PN結(jié)與二極管

1、1 多子擴(kuò)散 形成空間電荷區(qū) 建立內(nèi)電場 少子漂移 方向相反動(dòng)態(tài)平衡I j = 0PNPNPNUD空間電荷區(qū)耗盡層內(nèi)電場PNUD空間電荷區(qū)耗盡層內(nèi)電場2）PN結(jié)內(nèi)電場的形成22. PN結(jié)的單向?qū)щ娦?) PN結(jié)外加正向電壓時(shí)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(kuò)散得到加強(qiáng)，少子漂移將被削弱，擴(kuò)散電流大大超過漂移電流，最后形成較大的正向電流。 PN內(nèi)電場外電場IUER空間電荷區(qū)PN內(nèi)電場外電場IUER空間電荷區(qū)32) PN結(jié)外加反向電壓時(shí)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)電場增強(qiáng)，不利于多子的擴(kuò)散，有利于少子的漂移。在電路中形成了基于少子

2、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：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕?即正偏導(dǎo)通，反偏截止。 PNERIU內(nèi)電場外電場空間電荷區(qū) PNERIU內(nèi)電場外電場空間電荷區(qū)41) PN結(jié)的電流方程) 1(S kTqueIi) 1(S TUueIi令: uT=kT/q 稱溫度電壓當(dāng)量T=300K時(shí)， uT=26mV 3. PN結(jié)（二極管）的伏安特性iu0U(BR)iu0U(BR)52) PN結(jié)的正向伏安特性u0，正向特性:uUT,指數(shù)特性u0，反向特性:u-UT，i-IS TUueIiS u UBR ，擊穿特性:齊納擊穿、雪崩擊穿iu0U(BR)iu0U(BR)3) PN結(jié)的反向擊穿特性64

3、) PN結(jié)的電容效應(yīng)1）勢壘電容: Cb PNUURQQLLL PNUURQQLLLCbu0Cbu072) 擴(kuò)散電容: CdCj=Cb+CdPNPN81.二極管的結(jié)構(gòu)及類型1）二極管的外形PN結(jié)+管殼+引線1.2.2 二極管及其伏安特性9陰極引線陽極引線二氧化硅保護(hù)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(hào)D(a) 點(diǎn)接觸型2）二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與符號(hào)10按 PN 結(jié)結(jié)構(gòu)分：有點(diǎn)接觸型和面接觸型二極管。點(diǎn)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)的面積大，允許流過的電流大，但只能

4、在較低頻率下工作。按用途劃分：有整流二極管、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)體材料分：有硅二極管、鍺二極管等。3）二極管的類型11正向特性硅管的伏安特性604020 0.002 0.00400.5 1.02550I / mAU / V擊穿電壓U(BR)在二極管的兩端加上電壓，測量流過管子的電流，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121）正向特性當(dāng)正向電壓比較小時(shí)，正向電流很小，幾乎為零。相應(yīng)的電壓叫死區(qū)電壓。范圍稱死區(qū)。死區(qū)電壓與材料和

5、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 / mAU / V132）反向特性 0.02 0.0402550I / mAU / V反向特性當(dāng)電壓超過零點(diǎn)幾伏后，反向電流不隨電壓增加而增大，即飽和；二極管加反向電壓，反向電流很?。蝗绻聪螂妷豪^續(xù)升高，大到一定數(shù)值時(shí)，反向電流會(huì)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)143）伏安特性表達(dá)式(二極管方程) 1(TDUUIIeSI

6、S ：反向飽和電流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 154)結(jié)論：二極管具有單向?qū)щ娦?。加正向電壓時(shí)導(dǎo)通，呈現(xiàn)很小的正向電阻，如同開關(guān)閉合；加反向電壓時(shí)截止，呈現(xiàn)很大的反向電阻，如同開關(guān)斷開。從二極管伏安特性曲線可以看出，二極管的電壓與電流變化不呈線性關(guān)系，其內(nèi)阻不是常數(shù)，所以二極管屬于非線性器件。161.2.3 二極管的主要參數(shù)1） 最大整流電流 IF 二極管長期運(yùn)行時(shí)，允許通過的最

7、大正向平均電流。2）最高反向工作電壓 UR工作時(shí)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。17182) PN結(jié)外加反向電壓時(shí)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)電場增強(qiáng)，不利于多子的擴(kuò)散，有利于少子的漂移。在電路中形成了基于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：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕?即正偏導(dǎo)通，反偏截止。 PNERIU內(nèi)電場外電場空間電荷區(qū) PNERIU內(nèi)電場外電場空間電荷區(qū)192) PN結(jié)的正向伏安特性u0，正向特性:uUT,指數(shù)特性u0，反向特性:u-UT，i-IS TUueIiS u UBR ，擊穿特性:齊納擊穿、雪崩擊穿iu0U(BR)iu0U(BR)3) PN結(jié)的反向擊穿特性201）正向特性當(dāng)正向電壓比較小時(shí)，正向電流很小，幾乎為