半導(dǎo)體器件的基本特性

1、6.1 半導(dǎo)體的基本知識半導(dǎo)體的基本知識6.3 二極管二極管6.5 特殊二極管特殊二極管6.2 PN結(jié)的形成及特性結(jié)的形成及特性6.4 二極管的基本電路及其分析方法二極管的基本電路及其分析方法6.1 半導(dǎo)體的基本知識半導(dǎo)體的基本知識 6.1.1 半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料 6.1.2 半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu) 6.1.3 本征半導(dǎo)體、空穴及其導(dǎo)電作用本征半導(dǎo)體、空穴及其導(dǎo)電作用 6.1.4 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 根據(jù)材料導(dǎo)電能力根據(jù)材料導(dǎo)電能力( (電阻率電阻率) )的不同，的不同，來劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。來劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。 典型的半導(dǎo)體典型的半導(dǎo)體材料材料有硅有硅(Si)

2、和鍺和鍺(Ge)以及以及砷化鎵砷化鎵(GaAs)等。等。導(dǎo)導(dǎo) 體：體： 電阻率電阻率 109 cm半導(dǎo)體：電阻率半導(dǎo)體：電阻率介于前兩者之間介于前兩者之間。 6.1.1 半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料 6.1.1 半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料 當(dāng)半導(dǎo)體受到光照時，導(dǎo)電能力大幅度增強(qiáng)，制成的光當(dāng)半導(dǎo)體受到光照時，導(dǎo)電能力大幅度增強(qiáng)，制成的光敏二極管可以用于光敏控制。敏二極管可以用于光敏控制。半導(dǎo)體半導(dǎo)體材料材料三大基本特性：三大基本特性：1.半導(dǎo)體的熱敏性半導(dǎo)體的熱敏性(temperature sensitive). 環(huán)境溫度升高時，半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力大幅度增環(huán)境溫度升高時，半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力大幅度增強(qiáng)，制成的熱敏電

3、阻可以用于溫度控制。強(qiáng)，制成的熱敏電阻可以用于溫度控制。T電導(dǎo)率電導(dǎo)率 s s 2.半導(dǎo)體的光敏性半導(dǎo)體的光敏性( light sensitive)IVmA半導(dǎo)體半導(dǎo)體T 1. 5光照度光照度 光照光照Doping impuritive) 6.1.1 半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料 要理解這些特性，就必須從半導(dǎo)體要理解這些特性，就必須從半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)談起。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力與的原子結(jié)構(gòu)談起。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力與價電子密切相關(guān)，所以為了突出價電子價電子密切相關(guān)，所以為了突出價電子的作用，我們采用下圖所示的簡化原子的作用，我們采用下圖所示的簡化原子結(jié)構(gòu)模型。結(jié)構(gòu)模型。 6.1.2 半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的共

4、價鍵結(jié)構(gòu)硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)簡化模型及晶體結(jié)構(gòu)硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)簡化模型及晶體結(jié)構(gòu)本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)為半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)為每個原子每個原子都處在正四面體的中心，都處在正四面體的中心，而四個其它原子位于四而四個其它原子位于四面體的頂點(diǎn)。面體的頂點(diǎn)。完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。稱為本征半完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。稱為本征半導(dǎo)體。導(dǎo)體。純度純度 6個個9(99.9999 %) 在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點(diǎn)陣，每個在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點(diǎn)陣，每個原子與其相臨的原子之間形成共價鍵，共用一對價電子。原子與其相臨的原子之間形成共價鍵，共用一對價電子。半導(dǎo)

5、體的共價鍵結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)(coovalent bond) 共價鍵結(jié)構(gòu)共價鍵結(jié)構(gòu)硅單晶材料硅單晶材料+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4 純凈的單晶半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。在本征硅和鍺的純凈的單晶半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。在本征硅和鍺的單晶中，原子按一定間隔排列成有規(guī)律的空間點(diǎn)陣單晶中，原子按一定間隔排列成有規(guī)律的空間點(diǎn)陣(稱為稱為晶格晶格)。由于原子間相距很近，價電子不僅受到自身原子。由于原子間相距很近，價電子不僅受到自身原子核的約束，還要受到相鄰原子核的吸引，使得每個價電子核的約束，還要受到相鄰原子核的吸引，使得每個價電子為相鄰原子所共有，從而形成共價鍵。這樣四

6、個價電子與為相鄰原子所共有，從而形成共價鍵。這樣四個價電子與相鄰的四個原子中的價電子分別組成四對共價鍵，依靠共相鄰的四個原子中的價電子分別組成四對共價鍵，依靠共價鍵使晶體中的原子緊密地結(jié)合在一起。上圖是單晶硅或價鍵使晶體中的原子緊密地結(jié)合在一起。上圖是單晶硅或鍺的共價鍵結(jié)構(gòu)平面示意圖。共價鍵中的電子，由于受到鍺的共價鍵結(jié)構(gòu)平面示意圖。共價鍵中的電子，由于受到其原子核的吸引，是不能在晶體中自由移動的，所以是束其原子核的吸引，是不能在晶體中自由移動的，所以是束縛電子，不能參與導(dǎo)電。縛電子，不能參與導(dǎo)電。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理在絕對在絕對0度度(T =0K)和沒有外界激發(fā)時和沒有外

7、界激發(fā)時, ,價電子完全被共價價電子完全被共價鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒有可以運(yùn)動的帶電粒子鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒有可以運(yùn)動的帶電粒子(即載流即載流子子) , 它的導(dǎo)電能力為它的導(dǎo)電能力為0，相當(dāng)于絕緣體。，相當(dāng)于絕緣體。在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價電子獲得足夠的能量而在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價電子獲得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為脫離共價鍵的束縛，成為自由電子自由電子，同時共價鍵上留下一個，同時共價鍵上留下一個空位，稱為空位，稱為空穴空穴。本征半導(dǎo)體中的載流子：本征半導(dǎo)體中的載流子：free electron)空穴空穴(mobile hole)+4+4+4+4空穴空穴自由電子自由電

8、子 6.1.3 本征半導(dǎo)體、空穴及其導(dǎo)電作用本征半導(dǎo)體、空穴及其導(dǎo)電作用本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。晶體形態(tài)?？昭昭ü矁r鍵中的空位共價鍵中的空位。電子空穴對電子空穴對由熱激發(fā)而由熱激發(fā)而產(chǎn)生的自由電子和空穴對。產(chǎn)生的自由電子和空穴對?？昭ǖ囊苿涌昭ǖ囊苿涌昭ǖ倪\(yùn)動空穴的運(yùn)動是靠相鄰共價鍵中的價電子是靠相鄰共價鍵中的價電子依次填依次填充充空穴來實(shí)現(xiàn)的?？昭▉韺?shí)現(xiàn)的。由于隨機(jī)熱振動致使共價鍵被打破而產(chǎn)生由于隨機(jī)熱振動致使共價鍵被打破而產(chǎn)生空穴電子對空穴電子對 6.1.4 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中在本征半

9、導(dǎo)體中有選擇地?fù)饺肷倭科渌赜羞x擇地?fù)饺肷倭科渌?，可使半?dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化, ,這些少量元素這些少量元素統(tǒng)稱為雜質(zhì)。摻入雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為統(tǒng)稱為雜質(zhì)。摻入雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體。根據(jù)摻入的雜質(zhì)不同，有根據(jù)摻入的雜質(zhì)不同，有N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體和和P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體兩種。兩種。摻入的雜質(zhì)主要是三價或五價元素。摻入摻入的雜質(zhì)主要是三價或五價元素。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體。一般采用一般采用高高溫?cái)U(kuò)散工藝溫?cái)U(kuò)散工藝進(jìn)行摻雜進(jìn)行摻雜. N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體摻入五價雜質(zhì)元素（如磷）的摻入五價雜質(zhì)元素（如磷）的半導(dǎo)

10、體。半導(dǎo)體。 P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體摻入三價雜質(zhì)元素（如硼）的摻入三價雜質(zhì)元素（如硼）的半導(dǎo)體。半導(dǎo)體。Semiconductors )在硅或鍺晶體中摻入少量的五在硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷（或銻），晶體點(diǎn)陣中的價元素磷（或銻），晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，磷原某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，磷原子的最外層有五個價電子，其中四子的最外層有五個價電子，其中四個與相臨的半導(dǎo)體原子形成共價鍵，個與相臨的半導(dǎo)體原子形成共價鍵，必定多出一個電子，這個電子很容必定多出一個電子，這個電子很容易被激發(fā)而成為自由電子，磷原子易被激發(fā)而成為自由電子，磷原子是不能移動的帶正電的離子。每個是不能移動的帶正電

11、的離子。每個磷原子給出一個電子，稱為磷原子給出一個電子，稱為施主雜施主雜質(zhì)質(zhì)(donor impurity)。本征本征硅或鍺硅或鍺 +少量磷少量磷 N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體多余電子多余電子在在N型半導(dǎo)體中型半導(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( 多子多子 )，它主要由雜，它主要由雜質(zhì)原子提供；質(zhì)原子提供；空穴是少數(shù)載流子空穴是少數(shù)載流子( 少子少子 ), , 由熱激發(fā)形成。由熱激發(fā)形成。提供自由電子的五價雜質(zhì)原子因帶正電荷而成為正離子，由提供自由電子的五價雜質(zhì)原子因帶正電荷而成為正離子，由于五價原子釋放電子，因此五價雜質(zhì)原子也稱為于五價原子釋放電子，因此五價雜質(zhì)原子也稱為施主雜質(zhì)施主雜質(zhì)

12、。施主雜質(zhì)施主雜質(zhì)自由電子自由電子2. P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價在硅或鍺晶體中摻入少量的三價元素，如硼（或銦），晶體點(diǎn)陣中元素，如硼（或銦），晶體點(diǎn)陣中的某些原子被雜質(zhì)取代。硼原子的的某些原子被雜質(zhì)取代。硼原子的最外層有三個價電子最外層有三個價電子, 與相臨的硅與相臨的硅或鍺原子形成共價鍵時或鍺原子形成共價鍵時, 產(chǎn)生一個產(chǎn)生一個空穴空穴, 這個空穴可能吸引束縛電子這個空穴可能吸引束縛電子來填補(bǔ)。來填補(bǔ)。 使得硼原子成為不能移使得硼原子成為不能移動的帶負(fù)電的離子。由于硼原子接動的帶負(fù)電的離子。由于硼原子接受電子，所以稱為受電子，所以稱為受主雜質(zhì)受主雜質(zhì)(acceptor

13、impurity) 。本征硅或鍺本征硅或鍺 +少量硼少量硼 P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體空穴空穴空穴是多數(shù)載流子空穴是多數(shù)載流子它主要由摻雜形成；它主要由摻雜形成；自由電子是少數(shù)載流子自由電子是少數(shù)載流子， 由熱激發(fā)形成。由熱激發(fā)形成。受主雜質(zhì)受主雜質(zhì)雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法半導(dǎo)體半導(dǎo)體半導(dǎo)體半導(dǎo)體3、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 在以上兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體中，盡管摻入的在以上兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體中，盡管摻入的雜質(zhì)濃度很小，但通常由雜質(zhì)原子提供的載流雜質(zhì)濃度很小，但通常由雜質(zhì)原子提供的載流子數(shù)卻遠(yuǎn)大于本征載流子數(shù)。子數(shù)卻遠(yuǎn)大于本征載流子數(shù)。 雜質(zhì)半導(dǎo)體中的少子濃度，因摻雜不同，

14、雜質(zhì)半導(dǎo)體中的少子濃度，因摻雜不同，會隨多子濃度的變化而變化。在熱平衡下，兩會隨多子濃度的變化而變化。在熱平衡下，兩者之間有如下關(guān)系：多子濃度值與少子濃度值者之間有如下關(guān)系：多子濃度值與少子濃度值的乘積恒等于本征載流子濃度值的乘積恒等于本征載流子濃度值ni的平方。用的平方。用 ND表示施主原子的濃度，表示施主原子的濃度， NA表示受主原子的表示受主原子的濃度；即對濃度；即對N型半導(dǎo)體，多子型半導(dǎo)體，多子nn與少子與少子pn有有AipipippDinininnNnpnnnnpNnnnpnpn222222對P型半導(dǎo)體，多子pp與少子np有 (12a) (12b)(13a) (13b) 由以上分析可

15、知，本征半導(dǎo)體通過由以上分析可知，本征半導(dǎo)體通過摻雜，可以大大改變半導(dǎo)體內(nèi)載流子的摻雜，可以大大改變半導(dǎo)體內(nèi)載流子的濃度，并使一種載流子多，而另一種載濃度，并使一種載流子多，而另一種載流子少。對于多子，通過控制摻雜可嚴(yán)流子少。對于多子，通過控制摻雜可嚴(yán)格控制其濃度，而溫度變化對其影響很格控制其濃度，而溫度變化對其影響很小；對于少子，主要由本征激發(fā)決定，小；對于少子，主要由本征激發(fā)決定，因摻雜使其濃度大大減小，但溫度變化因摻雜使其濃度大大減小，但溫度變化時，由于時，由于ni的變化，會使少子濃度有明的變化，會使少子濃度有明顯變化。顯變化。 4. 雜質(zhì)對半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響雜質(zhì)對半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響 6

16、.1.4 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 摻入雜質(zhì)對本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大的影摻入雜質(zhì)對本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大的影響，一些典型的數(shù)據(jù)如下響，一些典型的數(shù)據(jù)如下: : T=300 K室溫下室溫下,本征硅的電子和空穴濃度本征硅的電子和空穴濃度: n = p =1.41010/cm31 本征硅的原子濃度本征硅的原子濃度:3以上三個濃度基本上依次相差約以上三個濃度基本上依次相差約106/cm3 。 2摻雜后摻雜后 N 型半導(dǎo)體中的自由電子濃度型半導(dǎo)體中的自由電子濃度: n=51016/cm3 4.961022/cm3 本征半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)體 本節(jié)中的有關(guān)概念本節(jié)中的有關(guān)概念 自由電子、

17、空穴自由電子、空穴 N N型半導(dǎo)體、型半導(dǎo)體、P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 多數(shù)載流子、少數(shù)載流子多數(shù)載流子、少數(shù)載流子 施主雜質(zhì)、受主雜質(zhì)施主雜質(zhì)、受主雜質(zhì)6.2 PN結(jié)的形成及特性結(jié)的形成及特性 6.2.2 PN結(jié)的形成結(jié)的形成 6.2.3 PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?6.2.4 PN結(jié)的反向擊穿結(jié)的反向擊穿 6.2.5 PN結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng) 6.2.1 載流子的漂移與擴(kuò)散載流子的漂移與擴(kuò)散 6.2.1 載流子的漂移與擴(kuò)散載流子的漂移與擴(kuò)散漂移運(yùn)動漂移運(yùn)動和和漂移電流漂移電流： 由電場作用引起的載流子的運(yùn)動稱為由電場作用引起的載流子的運(yùn)動稱為漂移運(yùn)動漂移運(yùn)動。在電場作用下，半導(dǎo)體中

18、的載流子作定向漂移運(yùn)動在電場作用下，半導(dǎo)體中的載流子作定向漂移運(yùn)動形成的電流，稱為形成的電流，稱為漂移電流漂移電流。它類似于金屬導(dǎo)體中。它類似于金屬導(dǎo)體中的傳導(dǎo)電流。的傳導(dǎo)電流。擴(kuò)散運(yùn)動擴(kuò)散運(yùn)動和和擴(kuò)散電流擴(kuò)散電流： 在半導(dǎo)體中，因某種原因使載流子的濃度分布不在半導(dǎo)體中，因某種原因使載流子的濃度分布不均勻形成濃度差時，載流子會從濃度大的地方向濃均勻形成濃度差時，載流子會從濃度大的地方向濃度小的地方作度小的地方作擴(kuò)散運(yùn)動擴(kuò)散運(yùn)動，從而形成，從而形成擴(kuò)散電流擴(kuò)散電流。 半導(dǎo)體中有兩種載流子半導(dǎo)體中有兩種載流子電子和空電子和空穴，當(dāng)外加電場時，電子逆電場方向作定穴，當(dāng)外加電場時，電子逆電場方向作定向

19、運(yùn)動，形成電子電流向運(yùn)動，形成電子電流In ，而空穴順電場，而空穴順電場方向作定向運(yùn)動，形成空穴電流方向作定向運(yùn)動，形成空穴電流Ip 。雖然。雖然它們運(yùn)動的方向相反，但是電子帶負(fù)電，它們運(yùn)動的方向相反，但是電子帶負(fù)電，其電流方向與運(yùn)動方向相反，所以其電流方向與運(yùn)動方向相反，所以In和和Ip的的方向是一致的，均為空穴流動的方向。因方向是一致的，均為空穴流動的方向。因此，半導(dǎo)體中的總電流為兩者之和，即此，半導(dǎo)體中的總電流為兩者之和，即 I=In+Ip 漂移電流的大小將由半導(dǎo)體中載流子漂移電流的大小將由半導(dǎo)體中載流子濃度、遷移速度及外加電場的強(qiáng)度等因素濃度、遷移速度及外加電場的強(qiáng)度等因素決定。決定。

20、 6.2.2 PN結(jié)的形成結(jié)的形成 通過摻雜工藝，把本征硅通過摻雜工藝，把本征硅(或鍺或鍺)片片的一邊做成的一邊做成P型半導(dǎo)體，另一邊做成型半導(dǎo)體，另一邊做成N型型半導(dǎo)體，這樣在它們的半導(dǎo)體，這樣在它們的交界面處會形成交界面處會形成一個很薄的特殊物理層一個很薄的特殊物理層，稱為，稱為PN結(jié)結(jié)。PN結(jié)是構(gòu)造半導(dǎo)體器件的基本單元。其結(jié)是構(gòu)造半導(dǎo)體器件的基本單元。其中，最簡單的晶體二極管就是由中，最簡單的晶體二極管就是由PN結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)成的。因此，討論成的。因此，討論P(yáng)N結(jié)的特性實(shí)際上就結(jié)的特性實(shí)際上就是討論晶體二極管的特性。是討論晶體二極管的特性。 6.2.2 PN結(jié)的形成結(jié)的形成 P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)

21、體和N型半導(dǎo)體有機(jī)地結(jié)合在一型半導(dǎo)體有機(jī)地結(jié)合在一起時，因?yàn)槠饡r，因?yàn)镻區(qū)一側(cè)空穴多，區(qū)一側(cè)空穴多，N區(qū)一側(cè)電子多，區(qū)一側(cè)電子多，所以在它們的界面處存在空穴和電子的濃度差。所以在它們的界面處存在空穴和電子的濃度差。于是于是P區(qū)中的空穴會向區(qū)中的空穴會向N區(qū)擴(kuò)散，并在區(qū)擴(kuò)散，并在N區(qū)被電區(qū)被電子復(fù)合。而子復(fù)合。而N區(qū)中的電子也會向區(qū)中的電子也會向P區(qū)擴(kuò)散，并區(qū)擴(kuò)散，并在在P區(qū)被空穴復(fù)合。這樣在區(qū)被空穴復(fù)合。這樣在P區(qū)和區(qū)和N區(qū)分別留下區(qū)分別留下了不能移動的受主負(fù)離子和施主正離子。上述了不能移動的受主負(fù)離子和施主正離子。上述過程如圖過程如圖32(a)所示。結(jié)果在界面的兩側(cè)形成所示。結(jié)果在界面的兩側(cè)

22、形成了由等量正、負(fù)離子組成的空間電荷區(qū)，如圖了由等量正、負(fù)離子組成的空間電荷區(qū)，如圖32(b)所示。所示。 6.2.2 PN結(jié)的形成結(jié)的形成P(a)NP(b)N空間電荷區(qū)內(nèi)電場UB 圖圖32 PN結(jié)的形成結(jié)的形成 6.2.2 PN結(jié)的形成結(jié)的形成 開始時，擴(kuò)散運(yùn)動占優(yōu)勢，隨著擴(kuò)散運(yùn)開始時，擴(kuò)散運(yùn)動占優(yōu)勢，隨著擴(kuò)散運(yùn)動的不斷進(jìn)行，界面兩側(cè)顯露出的正、負(fù)離子動的不斷進(jìn)行，界面兩側(cè)顯露出的正、負(fù)離子逐漸增多，空間電荷區(qū)增寬，使內(nèi)電場不斷增逐漸增多，空間電荷區(qū)增寬，使內(nèi)電場不斷增強(qiáng)，于是漂移運(yùn)動隨之增強(qiáng)，而擴(kuò)散運(yùn)動相對強(qiáng)，于是漂移運(yùn)動隨之增強(qiáng)，而擴(kuò)散運(yùn)動相對減弱。最后，因濃度差而產(chǎn)生的擴(kuò)散力被電場減弱

23、。最后，因濃度差而產(chǎn)生的擴(kuò)散力被電場力所抵消，使擴(kuò)散和漂移運(yùn)動達(dá)到動態(tài)平衡。力所抵消，使擴(kuò)散和漂移運(yùn)動達(dá)到動態(tài)平衡。這時，雖然擴(kuò)散和漂移仍在不斷進(jìn)行，但通過這時，雖然擴(kuò)散和漂移仍在不斷進(jìn)行，但通過界面的凈載流子數(shù)為零。平衡時，空間電荷區(qū)界面的凈載流子數(shù)為零。平衡時，空間電荷區(qū)的寬度一定，的寬度一定，UB也保持一定，如下圖所示。由也保持一定，如下圖所示。由于空間電荷區(qū)內(nèi)沒有載流子，所以空間電荷區(qū)于空間電荷區(qū)內(nèi)沒有載流子，所以空間電荷區(qū)也稱為耗盡區(qū)也稱為耗盡區(qū)(層層)。又因?yàn)榭臻g電荷區(qū)的內(nèi)電。又因?yàn)榭臻g電荷區(qū)的內(nèi)電場對擴(kuò)散有阻擋作用，好像壁壘一樣，所以又場對擴(kuò)散有阻擋作用，好像壁壘一樣，所以又稱它

24、為阻擋區(qū)或勢壘區(qū)。稱它為阻擋區(qū)或勢壘區(qū)。 在一塊本征半導(dǎo)體兩側(cè)通過擴(kuò)散不同的雜質(zhì)在一塊本征半導(dǎo)體兩側(cè)通過擴(kuò)散不同的雜質(zhì), ,分別形成分別形成N N型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和P P型半導(dǎo)體。此時將在型半導(dǎo)體。此時將在N N型半型半導(dǎo)體和導(dǎo)體和P P型半導(dǎo)體的結(jié)合面上形成如下物理過程型半導(dǎo)體的結(jié)合面上形成如下物理過程: :最后最后, ,多子的多子的擴(kuò)散擴(kuò)散和少子的和少子的漂移漂移達(dá)到達(dá)到動態(tài)平衡動態(tài)平衡。濃度差濃度差多子的擴(kuò)散運(yùn)動多子的擴(kuò)散運(yùn)動 雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū) 空間電荷區(qū)形成內(nèi)建電場空間電荷區(qū)形成內(nèi)建電場 內(nèi)電場促使少子漂移，阻止多內(nèi)電場促使少子漂移，阻止多子擴(kuò)散子擴(kuò)散空間

25、空間電荷區(qū)電荷區(qū)離子薄層形成的離子薄層形成的空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)稱為稱為PN結(jié)結(jié)也稱也稱耗盡層耗盡層對于對于P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)型半導(dǎo)體結(jié)合面，離子薄層形成的合面，離子薄層形成的空間電荷空間電荷區(qū)區(qū)稱為稱為PN結(jié)結(jié)。空間電荷區(qū)，由于缺少多子，所空間電荷區(qū)，由于缺少多子，所以也稱以也稱耗盡層耗盡層。 6.2.3 PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?當(dāng)外加電壓使當(dāng)外加電壓使PNPN結(jié)中結(jié)中P P區(qū)的電位高于區(qū)的電位高于N 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；反之稱為加；反之稱為加反向電壓反向電壓，簡稱，簡稱反偏反偏。 (1) PN(1) PN結(jié)加正向

26、電壓時結(jié)加正向電壓時 低電阻低電阻 大的正向擴(kuò)散電流大的正向擴(kuò)散電流 正向電壓使正向電壓使PN結(jié)內(nèi)結(jié)內(nèi)建電場減弱，空間電建電場減弱，空間電荷區(qū)變薄荷區(qū)變薄, , 產(chǎn)生較大產(chǎn)生較大的正向擴(kuò)散電流。的正向擴(kuò)散電流。擴(kuò)散擴(kuò)散 飄移，正向電流大飄移，正向電流大 6.2.3 PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?當(dāng)外加電壓使當(dāng)外加電壓使PNPN結(jié)中結(jié)中P P區(qū)的電位高于區(qū)的電位高于N 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；反之稱為加；反之稱為加反向電壓反向電壓，簡稱，簡稱反偏反偏。 (2) PN(2) PN結(jié)加反向電壓時結(jié)加反向電壓時 高電阻高電阻 很小的反向漂移電流很小的

27、反向漂移電流外加電場與外加電場與PN結(jié)內(nèi)建電場方向結(jié)內(nèi)建電場方向一致，使一致，使PN結(jié)空間電荷區(qū)變寬，結(jié)空間電荷區(qū)變寬，擴(kuò)散電流趨于零，只存在少數(shù)載擴(kuò)散電流趨于零，只存在少數(shù)載流子的漂移流子的漂移 ,形成形成反向飽和電流反向飽和電流其數(shù)值很小，一般為微安（其數(shù)值很小，一般為微安（ A）數(shù)量級。數(shù)量級。 PNPN結(jié)加正向電壓時，呈現(xiàn)低電阻，結(jié)加正向電壓時，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流；具有較大的正向擴(kuò)散電流； PNPN結(jié)加反向電壓時，呈現(xiàn)高電阻，結(jié)加反向電壓時，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流。具有很小的反向漂移電流。 由此可以得出結(jié)論：由此可以得出結(jié)論：PNPN結(jié)具有單結(jié)具有單向?qū)щ娦?/p>

28、。向?qū)щ娦浴?6.2.3 PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?(3) PN(3) PN結(jié)結(jié)V V- -I I 特性表達(dá)式特性表達(dá)式其中其中PNPN結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性)1e (/SDD TVIivI IS S 反向飽和電流反向飽和電流V VT T 溫度的電壓當(dāng)量溫度的電壓當(dāng)量且在常溫下（且在常溫下（T T=300K=300K）V026. 0 qkTVTmV 26 D PN結(jié)方程的討論結(jié)方程的討論在室溫下（在室溫下（T=300K），設(shè)），設(shè) VD = 100 mV, 而而 VT = 26 mV，55e4/TD eVV 1所以當(dāng)所以當(dāng) VD100 mV 時，時， PN結(jié)方程可以簡化為結(jié)方程可以簡

29、化為TDTD/S/SDe1)(eVVVVIII同樣當(dāng)同樣當(dāng) VD -100 mV 時，時， PN結(jié)方程可以簡化為結(jié)方程可以簡化為SDII1)(eSDTDVVIIVDIDIS例：已知室溫例：已知室溫(T=300K)下，硅下，硅PN結(jié)外加正偏結(jié)外加正偏VD為為0.7V,正向電流正向電流ID為為1mA,求反向飽和電流求反向飽和電流IS 。TDTD/S/SDe1)(eVVVVIII26mVTV27026. 07 . 01eIeImASS AeIS 92731088. 1101 6.2.4 PN結(jié)的反向擊穿結(jié)的反向擊穿 當(dāng)當(dāng)PNPN結(jié)的反向電壓增結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值時，反向電加到一定數(shù)值時，反向電

30、流突然快速增加，此現(xiàn)象流突然快速增加，此現(xiàn)象稱為稱為PNPN結(jié)的結(jié)的反向擊穿。反向擊穿。熱擊穿熱擊穿不可逆不可逆 雪崩擊穿雪崩擊穿 齊納擊穿齊納擊穿 電擊穿電擊穿可逆可逆 當(dāng)當(dāng)PN結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值時，反向電流突然結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值時，反向電流突然快速增加，此現(xiàn)象稱為快速增加，此現(xiàn)象稱為PN結(jié)的結(jié)的反向擊穿反向擊穿。 雪崩擊穿雪崩擊穿 齊納擊穿齊納擊穿反向擊穿反向擊穿當(dāng)當(dāng) VBR4V時稱為時稱為“齊納擊穿齊納擊穿” VBR6V時稱為時稱為“雪崩擊穿雪崩擊穿”VBR 反向擊穿電壓反向擊穿電壓(在在 VBR 附近附近 D DI 大幅度變化，而大幅度變化，而D DV 變化很小，具有穩(wěn)

31、壓特性。變化很小，具有穩(wěn)壓特性。利用利用PN結(jié)的結(jié)的反向擊穿特性反向擊穿特性可以制成可以制成“穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管”。V(V)I(mA)IDBRVVDO 6.2.4 PN結(jié)的反向擊穿結(jié)的反向擊穿 6.2.5 PN結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng)(1) (1) 擴(kuò)散電容擴(kuò)散電容CD擴(kuò)散電容示意圖擴(kuò)散電容示意圖 當(dāng)當(dāng)PN結(jié)處于正向偏置時，擴(kuò)結(jié)處于正向偏置時，擴(kuò)散運(yùn)動使多數(shù)載流子穿過散運(yùn)動使多數(shù)載流子穿過PN結(jié)，在結(jié)，在對方區(qū)域?qū)Ψ絽^(qū)域PN結(jié)附近有高于正常情況結(jié)附近有高于正常情況時的電荷累積。存儲電荷量的大小，時的電荷累積。存儲電荷量的大小，取決于取決于PN結(jié)上所加正向電壓值的大結(jié)上所加正向電壓值的大小。離

32、結(jié)越遠(yuǎn)，由于空穴與電子的小。離結(jié)越遠(yuǎn)，由于空穴與電子的復(fù)合，濃度將隨之減小。復(fù)合，濃度將隨之減小。 若外加正向電壓有一增量若外加正向電壓有一增量D DV，則相應(yīng)的空穴（電子）擴(kuò)散運(yùn)動在則相應(yīng)的空穴（電子）擴(kuò)散運(yùn)動在結(jié)的附近產(chǎn)生一電荷增量結(jié)的附近產(chǎn)生一電荷增量D DQ，二者，二者之比之比D DQ/D DV為擴(kuò)散電容為擴(kuò)散電容CD。PN結(jié)存在兩種電容效應(yīng)結(jié)存在兩種電容效應(yīng) 3.2.5 PN結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng) (2) (2) 勢壘電容勢壘電容C CB BEN勢壘區(qū)勢壘區(qū)勢壘區(qū)電荷隨外加反偏勢壘區(qū)電荷隨外加反偏vS增大而增大，結(jié)構(gòu)類似電容。增大而增大，結(jié)構(gòu)類似電容。6.3 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極

33、管 6.3.1 二極管的結(jié)構(gòu)二極管的結(jié)構(gòu) 6.3.2 二極管的伏安特性二極管的伏安特性 6.3.3 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)6.3.1 二極管的結(jié)構(gòu)二極管的結(jié)構(gòu) 在在PNPN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分有管。二極管按結(jié)構(gòu)分有點(diǎn)接觸型、面接觸型點(diǎn)接觸型、面接觸型兩大兩大類。類。(1) (1) 點(diǎn)接觸型二極管點(diǎn)接觸型二極管(a)(a)點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型 二極管的結(jié)構(gòu)示意圖二極管的結(jié)構(gòu)示意圖 PN PN結(jié)面積小，結(jié)結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。變頻等高頻電路。（a）面接觸型）面接觸型 （b）集成電路中的

34、平面型）集成電路中的平面型 （c）代表符號）代表符號 (2) (2) 面接觸型二極管面接觸型二極管 PN PN結(jié)面積大，用于結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。工頻大電流整流電路。(b)(b)面接觸型面接觸型 6.3.2 二極管的二極管的V-I 特性特性二極管的二極管的V-I 特性曲線可用下式表示特性曲線可用下式表示)1e (/SDD TVIiv鍺二極管鍺二極管2AP152AP15的的V V- -I I 特性特性硅二極管硅二極管2CP102CP10的的V V- -I I 特性特性 6.3.2 二極管的二極管的V-I 特性特性二極管的伏安特性曲線可用下式表示二極管的伏安特性曲線可用下式表示)(/S

35、DD1TVveIi 0 D/V 0.2 0.4 0.6 20 40 60 5 10 15 20 10 20 30 40 iD/ A iD/mA Vth VBR 鍺二極管鍺二極管2AP15的的V-I 特性特性正向特性正向特性反向特性反向特性反向擊穿特性反向擊穿特性 6.3.3 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)(1) (1) 最大整流電流最大整流電流I IF F指二極管長期工作時允許通過的最大平均正向電流指二極管長期工作時允許通過的最大平均正向電流(2) (2) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓V VBRBR指二極管反向擊穿時的電壓值指二極管反向擊穿時的電壓值;反向擊穿時二極管可反向擊穿時二極管可能過熱而

36、燒壞能過熱而燒壞,為確保二極管安全工作為確保二極管安全工作,器件手冊會給器件手冊會給出反向擊穿電壓出反向擊穿電壓VBR 的一半為反相最高工作電壓的一半為反相最高工作電壓.(3) (3) 反向電流反向電流I IR R指二極管未反向擊穿時反向工作電流指二極管未反向擊穿時反向工作電流,其值愈小其值愈小,則二極則二極管的單向?qū)щ娦杂霉艿膯蜗驅(qū)щ娦杂?與溫度有關(guān)與溫度有關(guān),溫度增加溫度增加,反向工作電反向工作電流會明顯增加流會明顯增加.(4) (4) 極間電容極間電容C Cd d（C CB B、 C CD D ）在高頻和作高頻開關(guān)使用時在高頻和作高頻開關(guān)使用時, , 必須考慮到的必須考慮到的極極間電

37、容間電容Cd 的影響的影響(5) (5) 反向恢復(fù)時間反向恢復(fù)時間T TRRRR由于結(jié)電容的影響由于結(jié)電容的影響, ,二極管外加電壓從正向?qū)ǘO管外加電壓從正向?qū)ǖ椒聪嘟刂箷r到反相截止時, ,其其反相電流從瞬間較大恢復(fù)到較反相電流從瞬間較大恢復(fù)到較小時的時間小時的時間.其大小影響二極管的工作頻率其大小影響二極管的工作頻率. 6.3.3 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)6.4 二極管的基本電路及其分析方法二極管的基本電路及其分析方法 6.4.1 簡單二極管電路的圖解分析方法簡單二極管電路的圖解分析方法 6.4.2 二極管電路的簡化模型分析方法二極管電路的簡化模型分析方法6.4.1 簡單二極管

38、電路的圖解分析方法簡單二極管電路的圖解分析方法 二極管是一種非線性器件，因而其電路一般要采二極管是一種非線性器件，因而其電路一般要采用非線性電路的分析方法，相對來說比較復(fù)雜，而圖用非線性電路的分析方法，相對來說比較復(fù)雜，而圖解分析法則較簡單，但前提條件是已知二極管的解分析法則較簡單，但前提條件是已知二極管的V V - -I I 特性曲線。特性曲線。例例3.4.1 電路如圖所示，已知二極管的電路如圖所示，已知二極管的V-I特性曲線、電源特性曲線、電源VDD和電阻和電阻R，求二極管兩端電壓，求二極管兩端電壓vD和流過二極管的電流和流過二極管的電流iD 。 解：由電路的解：由電路的KVLKVL方程，

39、可得方程，可得 RViDDDDv DDDD11VRRi v即即 是一條斜率為是一條斜率為- -1/R的直線，稱為的直線，稱為負(fù)載線負(fù)載線 Q的坐標(biāo)值（的坐標(biāo)值（VD，ID）即為所求。）即為所求。Q點(diǎn)稱為電路的點(diǎn)稱為電路的工作點(diǎn)工作點(diǎn)二極管模型分析二極管模型分析 6.4.2 二極管電路的簡化模型分析方法二極管電路的簡化模型分析方法)(/1DSD TVveIi 6.4.2 二極管電路的簡化模型分析方法二極管電路的簡化模型分析方法 一一. 理想開關(guān)模型理想開關(guān)模型特點(diǎn)：特點(diǎn)：vD 0時時, ,二極管導(dǎo)通二極管導(dǎo)通; ; VD 0.7V( (硅管硅管) )時時, ,二極管導(dǎo)通，二極管導(dǎo)通， VD0.7

40、V(硅管硅管)時時, ,二極管截止。二極管截止。特點(diǎn)：特點(diǎn)：VON硅二極管硅二極管VON = 0.7V鍺二極管鍺二極管VON = 0.3V二極管導(dǎo)通二極管導(dǎo)通(iD 0)時，時， vD= VONV = iDR + vD= iDR + VONiD= (V VON )/RiDvD+vDiD當(dāng)當(dāng) VD V th 時；時；VD= V th +iD rD ; rD為為Q點(diǎn)折線斜率的倒數(shù)。點(diǎn)折線斜率的倒數(shù)。V th是二極管的開啟電壓，是二極管的開啟電壓，硅二極管的硅二極管的Vth 約為約為0.5V 。特點(diǎn)：特點(diǎn)：DIDVD+DthrRVVI D V thrD理想二極管理想二極管模型模型QV thiDvD+

41、vDiDDiDvD+DthrRVVID 6.4.2 二極管電路的簡化模型分析方法二極管電路的簡化模型分析方法四、小信號模型四、小信號模型vs =0 時時, Q點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn) ，反映直流時的工作狀態(tài)。，反映直流時的工作狀態(tài)。)(11sDDDDvv VRRivs =Vmsin t 時（時（VmVT 。 （a）V-I特性特性 （b）電路模型）電路模型 6.4.2 二極管電路的簡化模型分析方法二極管電路的簡化模型分析方法2 2模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例（1 1）整流電路）整流電路（a）電路圖）電路圖 （b）vs和和vO的波形的波形+_u1+_u2 整整流流電電路路濾濾波波電

42、電路路穩(wěn)穩(wěn)壓壓電電路路+_u3+_u4+_uO（1 1）整流電路整流電路 整流電路的目的是把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)檎麟娐返哪康氖前呀涣麟妷恨D(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動的電壓直流脈動的電壓。常見。常見的整流電路有單相半波、全波、橋式整流等。的整流電路有單相半波、全波、橋式整流等。交流變直流交流變直流 整流整流直流變交流直流變交流 逆變逆變直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)框圖直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)框圖直流脈動電壓波形直流脈動電壓波形0tu11 1、半波整流電路、半波整流電路正半周時正半周時 u2 0 0，二極管，二極管導(dǎo)通。導(dǎo)通。忽略二極管正向壓降：忽略二極管正向壓降： u0= u2負(fù)半周時負(fù)半周時 u2 2 0 0，二極管，二極管截止截

43、止, ,輸出電流為輸出電流為0 0。 uO O = 0= 0+_u1+_u2 +_uO設(shè)電路輸入為正弦信號設(shè)電路輸入為正弦信號半波整流波形，半波整流波形，半波整流電路電路簡單，但半波整流電路電路簡單，但整流效率低。整流效率低。)V ( tUusin222直流分量直流分量+_u1+_u2 +_uO222045.02)(21UUtduUOO pppLOODRUII22UUDMAX2.全波整流電路全波整流電路D4D2D1D3橋堆內(nèi)部電路橋堆內(nèi)部電路橋堆典型封裝橋堆典型封裝D4D2D1D3全波整流電路全波整流電路帶輸入變壓器的全波整流電路帶輸入變壓器的全波整流電路簡化電路簡化電路輸入電壓為輸入電壓為正

44、半周正半周時，時，D1D3導(dǎo)通，導(dǎo)通， D2D4截止。截止。輸入電壓為輸入電壓為負(fù)半周負(fù)半周時，時，D2D4導(dǎo)通，導(dǎo)通， D1D3截止。截止。全波整流電路整流原理全波整流電路整流原理正半周正半周負(fù)半周負(fù)半周輸入電壓的正負(fù)半周都有輸入電壓的正負(fù)半周都有電流流過負(fù)載而且電流方電流流過負(fù)載而且電流方向一致（單向脈動）。向一致（單向脈動）。tUusin222tt輸出電壓輸出電壓 u0的直流分量：的直流分量：202212()2 2 0 9sin.oUUtdtUU負(fù)載平均電流為：負(fù)載平均電流為： 每個二極管中流過的電流是每個二極管中流過的電流是負(fù)載電流的一半。選擇整流二負(fù)載電流的一半。選擇整流二極管極管要

45、求最大整流電流滿足：要求最大整流電流滿足：oOMo122LUIIRooLUIRoI22mRWM2UUU2 2模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例（2 2）靜態(tài)工作情況分析）靜態(tài)工作情況分析V 0D VmA 1/DDD RVI理想模型理想模型（R=10k ） 當(dāng)當(dāng)VDD=10V 時，時，mA 93. 0/ )(DDDD RVVI恒壓模型恒壓模型V 7 . 0D V（硅二極管典型值）（硅二極管典型值）折線模型折線模型V 5 . 0th V（硅二極管典型值）（硅二極管典型值）mA 931. 0DthDDD rRVVI k 2 . 0Dr設(shè)設(shè)V 69. 0DDthD rIVV當(dāng)當(dāng)VDD=1V 時，時，

46、 （自看）（自看）（a）簡單二極管電路）簡單二極管電路 （b）習(xí)慣畫法）習(xí)慣畫法 三種模型的計(jì)算精度比較三種模型的計(jì)算精度比較V 0D VmA D1/RVimA D93. 0/ )(RVVIONmA 931. 0DthDDD rRVVIV DDthD69. 0rIVvVS正半周時正半周時D1、D3導(dǎo)通，導(dǎo)通， D2截止截止A、C被短路，被短路， VS 的的 正半周電壓全部加到正半周電壓全部加到B上。上。VS負(fù)半周時負(fù)半周時D1、D3截止，截止，D2導(dǎo)通導(dǎo)通B被短路，被短路， VS 的負(fù)半周的負(fù)半周電壓全部加到電壓全部加到A、C上。上。VS全周期加到全周期加到A、C上的平均電壓只有上的平均電壓只

47、有B的一半。的一半。所以所以D1D2D3VSABC例例2.解：運(yùn)用戴維寧定理解：運(yùn)用戴維寧定理D5V+3K ID10V3K D+ID2.5V1.5K mA D2 . 15 . 17 . 05 . 2 I例例3.D3V+120ID1.2V120 ID = 4.5833mA300D5V+200300ID2V200 ID=(3-1.2-0.7)/240 =4.5833mA解：運(yùn)用戴維寧定理解：運(yùn)用戴維寧定理4截止截止導(dǎo)通導(dǎo)通08t0t8sinV, E=4Viut如果考慮二極管導(dǎo)通電壓，則此時輸出電壓應(yīng)為如果考慮二極管導(dǎo)通電壓，則此時輸出電壓應(yīng)為4.7V。，導(dǎo)通導(dǎo)通， 利用二極管的單向?qū)щ娦裕喈?dāng)于一

48、個受外加電壓極利用二極管的單向?qū)щ娦?，相?dāng)于一個受外加電壓極性控制的開關(guān)。性控制的開關(guān)。（4） 二極管開關(guān)二極管開關(guān)電路電路半導(dǎo)體二極管開關(guān)特性半導(dǎo)體二極管開關(guān)特性二極管電路分析方法二極管電路分析方法 ：1）先將二極管從電路中斷開，分別求出其兩端的正向先將二極管從電路中斷開，分別求出其兩端的正向電壓；電壓；2）根據(jù)二極管的單向?qū)щ娦裕O管承受正向電壓則根據(jù)二極管的單向?qū)щ娦?，二極管承受正向電壓則 導(dǎo)通，反之則截止。若電路中存在兩只以上導(dǎo)通，反之則截止。若電路中存在兩只以上二極管二極管，則則正向電壓大的管子優(yōu)先導(dǎo)通正向電壓大的管子優(yōu)先導(dǎo)通。2 2模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例（4 4）開

49、關(guān)電路）開關(guān)電路電路如圖所示，求電路如圖所示，求AO的電壓值的電壓值解：解： 先斷開先斷開D，以，以O(shè)為基準(zhǔn)電位，為基準(zhǔn)電位， 即即O點(diǎn)為點(diǎn)為0V。 則接則接D陽極的電位為陽極的電位為- -6V，接陰，接陰極的電位為極的電位為- -12V。陽極電位高于陰極電位，陽極電位高于陰極電位，D接入時正向?qū)?。接入時正向?qū)?。所以，所以，AO的電壓值為的電壓值為- -6V。2 2模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例（5）低電壓穩(wěn)壓電路）低電壓穩(wěn)壓電路通過合理設(shè)置電路參數(shù)，利用普通通過合理設(shè)置電路參數(shù)，利用普通二極管的正向?qū)▔航堤匦?，可以二極管的正向?qū)▔航堤匦裕梢垣@得較好的穩(wěn)壓效果。獲得較好的穩(wěn)壓效

50、果。對普通硅管對普通硅管VD近似等于近似等于0.7伏；伏；VDD 變化在二極管上的壓降變化很小變化在二極管上的壓降變化很小2 2模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例（6 6）小信號工作情況分析）小信號工作情況分析圖示電路中，圖示電路中，VDD = 5V，R = 5k ，恒壓降模型的，恒壓降模型的VD=0.7V，vs = 0.1sin t V。（1）求輸出電壓）求輸出電壓vO的交流量和總量；（的交流量和總量；（2）繪出）繪出vO的波形。的波形。 直流通路、交流通路、靜態(tài)、動態(tài)等直流通路、交流通路、靜態(tài)、動態(tài)等概念，在放大電路的分析中非常重要。概念，在放大電路的分析中非常重要。I ID D=(V=

51、(VDDDD-V-VD D)/R=(5-0.7)/5=0.86mA)/R=(5-0.7)/5=0.86mAr rd d=V=VT T/I/ID D=26/0.860.03k =26/0.860.03k 6.5 特殊二極管特殊二極管 6.5.1 齊納二極管齊納二極管( (穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管) ) 6.5.2 變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管 6.5.3 肖特基二極管肖特基二極管 6.5.4 光電子器件光電子器件穩(wěn)壓穩(wěn)壓二極管二極管及其應(yīng)用及其應(yīng)用Z IDZVDZV6.5.1 齊納齊納二極管二極管1. 符號及穩(wěn)壓特性符號及穩(wěn)壓特性 利用二極管反向擊穿特性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時利用二極管反向擊穿特性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓