二極管和三極管

1、會(huì)計(jì)學(xué)1二極管和三極管二極管和三極管1 本征半本征半導(dǎo)體導(dǎo)體 目前最常用的半導(dǎo)體材料是硅和鍺，目前最常用的半導(dǎo)體材料是硅和鍺，它們的原子最外層都有四個(gè)價(jià)電子，都是它們的原子最外層都有四個(gè)價(jià)電子，都是四價(jià)元素。將硅和鍺提純（去掉無(wú)用雜質(zhì)）四價(jià)元素。將硅和鍺提純（去掉無(wú)用雜質(zhì)）并形成單晶體，稱(chēng)為并形成單晶體，稱(chēng)為本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體。GeSi第2頁(yè)/共58頁(yè)第1頁(yè)/共66頁(yè)SiSiSiSi 共價(jià)共價(jià)鍵鍵 在本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)中，原子按四角形結(jié)在本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)中，原子按四角形結(jié)構(gòu)組成晶體點(diǎn)陣。原子核處于中心。構(gòu)組成晶體點(diǎn)陣。原子核處于中心。 每個(gè)原子與相鄰的原子相結(jié)合，每一個(gè)原子的每個(gè)原子與

2、相鄰的原子相結(jié)合，每一個(gè)原子的一個(gè)價(jià)電子與相鄰的另外一個(gè)原子的一個(gè)價(jià)電子一個(gè)價(jià)電子與相鄰的另外一個(gè)原子的一個(gè)價(jià)電子組成一個(gè)電子對(duì)，稱(chēng)為組成一個(gè)電子對(duì)，稱(chēng)為共價(jià)鍵共價(jià)鍵。第3頁(yè)/共58頁(yè)第2頁(yè)/共66頁(yè)SiSiSiSi 共價(jià)共價(jià)鍵鍵由于共價(jià)鍵的形成，每個(gè)原子的最外層有由于共價(jià)鍵的形成，每個(gè)原子的最外層有8個(gè)價(jià)電個(gè)價(jià)電子，共價(jià)鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，子，共價(jià)鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。形成晶體。共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子在常溫下很難脫離共價(jià)鍵的共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子在常溫下很難脫離共價(jià)鍵的束縛成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電束縛成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，導(dǎo)電

3、能力弱，在絕對(duì)子很少，導(dǎo)電能力弱，在絕對(duì)0度和沒(méi)有外界激發(fā)度和沒(méi)有外界激發(fā)時(shí)沒(méi)有任何可以運(yùn)動(dòng)的帶電粒子（時(shí)沒(méi)有任何可以運(yùn)動(dòng)的帶電粒子（載流子載流子），導(dǎo)），導(dǎo)電能力為電能力為0，相當(dāng)于絕緣體。但價(jià)電子在獲得一定，相當(dāng)于絕緣體。但價(jià)電子在獲得一定能量后（溫度升高或受光照）即可能掙脫原子核能量后（溫度升高或受光照）即可能掙脫原子核的束縛而成為自由電子。的束縛而成為自由電子。第4頁(yè)/共58頁(yè)第3頁(yè)/共66頁(yè)SiSiSiSi 共價(jià)共價(jià)鍵鍵 在價(jià)電子掙脫原子核的束縛而成為自由電子后，在價(jià)電子掙脫原子核的束縛而成為自由電子后，共價(jià)鍵中就留下一個(gè)空位，稱(chēng)為共價(jià)鍵中就留下一個(gè)空位，稱(chēng)為空穴空穴。這時(shí)原子。這時(shí)

4、原子帶正電，也可以認(rèn)為原子中出現(xiàn)了帶正電的空穴。帶正電，也可以認(rèn)為原子中出現(xiàn)了帶正電的空穴。帶正電的空穴要吸引相鄰的共價(jià)鍵中的價(jià)電子，帶正電的空穴要吸引相鄰的共價(jià)鍵中的價(jià)電子，來(lái)填補(bǔ)空穴；新的空穴又要吸引相鄰的共價(jià)鍵中來(lái)填補(bǔ)空穴；新的空穴又要吸引相鄰的共價(jià)鍵中的價(jià)電子，來(lái)填補(bǔ)空穴。如此繼續(xù)下去，就好象的價(jià)電子，來(lái)填補(bǔ)空穴。如此繼續(xù)下去，就好象帶正電的空穴在運(yùn)動(dòng)。帶正電的空穴在運(yùn)動(dòng)。第5頁(yè)/共58頁(yè)第4頁(yè)/共66頁(yè)SiSiSiSi 共價(jià)共價(jià)鍵鍵 在價(jià)電子掙脫原子核的束縛而成為自由電子在價(jià)電子掙脫原子核的束縛而成為自由電子后，共價(jià)鍵中就留下一個(gè)空位，稱(chēng)為空穴。這時(shí)后，共價(jià)鍵中就留下一個(gè)空位，稱(chēng)為空

5、穴。這時(shí)原子帶正電，也可以認(rèn)為原子中出現(xiàn)了帶正電的原子帶正電，也可以認(rèn)為原子中出現(xiàn)了帶正電的空穴。帶正電的空穴要吸引相鄰的共價(jià)鍵中的價(jià)空穴。帶正電的空穴要吸引相鄰的共價(jià)鍵中的價(jià)電子，來(lái)填補(bǔ)空穴；新的空穴又要吸引相鄰的共電子，來(lái)填補(bǔ)空穴；新的空穴又要吸引相鄰的共價(jià)鍵中的價(jià)電子，來(lái)填補(bǔ)空穴。如此繼續(xù)下去，價(jià)鍵中的價(jià)電子，來(lái)填補(bǔ)空穴。如此繼續(xù)下去，就好象帶正電的空穴在運(yùn)動(dòng)。就好象帶正電的空穴在運(yùn)動(dòng)。第6頁(yè)/共58頁(yè)第5頁(yè)/共66頁(yè)SiSiSiSi 共價(jià)共價(jià)鍵鍵 在價(jià)電子掙脫原子核的束縛而成為自由電子后，在價(jià)電子掙脫原子核的束縛而成為自由電子后，共價(jià)鍵中就留下一個(gè)空位，稱(chēng)為空穴。這時(shí)原子共價(jià)鍵中就留下

6、一個(gè)空位，稱(chēng)為空穴。這時(shí)原子帶正電，也可以認(rèn)為原子中出現(xiàn)了帶正電的空穴。帶正電，也可以認(rèn)為原子中出現(xiàn)了帶正電的空穴。帶正電的空穴要吸引相鄰的共價(jià)鍵中的價(jià)電子，帶正電的空穴要吸引相鄰的共價(jià)鍵中的價(jià)電子，來(lái)填補(bǔ)空穴；新的空穴又要吸引相鄰的共價(jià)鍵中來(lái)填補(bǔ)空穴；新的空穴又要吸引相鄰的共價(jià)鍵中的價(jià)電子，來(lái)填補(bǔ)空穴。如此繼續(xù)下去，就好象的價(jià)電子，來(lái)填補(bǔ)空穴。如此繼續(xù)下去，就好象帶正電的空穴在運(yùn)動(dòng)。帶正電的空穴在運(yùn)動(dòng)。第7頁(yè)/共58頁(yè)第6頁(yè)/共66頁(yè)SiSiSiSi 共價(jià)共價(jià)鍵鍵 在價(jià)電子掙脫原子核的束縛而成為自由電子后，在價(jià)電子掙脫原子核的束縛而成為自由電子后，共價(jià)鍵中就留下一個(gè)空位，稱(chēng)為空穴。這時(shí)原子共

7、價(jià)鍵中就留下一個(gè)空位，稱(chēng)為空穴。這時(shí)原子帶正電，也可以認(rèn)為原子中出現(xiàn)了帶正電的空穴。帶正電，也可以認(rèn)為原子中出現(xiàn)了帶正電的空穴。帶正電的空穴要吸引相鄰的共價(jià)鍵中的價(jià)電子，帶正電的空穴要吸引相鄰的共價(jià)鍵中的價(jià)電子，來(lái)填補(bǔ)空穴；新的空穴又要吸引相鄰的共價(jià)鍵中來(lái)填補(bǔ)空穴；新的空穴又要吸引相鄰的共價(jià)鍵中的價(jià)電子，來(lái)填補(bǔ)空穴。如此繼續(xù)下去，就好象的價(jià)電子，來(lái)填補(bǔ)空穴。如此繼續(xù)下去，就好象帶正電的空穴在運(yùn)動(dòng)。帶正電的空穴在運(yùn)動(dòng)。第8頁(yè)/共58頁(yè)第7頁(yè)/共66頁(yè) （1）半導(dǎo)體中存在自由電子和空穴兩）半導(dǎo)體中存在自由電子和空穴兩種載流子。本征半導(dǎo)體中的自由電子和空種載流子。本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴總是成對(duì)

8、出現(xiàn)的，同時(shí)又不斷復(fù)合。在穴總是成對(duì)出現(xiàn)的，同時(shí)又不斷復(fù)合。在一定條件下（溫度下）載流子的產(chǎn)生和復(fù)一定條件下（溫度下）載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，于是載流子便維持一定合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，于是載流子便維持一定數(shù)目。數(shù)目。溫度越高或受光照越強(qiáng)，載流子數(shù)溫度越高或受光照越強(qiáng)，載流子數(shù)目越多，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能也就越好，目越多，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能也就越好，所所以溫度或光照對(duì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能影響很以溫度或光照對(duì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能影響很大。大。 （2）當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上電壓后，半導(dǎo)）當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上電壓后，半導(dǎo)體中將出現(xiàn)兩部分電流。體中將出現(xiàn)兩部分電流。一部分是自由電一部分是自由電子作定向運(yùn)動(dòng)所形成的電子電流，子

9、作定向運(yùn)動(dòng)所形成的電子電流，另一部另一部分是價(jià)電子或自由電子填補(bǔ)空穴所形成的分是價(jià)電子或自由電子填補(bǔ)空穴所形成的空穴電流。空穴電流。在半導(dǎo)體中，在半導(dǎo)體中，同時(shí)存在著電子同時(shí)存在著電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電，導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電，這是半導(dǎo)體的最大特點(diǎn)，這是半導(dǎo)體的最大特點(diǎn)，也是半導(dǎo)體和導(dǎo)體導(dǎo)電的本質(zhì)區(qū)別。也是半導(dǎo)體和導(dǎo)體導(dǎo)電的本質(zhì)區(qū)別。 第9頁(yè)/共58頁(yè)第8頁(yè)/共66頁(yè)2 N型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體（雜型半導(dǎo)體（雜質(zhì)半導(dǎo)體）質(zhì)半導(dǎo)體） 本征半導(dǎo)體中雖然有自由電子和空穴本征半導(dǎo)體中雖然有自由電子和空穴兩種載流子，但由于數(shù)量極少，所以導(dǎo)電兩種載流子，但由于數(shù)量極少，所以導(dǎo)電能力很低。如果在本征半導(dǎo)體中摻入

10、微量能力很低。如果在本征半導(dǎo)體中摻入微量的某種雜質(zhì)（某種元素），將使摻雜后的的某種雜質(zhì)（某種元素），將使摻雜后的半導(dǎo)體（雜質(zhì)半導(dǎo)體）的導(dǎo)電能力大大增半導(dǎo)體（雜質(zhì)半導(dǎo)體）的導(dǎo)電能力大大增強(qiáng)。由于摻入的雜質(zhì)不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體可強(qiáng)。由于摻入的雜質(zhì)不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為兩類(lèi)。分為兩類(lèi)。N型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：摻入雜質(zhì)使自由電子大大增加摻入雜質(zhì)使自由電子大大增加P型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：摻入雜質(zhì)使空穴大大增加摻入雜質(zhì)使空穴大大增加雜質(zhì)半雜質(zhì)半導(dǎo)體導(dǎo)體第10頁(yè)/共58頁(yè)第9頁(yè)/共66頁(yè)SiSiP+Si 電子半導(dǎo)體（電子半導(dǎo)體（N型半導(dǎo)體）是在硅或鍺的晶體中摻型半導(dǎo)體）是在硅或鍺的晶體中摻入磷（或其它五價(jià)元素）。磷

11、原子的最外層有五個(gè)價(jià)入磷（或其它五價(jià)元素）。磷原子的最外層有五個(gè)價(jià)電子，是五價(jià)元素。由于摻入硅或鍺晶體中的磷原子電子，是五價(jià)元素。由于摻入硅或鍺晶體中的磷原子數(shù)比硅或鍺的原子數(shù)少得多，因此整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)不變，數(shù)比硅或鍺的原子數(shù)少得多，因此整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)不變，只是某些位置上的硅或鍺原子被磷原子所取代。磷原只是某些位置上的硅或鍺原子被磷原子所取代。磷原子參加共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)只需要四個(gè)價(jià)電子，多余的第五個(gè)子參加共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)只需要四個(gè)價(jià)電子，多余的第五個(gè)價(jià)電子很容易掙脫原子核的束縛而成為自由電子。于價(jià)電子很容易掙脫原子核的束縛而成為自由電子。于是這種半導(dǎo)體中自由電子數(shù)目大量增加，自由電子導(dǎo)是這種半導(dǎo)體中自由電子數(shù)

12、目大量增加，自由電子導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式。在這種半導(dǎo)體中，電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式。在這種半導(dǎo)體中，自由電子是多數(shù)載流子自由電子是多數(shù)載流子，而空穴是少數(shù)載流子。，而空穴是少數(shù)載流子。P多多余余電電子子2.1 N型半型半導(dǎo)體導(dǎo)體第11頁(yè)/共58頁(yè)第10頁(yè)/共66頁(yè) 空穴半導(dǎo)體（空穴半導(dǎo)體（ P型半導(dǎo)體）是在硅或鍺的晶體中摻型半導(dǎo)體）是在硅或鍺的晶體中摻入硼（或其它三價(jià)元素）。硼原子的最外層有三個(gè)價(jià)入硼（或其它三價(jià)元素）。硼原子的最外層有三個(gè)價(jià)電子，是三價(jià)元素。由于摻入硅或鍺晶體中的硼原子電子，是三價(jià)元素。由于摻入硅或鍺晶體中的硼原子數(shù)比硅或鍺的原子數(shù)少得多，因此整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)不

13、變，數(shù)比硅或鍺的原子數(shù)少得多，因此整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)不變，只是某些位置上的硅或鍺原子被硼原子所取代。硼原只是某些位置上的硅或鍺原子被硼原子所取代。硼原子在參加共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)時(shí)，將因缺少一個(gè)價(jià)電子而形成子在參加共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)時(shí)，將因缺少一個(gè)價(jià)電子而形成一個(gè)空穴。于是這種半導(dǎo)體中空穴數(shù)目大量增加，空一個(gè)空穴。于是這種半導(dǎo)體中空穴數(shù)目大量增加，空穴導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式。在這種半導(dǎo)穴導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式。在這種半導(dǎo)體中，體中，空穴是多數(shù)載流子空穴是多數(shù)載流子，而自由電子是少數(shù)載流子。，而自由電子是少數(shù)載流子。B填填補(bǔ)補(bǔ)空空穴穴空空穴穴SiSiB-Si2.2 P型半型半導(dǎo)體導(dǎo)體第12頁(yè)/共58

14、頁(yè)第11頁(yè)/共66頁(yè)(1)不論不論N型半導(dǎo)體還是型半導(dǎo)體還是P型半導(dǎo)體，型半導(dǎo)體，雖然它們都有一種載流子占多數(shù)，但雖然它們都有一種載流子占多數(shù)，但整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)都是不帶電整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)都是不帶電。(2)多數(shù)載流子常稱(chēng)為多數(shù)載流子常稱(chēng)為多子多子，少數(shù)載流，少數(shù)載流子稱(chēng)為子稱(chēng)為少子少子+P P型半導(dǎo)型半導(dǎo)體體N N型半導(dǎo)型半導(dǎo)體體第13頁(yè)/共58頁(yè)第12頁(yè)/共66頁(yè)7.2 PN結(jié)及其單向結(jié)及其單向?qū)щ娦詫?dǎo)電性 P型半導(dǎo)體或型半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體的型半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力雖然比本征半導(dǎo)體的導(dǎo)導(dǎo)電能力雖然比本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力大大增強(qiáng)，但并不能直接電能力大大增強(qiáng)，但并不能直接用來(lái)制造半導(dǎo)體器件。通常是在用來(lái)制造半

15、導(dǎo)體器件。通常是在一塊晶片上，采取一定的摻雜工一塊晶片上，采取一定的摻雜工藝措施，在晶片兩邊分別形成藝措施，在晶片兩邊分別形成P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，那么它型半導(dǎo)體，那么它們的交接面就形成了們的交接面就形成了PN結(jié)。結(jié)。PN結(jié)才是構(gòu)成各種半導(dǎo)體器件的基結(jié)才是構(gòu)成各種半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。礎(chǔ)。第14頁(yè)/共58頁(yè)第13頁(yè)/共66頁(yè)1 PN結(jié)的結(jié)的形成形成P P型半導(dǎo)型半導(dǎo)體體N N型半導(dǎo)型半導(dǎo)體體假設(shè)有一塊晶片，兩邊分別形成了假設(shè)有一塊晶片，兩邊分別形成了P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。在在P型半導(dǎo)體中，得到一個(gè)電子的三價(jià)雜質(zhì)離子（型半導(dǎo)體中，得到一個(gè)電子的三價(jià)雜質(zhì)離子（B離子）

16、離子）帶負(fù)電；在帶負(fù)電；在N型半導(dǎo)體中，失去一個(gè)電子的五價(jià)雜質(zhì)離子型半導(dǎo)體中，失去一個(gè)電子的五價(jià)雜質(zhì)離子（ P離子）帶正電。離子）帶正電。由于由于P區(qū)有大量的空穴，而區(qū)有大量的空穴，而N區(qū)的空穴極少，因此空穴要區(qū)的空穴極少，因此空穴要從濃度大的從濃度大的P區(qū)向濃度小的區(qū)向濃度小的N區(qū)擴(kuò)散；同樣道理，由于區(qū)擴(kuò)散；同樣道理，由于N區(qū)有區(qū)有大量的自由電子，而大量的自由電子，而P區(qū)的自由電子極少，因此自由電子要區(qū)的自由電子極少，因此自由電子要從濃度大的從濃度大的N區(qū)向濃度小的區(qū)向濃度小的P區(qū)擴(kuò)散。雙方的擴(kuò)散首先在交區(qū)擴(kuò)散。雙方的擴(kuò)散首先在交接面附近進(jìn)行，這樣在交接面附近的接面附近進(jìn)行，這樣在交接面附近

17、的P區(qū)留下一些帶負(fù)電的區(qū)留下一些帶負(fù)電的三價(jià)雜質(zhì)離子，形成負(fù)空間電荷區(qū)；在交接面附近的三價(jià)雜質(zhì)離子，形成負(fù)空間電荷區(qū)；在交接面附近的N區(qū)留區(qū)留下一些帶正電的五價(jià)雜質(zhì)離子，形成正空間電荷區(qū)。這里的下一些帶正電的五價(jià)雜質(zhì)離子，形成正空間電荷區(qū)。這里的正負(fù)空間電荷區(qū)就是正負(fù)空間電荷區(qū)就是PN結(jié)。結(jié)。+第15頁(yè)/共58頁(yè)第14頁(yè)/共66頁(yè)P(yáng) P型半型半導(dǎo)體導(dǎo)體N N型半型半導(dǎo)體導(dǎo)體+ 假設(shè)有一塊晶片，兩邊分別形成了假設(shè)有一塊晶片，兩邊分別形成了P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N型半型半導(dǎo)體。在導(dǎo)體。在P型半導(dǎo)體中，得到一個(gè)電子的三價(jià)雜質(zhì)離子（型半導(dǎo)體中，得到一個(gè)電子的三價(jià)雜質(zhì)離子（B離子）帶負(fù)電；在離子）帶負(fù)電

18、；在N型半導(dǎo)體中，失去一個(gè)電子的五價(jià)雜質(zhì)型半導(dǎo)體中，失去一個(gè)電子的五價(jià)雜質(zhì)離子（離子（ P離子）帶正電。離子）帶正電。 由于由于P區(qū)有大量的空穴，而區(qū)有大量的空穴，而N區(qū)的空穴極少，因此空穴區(qū)的空穴極少，因此空穴要從濃度大的要從濃度大的P區(qū)向濃度小的區(qū)向濃度小的N區(qū)擴(kuò)散；同樣道理，由于區(qū)擴(kuò)散；同樣道理，由于N區(qū)區(qū)有大量的自由電子，而有大量的自由電子，而P區(qū)的自由電子極少，因此自由電子區(qū)的自由電子極少，因此自由電子要從濃度大的要從濃度大的N區(qū)向濃度小的區(qū)向濃度小的P區(qū)擴(kuò)散。雙方的擴(kuò)散首先在區(qū)擴(kuò)散。雙方的擴(kuò)散首先在交接面附近進(jìn)行，這樣在交接面附近的交接面附近進(jìn)行，這樣在交接面附近的P區(qū)留下一些帶負(fù)

19、電區(qū)留下一些帶負(fù)電的三價(jià)雜質(zhì)離子，形成負(fù)空間電荷區(qū)；在交接面附近的的三價(jià)雜質(zhì)離子，形成負(fù)空間電荷區(qū)；在交接面附近的N區(qū)區(qū)留下一些帶正電的五價(jià)雜質(zhì)離子，形成正空間電荷區(qū)。這里留下一些帶正電的五價(jià)雜質(zhì)離子，形成正空間電荷區(qū)。這里的正負(fù)空間電荷區(qū)就是的正負(fù)空間電荷區(qū)就是PN結(jié)。結(jié)。PN結(jié)結(jié)第16頁(yè)/共58頁(yè)第15頁(yè)/共66頁(yè) PN結(jié)中的正負(fù)離子雖然帶電，但是它們不結(jié)中的正負(fù)離子雖然帶電，但是它們不能移動(dòng)，不參與導(dǎo)電，而在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，能移動(dòng)，不參與導(dǎo)電，而在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，載流子數(shù)極少，所以空間電荷區(qū)的電阻率載流子數(shù)極少，所以空間電荷區(qū)的電阻率很高。很高。+P P型半導(dǎo)型半導(dǎo)體體N N型半型半導(dǎo)體導(dǎo)體空間

20、電荷空間電荷區(qū)的電阻區(qū)的電阻率很高率很高第17頁(yè)/共58頁(yè)第16頁(yè)/共66頁(yè) 正負(fù)空間電荷在交接面兩側(cè)形成一個(gè)電場(chǎng)，稱(chēng)正負(fù)空間電荷在交接面兩側(cè)形成一個(gè)電場(chǎng)，稱(chēng)為內(nèi)電場(chǎng)。內(nèi)電場(chǎng)的方向由帶正電的為內(nèi)電場(chǎng)。內(nèi)電場(chǎng)的方向由帶正電的N區(qū)指向帶負(fù)區(qū)指向帶負(fù)電的電的P區(qū)。內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多數(shù)載流子（區(qū)。內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多數(shù)載流子（P區(qū)的空穴和區(qū)的空穴和N區(qū)的自由電子）的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)起阻擋作用；對(duì)少數(shù)區(qū)的自由電子）的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)起阻擋作用；對(duì)少數(shù)載流子（載流子（P區(qū)的自由電子和區(qū)的自由電子和N區(qū)的空穴）則起推動(dòng)區(qū)的空穴）則起推動(dòng)作用，即推動(dòng)少數(shù)載流子越過(guò)空間電荷區(qū)而進(jìn)入作用，即推動(dòng)少數(shù)載流子越過(guò)空間電荷區(qū)而進(jìn)入對(duì)方，這種由少數(shù)載流子

21、所形成的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為漂移對(duì)方，這種由少數(shù)載流子所形成的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為漂移運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。+P P型半型半導(dǎo)體導(dǎo)體N N型半型半導(dǎo)體導(dǎo)體漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)第18頁(yè)/共58頁(yè)第17頁(yè)/共66頁(yè) 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)是相互聯(lián)系，又是相互矛擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)是相互聯(lián)系，又是相互矛盾的。在開(kāi)始形成空間電荷區(qū)時(shí)，多數(shù)載流子的盾的。在開(kāi)始形成空間電荷區(qū)時(shí)，多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)占優(yōu)勢(shì)。隨著擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，空間電擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)占優(yōu)勢(shì)。隨著擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，空間電荷區(qū)逐漸加寬，內(nèi)電場(chǎng)逐漸加強(qiáng)。于是多數(shù)載流荷區(qū)逐漸加寬，內(nèi)電場(chǎng)逐漸加強(qiáng)。于是多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)逐漸減弱，而少數(shù)載流子的漂移運(yùn)子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)逐漸減弱，而少數(shù)載流子的漂移

22、運(yùn)動(dòng)逐漸增強(qiáng)。最后，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)動(dòng)逐漸增強(qiáng)。最后，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的寬度基本確定下來(lái)，態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的寬度基本確定下來(lái)，PN結(jié)結(jié)也就處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。也就處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。+P P型半導(dǎo)型半導(dǎo)體體N N型半型半導(dǎo)體導(dǎo)體漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)逐漸加寬，逐漸加寬，內(nèi)電場(chǎng)逐漸內(nèi)電場(chǎng)逐漸加強(qiáng)。加強(qiáng)。內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，就使漂移，就使漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移運(yùn)動(dòng)而漂移運(yùn)動(dòng)使空間電荷使空間電荷區(qū)變窄。區(qū)變窄。內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)第19頁(yè)/共58頁(yè)第18頁(yè)/共66頁(yè)2 PN結(jié)的單向?qū)ЫY(jié)的單向?qū)щ娦噪娦酝怆妶?chǎng)外電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)變窄

23、變窄+P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)RI+ -由于內(nèi)電場(chǎng)被由于內(nèi)電場(chǎng)被削弱，多數(shù)載削弱，多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)得到加強(qiáng)，動(dòng)得到加強(qiáng)，所以能夠形成所以能夠形成較大的擴(kuò)散電較大的擴(kuò)散電流。流。PN結(jié)加結(jié)加正向電壓、正向偏置正向電壓、正向偏置是指是指P區(qū)加正電壓，區(qū)加正電壓，N區(qū)加負(fù)電壓區(qū)加負(fù)電壓PN結(jié)加結(jié)加反向電壓、反向偏置反向電壓、反向偏置是指是指P區(qū)加負(fù)電壓，區(qū)加負(fù)電壓，N區(qū)加正電壓區(qū)加正電壓第20頁(yè)/共58頁(yè)第19頁(yè)/共66頁(yè)外電場(chǎng)外電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)+P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)RI+-變寬變寬由于內(nèi)電場(chǎng)被由于內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，少數(shù)載加強(qiáng)，少數(shù)載流子的漂移運(yùn)流子的漂移運(yùn)動(dòng)得到加強(qiáng)，動(dòng)得到加強(qiáng)，但少數(shù)載流子但少數(shù)載流子數(shù)

24、量有限，只數(shù)量有限，只能形成較小的能形成較小的反向電流。反向電流。0第21頁(yè)/共58頁(yè)第20頁(yè)/共66頁(yè)結(jié)論：結(jié)論： PN結(jié)具有結(jié)具有單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦浴?當(dāng)當(dāng)PN結(jié)加正向電壓時(shí)，結(jié)加正向電壓時(shí)，PN結(jié)結(jié)電阻很低，正向電流較大，電阻很低，正向電流較大，PN結(jié)結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。處于導(dǎo)通狀態(tài)。 當(dāng)當(dāng)PN結(jié)加反向電壓時(shí)，結(jié)加反向電壓時(shí)，PN結(jié)結(jié)電阻很高，反向電流很小，電阻很高，反向電流很小，PN結(jié)結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。處于截止?fàn)顟B(tài)。第22頁(yè)/共58頁(yè)第21頁(yè)/共66頁(yè)7.3 二二極管極管1 基本結(jié)基本結(jié)構(gòu)構(gòu)將將PNPN結(jié)加上電極引線和管殼，就成為了半結(jié)加上電極引線和管殼，就成為了半導(dǎo)體二極管。導(dǎo)體二極管。

25、P PN N+-陽(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極圖形符圖形符號(hào)號(hào)文字符文字符號(hào)號(hào)D D第23頁(yè)/共58頁(yè)第22頁(yè)/共66頁(yè)按結(jié)構(gòu)來(lái)分，半導(dǎo)體二極管按結(jié)構(gòu)來(lái)分，半導(dǎo)體二極管點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型面接觸型面接觸型 點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型一般為鍺管，它的一般為鍺管，它的 PN結(jié)結(jié)結(jié)面積很?。ńY(jié)電容小），適用于小電流結(jié)面積很?。ńY(jié)電容?。?，適用于小電流高頻電路工作，也用于數(shù)字電路中的開(kāi)關(guān)高頻電路工作，也用于數(shù)字電路中的開(kāi)關(guān)元件。元件。 面接觸型面接觸型一般為硅管，它的一般為硅管，它的 PN結(jié)結(jié)結(jié)面積大（結(jié)電容大），可以通過(guò)較大電結(jié)面積大（結(jié)電容大），可以通過(guò)較大電流，工作頻率較低，適用于整流電路。流，工作頻率較低，適用于整流電路

26、。第24頁(yè)/共58頁(yè)第23頁(yè)/共66頁(yè)2 伏安特伏安特性性U UI I死區(qū)電壓：死區(qū)電壓：硅管約為硅管約為0.5V0.5V，鍺管鍺管約為約為0 0.2V.2V。正向?qū)娬驅(qū)妷海汗韫芗s壓：硅管約為為0.7V0.7V，鍺鍺管管約為約為0.3V0.3V。（1 1）半導(dǎo)體二極管實(shí)際上是一個(gè)）半導(dǎo)體二極管實(shí)際上是一個(gè)PNPN結(jié)，所結(jié)，所以具有單向?qū)щ娦浴Ｒ跃哂袉蜗驅(qū)щ娦?。? 2）半導(dǎo)體二極管是非線性元件。）半導(dǎo)體二極管是非線性元件。反向擊穿電壓反向擊穿電壓U UBRBR第25頁(yè)/共58頁(yè)第24頁(yè)/共66頁(yè)3 主要參主要參數(shù)數(shù)（1 1）最大正向電）最大正向電流流I IFMFM指二極管長(zhǎng)期工作時(shí)允

27、許通過(guò)的最大正向平指二極管長(zhǎng)期工作時(shí)允許通過(guò)的最大正向平均電流。點(diǎn)接觸型二極管的最大正向電流在幾十均電流。點(diǎn)接觸型二極管的最大正向電流在幾十毫安以下；面接觸型二極管的最大正向電流較大，毫安以下；面接觸型二極管的最大正向電流較大，如如2CP102CP10型硅二極管的這個(gè)電流為型硅二極管的這個(gè)電流為100mA100mA。實(shí)際工。實(shí)際工作時(shí)，二極管通過(guò)的電流不應(yīng)超過(guò)這個(gè)數(shù)值，否作時(shí)，二極管通過(guò)的電流不應(yīng)超過(guò)這個(gè)數(shù)值，否則將因管子過(guò)熱而損壞。則將因管子過(guò)熱而損壞。（2 2）最高反向工作電壓）最高反向工作電壓U UDRMDRM 指二極管不被擊穿所容許的最高反向電壓。指二極管不被擊穿所容許的最高反向電壓。

28、一般為反向擊穿電壓的一般為反向擊穿電壓的1/21/22/32/3。如。如2CP102CP10型硅二型硅二極管的這個(gè)電壓為極管的這個(gè)電壓為25V25V，而反向擊穿電壓為，而反向擊穿電壓為50V50V。（3 3）最大反向電流）最大反向電流I IRMRM 指二極管在常溫下承受最高反向工作電壓時(shí)指二極管在常溫下承受最高反向工作電壓時(shí)的反向漏電流，一般很小，但受溫度影響較大。的反向漏電流，一般很小，但受溫度影響較大。反向電流大，說(shuō)明二極管的單向?qū)щ娦阅懿?。硅反向電流大，說(shuō)明二極管的單向?qū)щ娦阅懿?。硅管的反向電流較小，一般在幾個(gè)微安以下；鍺管管的反向電流較小，一般在幾個(gè)微安以下；鍺管的反向電流較大，為硅管

29、的幾十到幾百倍。的反向電流較大，為硅管的幾十到幾百倍。第26頁(yè)/共58頁(yè)第25頁(yè)/共66頁(yè)4 二極管的二極管的應(yīng)用應(yīng)用 二極管的應(yīng)用范圍很廣，利用二極管的應(yīng)用范圍很廣，利用它的單向?qū)щ娦?，可組成整流、檢它的單向?qū)щ娦裕山M成整流、檢波、限幅、嵌位等電路。還可構(gòu)成波、限幅、嵌位等電路。還可構(gòu)成其它元件或電路的保護(hù)電路，以及其它元件或電路的保護(hù)電路，以及在數(shù)字電路中作為開(kāi)關(guān)元件等。在數(shù)字電路中作為開(kāi)關(guān)元件等。 在作電路分析時(shí)，一般將二極在作電路分析時(shí)，一般將二極管視為理想元件，即認(rèn)為正向電阻管視為理想元件，即認(rèn)為正向電阻為零，正向?qū)〞r(shí)為短路特性，正為零，正向?qū)〞r(shí)為短路特性，正向電壓忽略不計(jì)；反

30、向電阻為無(wú)窮向電壓忽略不計(jì)；反向電阻為無(wú)窮大，反向截止時(shí)為開(kāi)路特性，反向大，反向截止時(shí)為開(kāi)路特性，反向漏電流忽略不計(jì)。漏電流忽略不計(jì)。第27頁(yè)/共58頁(yè)第26頁(yè)/共66頁(yè)R RD D1 1D D2 2+ +- -+ +- -uiuoUs1Us2i0 010105 5-5-5-10-10uit0 010105 5-5-5-10-10uit例：圖示為一正負(fù)對(duì)稱(chēng)限例：圖示為一正負(fù)對(duì)稱(chēng)限幅電路，已知幅電路，已知ui=10sin t V， Us1=Us2=5V，畫(huà)出，畫(huà)出u uo o的波的波形。形。解題思路：解題思路：（1 1）當(dāng)當(dāng)|ui|5V時(shí)，時(shí)，D D1 1處于正向偏置而導(dǎo)通，所以處于正向偏置而導(dǎo)

31、通，所以u(píng)o=5V。（3) 3) ui|UBE|0 所以三極管的所以三極管的發(fā)射結(jié)處于正向偏發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)處于反置，集電結(jié)處于反向偏置，滿(mǎn)足放大向偏置，滿(mǎn)足放大的外部條件。的外部條件。三極管電流放大作用的實(shí)三極管電流放大作用的實(shí)驗(yàn)電路，其中三極管為驗(yàn)電路，其中三極管為 NPN型型實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)：改變改變RB ，測(cè)量，測(cè)量IB、IC、IE。IB/mA00.020.040.060.08IC /mA0.0011.002.504.005.50UBBRBUCCBECTRCIBICIEAmAUBEVUCEVmA第38頁(yè)/共58頁(yè)第37頁(yè)/共66頁(yè)IB/mA00.020.040.060.08IC /

32、mA0.0011.002.504.005.50IE /mAIB（3）IB雖然很小，但對(duì)雖然很小，但對(duì)IC有控制作用有控制作用，即，即IB變大時(shí)，變大時(shí)，IC也跟著變大；也跟著變大；IB的的較小變化將會(huì)引起較小變化將會(huì)引起IC的較大變化。這的較大變化。這就是三極管的電流放大作用。就是三極管的電流放大作用。第39頁(yè)/共58頁(yè)第38頁(yè)/共66頁(yè)定義：定義：BCIIBCII稱(chēng)為晶體管的靜態(tài)稱(chēng)為晶體管的靜態(tài)（直流）電流放大（直流）電流放大系數(shù)系數(shù)稱(chēng)為晶體管的動(dòng)態(tài)稱(chēng)為晶體管的動(dòng)態(tài)（交流）電流放大（交流）電流放大系數(shù)系數(shù)二者一般并不嚴(yán)格區(qū)分二者一般并不嚴(yán)格區(qū)分共發(fā)射極接共發(fā)射極接法法UBBRBUCCBECT

33、RCIBICIEAmAUBEVUCEVmA第40頁(yè)/共58頁(yè)第39頁(yè)/共66頁(yè)5 .6204. 050. 21BCII7 .6606. 000. 42BCII7504. 006. 050. 200. 41BCII7506. 008. 000. 450. 52BCII例例IB/mA00.020.040.060.08IC /mA0.0011.002.504.005.50IE /mA0.0011.022.544.065.58第41頁(yè)/共58頁(yè)第40頁(yè)/共66頁(yè)3 特性曲特性曲線線實(shí)驗(yàn)電實(shí)驗(yàn)電路路 三極管的特性曲線是用來(lái)反映三三極管的特性曲線是用來(lái)反映三極管各級(jí)電壓和電流之間相互關(guān)系的極管各級(jí)電壓和電

34、流之間相互關(guān)系的曲線。最常用的是共發(fā)射極接法時(shí)的曲線。最常用的是共發(fā)射極接法時(shí)的輸入特性曲線和輸出特性曲線。輸入特性曲線和輸出特性曲線。UBBRBUCCBECTRCIBICIEAmAUBEVUCEVmA第42頁(yè)/共58頁(yè)第41頁(yè)/共66頁(yè)輸入特性曲線輸入特性曲線IB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1V工作電壓：工作電壓：硅管硅管UBE0.60.7V, ,鍺管鍺管UBE為為0.3左左右。右。死區(qū)電壓死區(qū)電壓：硅管：硅管0.5V，鍺，鍺管管0.2V。為常數(shù)CEUBEBUfI)( 輸入特性曲線輸入特性曲線應(yīng)為一組曲線，但應(yīng)為一組曲線，但當(dāng)當(dāng)UCE 1V（對(duì)應(yīng)（對(duì)應(yīng)于硅管）時(shí)，

35、各曲于硅管）時(shí)，各曲線是重合的。線是重合的。第43頁(yè)/共58頁(yè)第42頁(yè)/共66頁(yè)輸出特性曲線輸出特性曲線為常數(shù)BICECUfI)(為一組曲線為一組曲線分分三三個(gè)個(gè)區(qū)區(qū)IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A第44頁(yè)/共58頁(yè)第43頁(yè)/共66頁(yè)IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A放大區(qū)：放大區(qū)：IC= IB，這時(shí)發(fā)射結(jié)處于正向這時(shí)發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)處于反偏置，集電結(jié)處于反向偏置。向偏置。第45頁(yè)/共58頁(yè)第44頁(yè)/共66頁(yè)IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020 A4

36、0 A60 A80 A100 A截止區(qū)：截止區(qū)：IB=0, IC0，這時(shí)這時(shí)UBEIC，這時(shí)這時(shí)UCE0.3， UCE UBE，發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處于正發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處于正向偏置。向偏置。第47頁(yè)/共58頁(yè)第46頁(yè)/共66頁(yè)當(dāng)三極管接成共發(fā)射當(dāng)三極管接成共發(fā)射極時(shí)：極時(shí)：1.1 1.1 電流放大系電流放大系數(shù)數(shù) BCIIBCII稱(chēng)為晶體管的靜態(tài)（直流）電流稱(chēng)為晶體管的靜態(tài)（直流）電流放大系數(shù)放大系數(shù)稱(chēng)為晶體管的動(dòng)態(tài)（交流）電流稱(chēng)為晶體管的動(dòng)態(tài)（交流）電流放大系數(shù)放大系數(shù)二者一般并不嚴(yán)二者一般并不嚴(yán)格區(qū)分格區(qū)分 由于晶體管的輸出特性曲線是非線由于晶體管的輸出特性曲線是非線性的，只有在輸出特性曲線

37、的放大區(qū)性的，只有在輸出特性曲線的放大區(qū)，才可以認(rèn)為，才可以認(rèn)為 是基本恒定的。是基本恒定的。 由于制由于制造工藝的分散性，即使是同一型號(hào)的造工藝的分散性，即使是同一型號(hào)的管子，管子， 值值也有很大差異。常用的三極也有很大差異。常用的三極管的管的 值在值在20100之間。之間。4 主要參主要參數(shù)數(shù)第48頁(yè)/共58頁(yè)第47頁(yè)/共66頁(yè)1.2 1.2 集集基極間反向截止電基極間反向截止電流流ICBO I ICBOCBO是發(fā)射極是發(fā)射極開(kāi)路，集電結(jié)反偏開(kāi)路，集電結(jié)反偏時(shí)由少子的漂移運(yùn)時(shí)由少子的漂移運(yùn)動(dòng)所形成的反向電動(dòng)所形成的反向電流。其大小受溫度流。其大小受溫度的影響較大。的影響較大。I ICBOC

38、BO越小，則管子的溫越小，則管子的溫度穩(wěn)定性越好。硅度穩(wěn)定性越好。硅管的溫度穩(wěn)定性一管的溫度穩(wěn)定性一般好于鍺管。般好于鍺管。ICBO A第49頁(yè)/共58頁(yè)第48頁(yè)/共66頁(yè)1.3 1.3 集集- -射極反向截止電射極反向截止電流流ICEO I ICEOCEO是基極開(kāi)是基極開(kāi)路，集電結(jié)反偏、路，集電結(jié)反偏、發(fā)射結(jié)正偏時(shí)的集發(fā)射結(jié)正偏時(shí)的集電極電流，也稱(chēng)穿電極電流，也稱(chēng)穿透電流。透電流。ICEO ACBOCBOCBOCEOIIII)1 ( I ICEOCEO受溫度的影響也較大。受溫度的影響也較大。I ICBOCBO越小越小， 越小，則管子的溫度穩(wěn)定性越好。越小，則管子的溫度穩(wěn)定性越好。因此，在選擇

39、管子時(shí)，因此，在選擇管子時(shí)，I ICBOCBO應(yīng)盡可能小應(yīng)盡可能小些，而些，而 以不超過(guò)以不超過(guò)100100為宜。為宜。第50頁(yè)/共58頁(yè)第49頁(yè)/共66頁(yè) 集電極電流集電極電流IC超過(guò)一定值時(shí)會(huì)導(dǎo)致超過(guò)一定值時(shí)會(huì)導(dǎo)致 值值的下降。當(dāng)?shù)南陆?。?dāng) 值下降到正常值三分之二時(shí)的值下降到正常值三分之二時(shí)的集電極電流，即集電極電流，即ICM。在使用三極管時(shí)，。在使用三極管時(shí)， IC超過(guò)超過(guò)ICM并不一定會(huì)使管子損壞，但以降并不一定會(huì)使管子損壞，但以降低低 值為代價(jià)。值為代價(jià)。 當(dāng)基極開(kāi)路時(shí)，加在集電極與發(fā)射極當(dāng)基極開(kāi)路時(shí)，加在集電極與發(fā)射極之間的最大允許電壓，稱(chēng)為集之間的最大允許電壓，稱(chēng)為集射極反向射極

40、反向擊穿電壓擊穿電壓U(BR)CEO。當(dāng)集。當(dāng)集射極電壓射極電壓UCE大大于于U(BR)CEO時(shí)，時(shí)，ICEO突然大幅度上升，說(shuō)明突然大幅度上升，說(shuō)明管子已被擊穿。管子已被擊穿。1.4 1.4 集電極最大允許集電極最大允許電流電流ICM1.5 1.5 集集射極反向擊穿電壓射極反向擊穿電壓U(BR)CEO第51頁(yè)/共58頁(yè)第50頁(yè)/共66頁(yè)1.6 1.6 集電極最大允許耗集電極最大允許耗散功率散功率PCMPCM=ICUCE ICUCEPCM=ICUCEICMU(BR)CEO安安全全工工作作區(qū)區(qū)第52頁(yè)/共58頁(yè)第51頁(yè)/共66頁(yè)CDKAELSB+6V220VTR+-實(shí)例實(shí)例自動(dòng)關(guān)燈電路（用于走廊

41、或樓道照明）自動(dòng)關(guān)燈電路（用于走廊或樓道照明）=RC=5k 2000 F=0.01s電容電容C快速充電緩慢放電快速充電緩慢放電第53頁(yè)/共58頁(yè)第52頁(yè)/共66頁(yè)7.6 光電器件光電器件+-1 發(fā)光二發(fā)光二極管極管 半導(dǎo)體顯示器件主要有發(fā)光二極半導(dǎo)體顯示器件主要有發(fā)光二極管，它是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成光管，它是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成光能的固體器件，簡(jiǎn)稱(chēng)能的固體器件，簡(jiǎn)稱(chēng)LED。和普通。和普通二極管相似，也是由一個(gè)二極管相似，也是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成。結(jié)構(gòu)成。LED多采用磷砷化鎵制作多采用磷砷化鎵制作PN結(jié)，這結(jié)，這種半導(dǎo)體材料的種半導(dǎo)體材料的PN結(jié)，在正向?qū)ńY(jié)，在正向?qū)〞r(shí)，由于空穴和電子的復(fù)合而放

42、出時(shí)，由于空穴和電子的復(fù)合而放出能量，發(fā)出一定波長(zhǎng)的可見(jiàn)光。光能量，發(fā)出一定波長(zhǎng)的可見(jiàn)光。光的波長(zhǎng)不同，顏色也不同，常見(jiàn)的的波長(zhǎng)不同，顏色也不同，常見(jiàn)的LED有紅、綠、黃等顏色。有紅、綠、黃等顏色。LED的的PN結(jié)封裝在透明的塑料管殼內(nèi)，外結(jié)封裝在透明的塑料管殼內(nèi)，外形有方形、矩形和圓形等。發(fā)光二形有方形、矩形和圓形等。發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電壓低、工作電流小，極管的驅(qū)動(dòng)電壓低、工作電流小，具有很強(qiáng)的抗振動(dòng)和抗沖擊能力、具有很強(qiáng)的抗振動(dòng)和抗沖擊能力、體積小、可靠性高、耗電省和壽命體積小、可靠性高、耗電省和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于信號(hào)指示和傳長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于信號(hào)指示和傳遞中。遞中。 LED的伏安特性和

43、普通二的伏安特性和普通二極管相似，死區(qū)電壓為極管相似，死區(qū)電壓為0.91.1V，正向工作電壓為正向工作電壓為1.53V，工作，工作電流為電流為515mA。反向擊穿電壓。反向擊穿電壓較低，一般小于較低，一般小于10V。LEDLight Emitting diode第54頁(yè)/共58頁(yè)第53頁(yè)/共66頁(yè)2 光電二光電二極管極管+- 光電二極管又稱(chēng)光敏二極管。它光電二極管又稱(chēng)光敏二極管。它的管殼上有透明聚光窗，由于的管殼上有透明聚光窗，由于PN結(jié)結(jié)的光敏特性，當(dāng)有光線照射時(shí)，光的光敏特性，當(dāng)有光線照射時(shí)，光敏二極管在一定的反向偏壓范圍內(nèi)，敏二極管在一定的反向偏壓范圍內(nèi)，其反向電流將隨光射強(qiáng)度的增加而其

44、反向電流將隨光射強(qiáng)度的增加而線性地增加，這時(shí)光敏二極管等效線性地增加，這時(shí)光敏二極管等效于一個(gè)恒流源。當(dāng)無(wú)光照時(shí)，光敏于一個(gè)恒流源。當(dāng)無(wú)光照時(shí)，光敏二極管的伏安特性與普通二極管一二極管的伏安特性與普通二極管一樣。樣。 光電二極管可用來(lái)作為光的測(cè)光電二極管可用來(lái)作為光的測(cè)量，是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的常量，是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的常用器件。用器件。光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度UI第55頁(yè)/共58頁(yè)第54頁(yè)/共66頁(yè)LEDVcc=5V+vo-RL=43kRs=500 05V脈沖串脈沖串光纜光纜發(fā)光二極管發(fā)光二極管發(fā)射電路發(fā)射電路光電二極管光電二極管接收電路接收電路 發(fā)光二極管將電信號(hào)變?yōu)楣庑盘?hào)，發(fā)光二極管將電信

45、號(hào)變?yōu)楣庑盘?hào)，通過(guò)光纜傳輸，用光電二極管接收，通過(guò)光纜傳輸，用光電二極管接收，再現(xiàn)電信號(hào)。再現(xiàn)電信號(hào)。實(shí)例實(shí)例第56頁(yè)/共58頁(yè)第55頁(yè)/共66頁(yè)CE光電耦光電耦合器合器第57頁(yè)/共58頁(yè)第56頁(yè)/共66頁(yè)UO+5VUR1R2R3T第58頁(yè)/共58頁(yè)第57頁(yè)/共66頁(yè)SiSiSiSi 共價(jià)共價(jià)鍵鍵 在價(jià)電子掙脫原子核的束縛而成為自由電子后，在價(jià)電子掙脫原子核的束縛而成為自由電子后，共價(jià)鍵中就留下一個(gè)空位，稱(chēng)為空穴。這時(shí)原子共價(jià)鍵中就留下一個(gè)空位，稱(chēng)為空穴。這時(shí)原子帶正電，也可以認(rèn)為原子中出現(xiàn)了帶正電的空穴。帶正電，也可以認(rèn)為原子中出現(xiàn)了帶正電的空穴。帶正電的空穴要吸引相鄰的共價(jià)鍵中的價(jià)電子，帶正電的空穴要吸引相鄰的共價(jià)鍵中的價(jià)電子，來(lái)填補(bǔ)空穴；新的空穴又要吸引相鄰的共價(jià)鍵中來(lái)填補(bǔ)空穴；新的空穴又要吸引相鄰的共價(jià)鍵中的價(jià)電子，來(lái)填補(bǔ)空穴。如此繼續(xù)下去，就好象的價(jià)