。價(jià)帶價(jià)帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶-受主受主能級能級自由電子是少子自由電子是少子空穴是多子空穴是多子雜質(zhì)原子提供雜質(zhì)原子提供由熱激發(fā)形成由熱激發(fā)形成因留下的空穴很容易俘獲因留下的空穴很容易俘獲電子，使雜質(zhì)原子成為電子，使雜質(zhì)原子成為負(fù)負(fù)離子。離子。三價(jià)雜質(zhì)三價(jià)雜質(zhì) 因而也因而也稱為稱為受主雜質(zhì)受主雜質(zhì)。 雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度 因摻雜的濃度很小，可近似認(rèn)為復(fù)合系數(shù)因摻雜的濃度很小，可近似認(rèn)為復(fù)合系數(shù)R保持保持不變，在一定溫度條件下，空穴與電子濃度的乘積為不變，在一定溫度條件下，空穴與電子濃度的乘積為一常數(shù)，即存在如下關(guān)系。一常數(shù)，即存在如下關(guān)系。n p = ni pi= ni2=C

10、在雜質(zhì)型半導(dǎo)體中，多子濃度比本征半導(dǎo)體的在雜質(zhì)型半導(dǎo)體中，多子濃度比本征半導(dǎo)體的濃度大得多，而少子濃度比本征半導(dǎo)體的濃度小得濃度大得多，而少子濃度比本征半導(dǎo)體的濃度小得多，但兩者乘積保持不變，并等于多，但兩者乘積保持不變，并等于ni2 。N型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：施主雜質(zhì)的濃度施主雜質(zhì)的濃度ND n 表示總電子的濃度表示總電子的濃度 p 表示空穴的濃度表示空穴的濃度n =p+ND ND（施主雜質(zhì)的濃度（施主雜質(zhì)的濃度p）P型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體： NA表示受主雜質(zhì)的濃度表示受主雜質(zhì)的濃度 ， n 表示電子的濃度表示電子的濃度 p 表示總空穴的濃度表示總空穴的濃度p= n+ NA NA （受主雜質(zhì)的濃度

11、（受主雜質(zhì)的濃度n）14/5715/57P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)載流子載流子從從濃度濃度大大向濃度向濃度小小的區(qū)域的區(qū)域擴(kuò)散擴(kuò)散,稱稱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的電流成為形成的電流成為擴(kuò)散電流擴(kuò)散電流內(nèi)電場內(nèi)電場內(nèi)電場內(nèi)電場阻礙多子阻礙多子向?qū)Ψ降南驅(qū)Ψ降臄U(kuò)散擴(kuò)散即即阻礙擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)阻礙擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)同時(shí)同時(shí)促進(jìn)少子促進(jìn)少子向?qū)Ψ较驅(qū)Ψ狡破萍醇创龠M(jìn)了漂移運(yùn)動(dòng)促進(jìn)了漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)=漂移運(yùn)動(dòng)時(shí)漂移運(yùn)動(dòng)時(shí)達(dá)到達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡3耗盡層耗盡層=PN結(jié)結(jié)導(dǎo)電性能？導(dǎo)電性能？16/57內(nèi)電場阻止多子擴(kuò)散內(nèi)電場阻止多子擴(kuò)散 因濃度差因濃度差多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)由由雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)雜質(zhì)離子形

12、成空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場內(nèi)電場促使少子漂移內(nèi)電場促使少子漂移擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)多子從濃度大向濃度小的區(qū)域擴(kuò)散多子從濃度大向濃度小的區(qū)域擴(kuò)散, 稱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。稱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生擴(kuò)散電流。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生擴(kuò)散電流。漂移運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)少子向?qū)Ψ狡粕僮酉驅(qū)Ψ狡?稱漂移運(yùn)動(dòng)。稱漂移運(yùn)動(dòng)。漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生漂移電流。漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生漂移電流。動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡擴(kuò)散電流擴(kuò)散電流= =漂移電流，漂移電流，PNPN結(jié)內(nèi)總電流結(jié)內(nèi)總電流=0=0。PN PN 結(jié)結(jié)穩(wěn)定的空間電荷區(qū)穩(wěn)定的空間電荷區(qū)，又稱高阻區(qū)，又稱高阻區(qū) ，也稱耗盡層。，也稱耗盡層。17/57內(nèi)電場內(nèi)電場 U 內(nèi)電場內(nèi)電場 的建立，使

13、的建立，使PNPN結(jié)中產(chǎn)生結(jié)中產(chǎn)生電位差。從而形成可以電位差。從而形成可以使使PNPN結(jié)導(dǎo)電結(jié)導(dǎo)電的的接觸電位接觸電位U 接觸電位接觸電位U 決定于材料及摻雜濃度決定于材料及摻雜濃度硅：硅： U U =0.6=0.60.7 V0.7 V鍺：鍺： U U =0.2=0.20.3 V0.3 V18/571. PN1. PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況 外電場方向與外電場方向與PN結(jié)內(nèi)結(jié)內(nèi)電場方向相反，削弱了內(nèi)電場方向相反，削弱了內(nèi)電場。電場。 于是內(nèi)電場對多子擴(kuò)于是內(nèi)電場對多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙減弱，擴(kuò)散散運(yùn)動(dòng)的阻礙減弱，擴(kuò)散電流加大。電流加大。 擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂

14、移電流，可忽略漂移電流的電流，可忽略漂移電流的影響影響( (高于接觸電位高于接觸電位) )。 PN結(jié)呈現(xiàn)低阻性，處結(jié)呈現(xiàn)低阻性，處于導(dǎo)通狀態(tài)。于導(dǎo)通狀態(tài)。P區(qū)的電位高于區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加區(qū)的電位，稱為加正向電壓正向電壓，簡稱，簡稱正偏正偏；內(nèi)內(nèi)4外外19/572. PN2. PN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況 外電場與外電場與PN結(jié)內(nèi)電場方結(jié)內(nèi)電場方向相同，增強(qiáng)內(nèi)電場。向相同，增強(qiáng)內(nèi)電場。 內(nèi)電場對多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場對多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散電流大大減阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散電流大大減小。少子在內(nèi)電場的作用下小。少子在內(nèi)電場的作用下形成的漂移電流加大。形成的漂移電流加大。

15、 此時(shí)此時(shí)PN結(jié)區(qū)少子漂移電結(jié)區(qū)少子漂移電流大于擴(kuò)散電流，可忽略擴(kuò)流大于擴(kuò)散電流，可忽略擴(kuò)散電流。散電流。 PN結(jié)呈現(xiàn)高阻性，近似結(jié)呈現(xiàn)高阻性，近似認(rèn)為截止?fàn)顟B(tài)。認(rèn)為截止?fàn)顟B(tài)。P區(qū)的電位低于區(qū)的電位低于N區(qū)的電位，稱為加區(qū)的電位，稱為加反向電壓反向電壓，簡稱，簡稱反偏反偏；內(nèi)內(nèi)5外外20/57 由此可以得出結(jié)論：由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。結(jié)具有單向?qū)щ娦浴Ｐ〗Y(jié)：小結(jié)： PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流；擴(kuò)散電流； PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流。漂移電

16、流。67問題：有必要問題：有必要加電阻加電阻R嗎？嗎？21/57式中式中 Is 反向飽和電流，反向飽和電流，10-810-14A ； UT = kT/q 溫度電壓當(dāng)量溫度電壓當(dāng)量 k 波爾茲曼常數(shù)；波爾茲曼常數(shù)；q為電子的電量；為電子的電量； T=300k（室溫）時(shí)（室溫）時(shí) UT= 26mvPN結(jié)兩端的電壓與結(jié)兩端的電壓與流過流過PN結(jié)電流的關(guān)系式結(jié)電流的關(guān)系式由半導(dǎo)體物理可推出由半導(dǎo)體物理可推出：1)(TSUUeII 當(dāng)加反向電壓時(shí)：當(dāng)加反向電壓時(shí)： 當(dāng)加正向電壓時(shí)：當(dāng)加正向電壓時(shí)：(UUT)TSUUeII SII 3. PN3. PN結(jié)電流方程結(jié)電流方程22/571)(TSUUeII當(dāng)加

17、反向電壓時(shí)：當(dāng)加反向電壓時(shí)：當(dāng)加正向電壓時(shí)：當(dāng)加正向電壓時(shí)： (UUT)TSUUeII SII 結(jié)電流方程結(jié)電流方程IU23/57 勢壘勢壘電容電容CB 當(dāng)外加電壓不同時(shí)，耗盡層的電荷量隨外加電壓而增當(dāng)外加電壓不同時(shí)，耗盡層的電荷量隨外加電壓而增多或減少，與電容的充放電過程相同。耗盡層寬窄變化所多或減少，與電容的充放電過程相同。耗盡層寬窄變化所等效的電容為等效的電容為勢壘電容。勢壘電容。24/57 擴(kuò)散電容是由多子擴(kuò)散后，在擴(kuò)散電容是由多子擴(kuò)散后，在PN結(jié)的另一側(cè)面積累而結(jié)的另一側(cè)面積累而形成的。因形成的。因PN結(jié)正偏時(shí)，由結(jié)正偏時(shí)，由N區(qū)擴(kuò)散到區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)的電子，與外電區(qū)的電子，與外電源提供

18、的空穴相復(fù)合，形成正向電流。剛擴(kuò)散過來的電子就源提供的空穴相復(fù)合，形成正向電流。剛擴(kuò)散過來的電子就堆積在堆積在 P 區(qū)內(nèi)緊靠區(qū)內(nèi)緊靠PN結(jié)的附近，形成一定的多子濃度梯度結(jié)的附近，形成一定的多子濃度梯度分布曲線。分布曲線。注意：注意： 勢壘電容和擴(kuò)散電容均是勢壘電容和擴(kuò)散電容均是非線性電容非線性電容, ,并同時(shí)存在。外加并同時(shí)存在。外加電壓變化緩慢時(shí)可以忽略，但電壓變化緩慢時(shí)可以忽略，但是變化較快時(shí)不容忽略。是變化較快時(shí)不容忽略。 擴(kuò)散擴(kuò)散電容電容CD 外加電壓不同情況下，外加電壓不同情況下，P、N區(qū)少子濃度的分布將區(qū)少子濃度的分布將發(fā)生變化，擴(kuò)散區(qū)內(nèi)電荷的發(fā)生變化，擴(kuò)散區(qū)內(nèi)電荷的積累與釋放過程

19、與電容充放積累與釋放過程與電容充放電過程相同，這種電容等效電過程相同，這種電容等效為擴(kuò)散電容。為擴(kuò)散電容。25/57反向擊穿：反向擊穿： PN結(jié)上所加的反向電壓達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，反向電結(jié)上所加的反向電壓達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，反向電流激增的現(xiàn)象。流激增的現(xiàn)象。雪崩擊穿雪崩擊穿當(dāng)反向電壓增高時(shí)，當(dāng)反向電壓增高時(shí)，少子獲得能量高速運(yùn)動(dòng)，在少子獲得能量高速運(yùn)動(dòng)，在空間電荷區(qū)與原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生碰撞電離。形空間電荷區(qū)與原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生碰撞電離。形成連鎖反應(yīng)，象雪崩一樣。使反向電流激增。成連鎖反應(yīng)，象雪崩一樣。使反向電流激增。齊納擊穿齊納擊穿當(dāng)反向電壓較大時(shí)，強(qiáng)電場直接從共價(jià)鍵中將電當(dāng)反向電壓較大時(shí)，強(qiáng)電場直接

20、從共價(jià)鍵中將電子拉出來，形成大量載流子子拉出來，形成大量載流子, ,使反向電流激增。使反向電流激增。擊穿是可逆。摻雜濃度擊穿是可逆。摻雜濃度小小的二極管容易發(fā)生。的二極管容易發(fā)生。擊穿是可逆。摻雜濃度擊穿是可逆。摻雜濃度大大的二極管容易發(fā)生。的二極管容易發(fā)生。不可逆擊穿不可逆擊穿 熱擊穿。熱擊穿。 PN結(jié)的電流或電壓較大，使結(jié)的電流或電壓較大，使PN結(jié)耗散功率超過極限值，使結(jié)溫結(jié)耗散功率超過極限值，使結(jié)溫升高，導(dǎo)致升高，導(dǎo)致PN結(jié)過熱而燒毀。結(jié)過熱而燒毀。26/57 由此可以得出結(jié)論：由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。結(jié)具有單向?qū)щ娦?。小結(jié)：小結(jié)： PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈結(jié)加正向電壓時(shí)，

21、呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流；擴(kuò)散電流； PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流。漂移電流。6727/57一、晶體一、晶體二極管的結(jié)構(gòu)類型二極管的結(jié)構(gòu)類型二、晶體二、晶體二極管的伏安特性二極管的伏安特性三、晶體三、晶體二極管的等效電阻二極管的等效電阻四、光電二極管四、光電二極管五、發(fā)光五、發(fā)光二極管二極管六、穩(wěn)壓二極管六、穩(wěn)壓二極管七、變?nèi)萜摺⒆內(nèi)荻O管二極管2.4、二極管的典型應(yīng)用、二極管的典型應(yīng)用28/57一、晶體一、晶體二極管的結(jié)構(gòu)類型二極管的結(jié)構(gòu)類型在在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。結(jié)上

22、加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分二極管按結(jié)構(gòu)分點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型面接觸型面接觸型平面型平面型PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路用于檢波和變頻等高頻電路PN結(jié)面積大，用結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路于工頻大電流整流電路往往用于集成電路制造工藝中。往往用于集成電路制造工藝中。PN 結(jié)面積結(jié)面積可大可小可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。用于高頻整流和開關(guān)電路中。29/57伏安特性：伏安特性：是指二極管兩是指二極管兩端電壓端電壓和流過二極管和流過二極管電流電流之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。由由PN結(jié)電流方程求出理想的伏安特性曲線，結(jié)電流方程求出理想的伏安特

23、性曲線，IU1.1.當(dāng)加正向電壓時(shí)當(dāng)加正向電壓時(shí)PN結(jié)電流方程為：結(jié)電流方程為：1)(TSUUeII2.2.當(dāng)加反向電壓時(shí)當(dāng)加反向電壓時(shí)TSUUeII I 隨隨U，呈指數(shù)規(guī)律，呈指數(shù)規(guī)律I = - Is 基本不變基本不變二、晶體二、晶體二極管的伏安特性二極管的伏安特性30/57 晶體晶體二極管的伏安特性二極管的伏安特性 正向起始部分存在一正向起始部分存在一個(gè)死區(qū)或門坎，稱為個(gè)死區(qū)或門坎，稱為門限電壓門限電壓。 加反向電壓時(shí)，反向加反向電壓時(shí)，反向電流很小。電流很小。 I Is s硅硅(nA)(nA)I Is s鍺鍺( ( A A) ) 硅管比鍺管穩(wěn)定硅管比鍺管穩(wěn)定。 當(dāng)反壓增大到當(dāng)反壓增大到V

24、 VBRBR時(shí)時(shí)再增加，反向激增，再增加，反向激增，發(fā)生反向擊穿，發(fā)生反向擊穿，V VBRBR稱為反向擊穿電壓。稱為反向擊穿電壓。實(shí)測伏安特性實(shí)測伏安特性二、晶體二、晶體二極管的伏安特性（續(xù)）二極管的伏安特性（續(xù)）材料材料 門限電壓門限電壓 導(dǎo)通電導(dǎo)通電壓壓 Is/ A硅硅 0.50.6V 0.7V 0時(shí)時(shí)u2 0時(shí)，二極管瞬間導(dǎo)通，時(shí)，二極管瞬間導(dǎo)通，C快速充電，快速充電，Uc=V1，充電結(jié)束，充電結(jié)束，R無電流，輸出無電流，輸出uo=0. 當(dāng)輸入當(dāng)輸入ui0.7V時(shí)，二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通后，時(shí)，二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通后，UD=0.7V鍺管：當(dāng)鍺管：當(dāng)UD0.3V時(shí)，二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通后，時(shí)，二極管導(dǎo)通

25、，導(dǎo)通后，UD=0.3V 穩(wěn)壓管是一種應(yīng)用很廣的特殊類型的二極管，工作區(qū)在穩(wěn)壓管是一種應(yīng)用很廣的特殊類型的二極管，工作區(qū)在反向擊穿區(qū)?？梢蕴峁┮粋€(gè)穩(wěn)定的電壓。反向擊穿區(qū)。可以提供一個(gè)穩(wěn)定的電壓。使用時(shí)注意加限使用時(shí)注意加限流電阻流電阻。 晶體二極管基本用途是整流晶體二極管基本用途是整流/穩(wěn)壓和限幅等。穩(wěn)壓和限幅等。 半導(dǎo)體光電器件分光敏器件和發(fā)光器件，可實(shí)現(xiàn)光半導(dǎo)體光電器件分光敏器件和發(fā)光器件，可實(shí)現(xiàn)光電電、電、電光轉(zhuǎn)換。光電二極管應(yīng)在反壓下工作，而發(fā)光二極光轉(zhuǎn)換。光電二極管應(yīng)在反壓下工作，而發(fā)光二極管應(yīng)在正偏電壓下工作。管應(yīng)在正偏電壓下工作。小小 結(jié)結(jié)52/57重點(diǎn)重點(diǎn)：晶體二極管的原理、伏

26、安特性及電流方程晶體二極管的原理、伏安特性及電流方程。難點(diǎn)難點(diǎn)：1.1.兩種載流子兩種載流子 2.PN2.PN結(jié)的形成結(jié)的形成 3 3. .單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦?4.4.載流子的運(yùn)動(dòng)載流子的運(yùn)動(dòng)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)53/57例題：例題： 判斷圖示電路中的二極管能否導(dǎo)通。判斷圖示電路中的二極管能否導(dǎo)通。判斷二極管在電路中工作狀態(tài)的方法是先假判斷二極管在電路中工作狀態(tài)的方法是先假設(shè)二極管斷開，分別計(jì)算二極管兩極的電壓，然后比較設(shè)二極管斷開，分別計(jì)算二極管兩極的電壓，然后比較陽極電壓與陰極間將承受的電壓，如果該電壓大于二極陽極電壓與陰極間將承受的電壓，如果該電壓大于二極管的導(dǎo)通電壓，則說明二極管導(dǎo)通，否則截止。管的導(dǎo)通電壓，則說明二極管導(dǎo)通，否則截止。 如果判斷過程中，電路出現(xiàn)兩個(gè)以上的二極管承受如果判斷過程中，電路出現(xiàn)兩個(gè)以上的二極管承受大小不等的正向電壓，則應(yīng)判定承受正向電壓較大者優(yōu)大小不等的正向電壓，則應(yīng)判定承受正向電壓較大者優(yōu)先導(dǎo)通，其兩端電壓為導(dǎo)通電壓，然后在用上述