PN結(jié)與二極管實用教案

1、1 多子(du z)擴散 形成空間電荷區(qū) 建立內(nèi)電場 少子漂移 方向(fngxing)相反動態(tài)平衡I j = 02）PN結(jié)內(nèi)電場(din chng)的形成第1頁/共18頁第一頁，共19頁。22. PN結(jié)的單向(dn xin)導(dǎo)電性1) PN結(jié)外加正向電壓(diny)時處于導(dǎo)通狀態(tài) 外電場與內(nèi)電場的方向相反，空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場被削弱，多子擴散(kusn)得到加強，少 子 漂 移 將 被 削 弱 ， 擴 散(kusn)電流大大超過漂移電流，最后形成較大的正向電流。 第2頁/共18頁第二頁，共19頁。32) PN結(jié)外加反向電壓(diny)時處于截止?fàn)顟B(tài) 外電場與內(nèi)電場方向一致，空間電荷區(qū)變寬內(nèi)電

2、場增強，不利于多子的擴散，有利于少子的漂移。在電路中形成了基于(jy)少子漂移的反向電流。由于少子數(shù)量很少，因此反向電流很小。結(jié)論(jiln)：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕?即正偏導(dǎo)通，反偏截止。第3頁/共18頁第三頁，共19頁。41) PN結(jié)的電流(dinli)方程令: uT=kT/q 稱溫度電壓(diny)當(dāng)量T=300K時， uT=26mV 3. PN結(jié)（二極管）的伏安(f n)特性第4頁/共18頁第四頁，共19頁。52) PN結(jié)的正向(zhn xin)伏安特性u0，正向特性(txng):uUT,指數(shù)特性(txng)u0，反向(fn xin)特性:u-UT，i-IS u UBR ，擊穿特性:齊

3、納擊穿、雪崩擊穿3) PN結(jié)的反向擊穿特性第5頁/共18頁第五頁，共19頁。64) PN結(jié)的電容(dinrng)效應(yīng)1）勢壘電容(dinrng): Cb第6頁/共18頁第六頁，共19頁。72) 擴散電容: CdCj=Cb+Cd第7頁/共18頁第七頁，共19頁。81）二極管的外形(wi xn)PN結(jié)+管殼+引線(ynxin)1.2.2 二極管及其伏安(f n)特性第8頁/共18頁第八頁，共19頁。9陰極引線陽極引線二氧化硅保護層P型硅N型硅(c) 平面型鋁合金小球N型硅陽極引線PN結(jié)金銻合金底座陰極引線(b) 面接觸型陰極陽極 (d) 符號D(a) 點接觸型2）二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與符號(fho)第

4、9頁/共18頁第九頁，共19頁。10按 PN 結(jié)結(jié)構(gòu)分：有點接觸型和面接觸型二極管。點接觸型管子中不允許通過較大的電流，因結(jié)電容小，可在高頻下工作。面接觸型二極管 PN 結(jié)的面積(min j)大，允許流過的電流大，但只能在較低頻率下工作。按用途劃分：有整流(zhngli)二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、發(fā)光二極管、變?nèi)荻O管等。按半導(dǎo)體材料(cilio)分：有硅二極管、鍺二極管等。3）二極管的類型第10頁/共18頁第十頁，共19頁。11正向(zhn xin)特性硅管的伏安(f n)特性604020 0.002 0.00400.5 1.02550I / mAU / V擊穿電壓U(BR

5、)在二極管的兩端加上電壓，測量流過管子(gun zi)的電流，則I = f (U )之間的關(guān)系曲線為伏安特性。 50I / mAU / V0.20.4 25510150.010.02鍺管的伏安特性02. 二極管的伏安特性第11頁/共18頁第十一頁，共19頁。121）正向(zhn xin)特性當(dāng)正向電壓比較小時，正向電流(dinli)很小，幾乎為零。相應(yīng)的電壓(diny)叫死區(qū)電壓(diny)。范圍稱死區(qū)。死區(qū)電壓(diny)與材料和溫度有關(guān)，硅管約 0.5 V 左右，鍺管約 0.1 V 左右。正向特性當(dāng)正向電壓超過死區(qū)電壓后，隨著電壓的升高，正向電流迅速增大。60402000.4 0.8I /

6、 mAU / V第12頁/共18頁第十二頁，共19頁。132 ） 反 向 ( f n xin)特性 0.02 0.0402550I / mAU / V反向特性當(dāng)電壓超過零點幾伏后，反向電流不隨電壓增加而增大(zn d)，即飽和；二 極 管 加 反 向 ( f n xin)電壓，反向(fn xin)電流很小；如果反向電壓繼續(xù)升高，大到一定數(shù)值時，反向電流會突然增大；反向飽和電流 這種現(xiàn)象稱擊穿，對應(yīng)電壓叫反向擊穿電壓。擊穿并不意味管子損壞，若控制擊穿電流，電壓降低后，還可恢復(fù)正常。擊穿電壓U(BR)第13頁/共18頁第十三頁，共19頁。143）伏安(f n)特性表達(dá)式(二極管方程)IS ：反向(

7、fn xin)飽和電流UT ：溫度的電壓當(dāng)量在常溫(300 K)下， UT 26 mV二極管加反向(fn xin)電壓，即 UD UT ，則 I - IS。二極管加正向電壓，即 UD 0，且 UD UT ，則，可得 ，說明電流 I 與電壓 UD基本上成指數(shù)關(guān)系。1eTUUTUUIIeS 第14頁/共18頁第十四頁，共19頁。154 ) 結(jié) 論(jiln)：二極管具有單向?qū)щ娦?。加正向電壓時導(dǎo)通，呈現(xiàn)很小的正向電阻，如同開關(guān)(kigun)閉合；加反向電壓時截止，呈現(xiàn)很大的反向電阻，如同開關(guān)(kigun)斷開。從二極管伏安特性(txng)曲線可以看出，二極管的電壓與電流變化不呈線性關(guān)系，其內(nèi)阻不是

8、常數(shù)，所以二極管屬于非線性器件。第15頁/共18頁第十五頁，共19頁。161.2.3 二極管的主要參數(shù)1 1） 最大整流最大整流(zhngli)(zhngli)電流電流 IFIF 二極管長期運行時，允許通過(tnggu)的最大正向平均電流。2）最高反向(fn xin)工作電壓 UR工作時允許加在二極管兩端的反向電壓值。通常將擊穿電壓 UBR 的一半定義為 UR 。3）反向電流 IR通常希望 IR 值愈小愈好。4）最高工作頻率 fMfM 值主要 決定于 PN 結(jié)結(jié)電容的大小。結(jié)電容愈大，二極管允許的最高工作頻率愈低。第16頁/共18頁第十六頁，共19頁。17第17頁/共18頁第十七頁，共19頁。18感謝您的觀看(gunkn)！第18頁/共18頁第十八頁，共19頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)1。1) PN結(jié)的電流方程。T=300K時， uT=26mV。uUT,指數(shù)特性。u-UT，i-IS。齊納擊穿、雪崩擊穿。4) PN結(jié)的電容效應(yīng)。PN結(jié)+管殼+引線。(b) 面