CH3二極管及其基本電路ppt課件

1、3.1 半導(dǎo)體的根本知識(shí)半導(dǎo)體的根本知識(shí)3.3 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管3.4 二極管根本電路及其分析方法二極管根本電路及其分析方法3.5 特殊二極管特殊二極管3.2 PN結(jié)的構(gòu)成及特性結(jié)的構(gòu)成及特性3.1 半導(dǎo)體的根本知識(shí)半導(dǎo)體的根本知識(shí) 3.1.1 半導(dǎo)體資料 3.1.2 半導(dǎo)體的共價(jià)鍵構(gòu)造 3.1.3 本征半導(dǎo)體 3.1.4 雜質(zhì)半導(dǎo)體 3.1.1 半導(dǎo)體資料半導(dǎo)體資料 根據(jù)物體導(dǎo)電才干根據(jù)物體導(dǎo)電才干( (電阻率電阻率) )的不同，來劃分的不同，來劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。典型的半導(dǎo)體有硅典型的半導(dǎo)體有硅SiSi和鍺和鍺GeGe以及砷化鎵以及砷化鎵GaAsGaAs

2、等。等。 3.1.2 半導(dǎo)體的共價(jià)鍵構(gòu)造半導(dǎo)體的共價(jià)鍵構(gòu)造硅和鍺的原子構(gòu)造簡(jiǎn)化模型及晶體構(gòu)造硅和鍺的原子構(gòu)造簡(jiǎn)化模型及晶體構(gòu)造3.1.3 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體共價(jià)健共價(jià)健 Si Si Si Si價(jià)電子價(jià)電子 絕對(duì)零度時(shí)，本征半導(dǎo)體的價(jià)電子被共價(jià)鍵束縛，無載流子，不導(dǎo)電，相當(dāng)于絕緣體。 Si Si Si Si價(jià)電子價(jià)電子空穴空穴自在電子自在電子本征激發(fā)本征激發(fā)-由于溫度升高，由于溫度升高，產(chǎn)生電子產(chǎn)生電子-空穴對(duì)的景象空穴對(duì)的景象復(fù)合復(fù)合-自在電子會(huì)被空穴吸引，填補(bǔ)回去而成對(duì)消逝。自在電子會(huì)被空穴吸引，填補(bǔ)回去而成對(duì)消逝。溫度一定時(shí)，電子空穴的數(shù)量是常數(shù)溫度一定時(shí)，電子空穴的數(shù)量是常數(shù)3.1.4

3、 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 Si Si Si Sip+多余多余電子電子磷原子磷原子在常溫下即可變?cè)诔叵录纯勺優(yōu)樽栽陔娮訛樽栽陔娮邮ヒ皇ヒ粋€(gè)電子個(gè)電子變?yōu)檎優(yōu)檎x子離子1.N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 N型半導(dǎo)體表示為：型半導(dǎo)體表示為： Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴2. P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體表示為：型半導(dǎo)體表示為： 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)概念自在電子、空穴自在電子、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. 本征激發(fā)、復(fù)合本征激發(fā)、復(fù)合3.2 PN3.2 PN結(jié)的構(gòu)

4、成及特性結(jié)的構(gòu)成及特性 3.2.2 PN結(jié)的構(gòu)成 3.2.3 PN結(jié)的單導(dǎo)游電性 3.2.4 PN結(jié)的反向擊穿 3.2.5 PN結(jié)的電容效應(yīng) 3.2.1 載流子的漂移與分散 3.2.1 載流子的漂移與分散載流子的漂移與分散漂移：漂移： 在電場(chǎng)作用引起載流子的定向運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)生在電場(chǎng)作用引起載流子的定向運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)生的電流稱為漂移電流。的電流稱為漂移電流。 電流方向?yàn)檎姾膳矂?dòng)的方向，大小與電場(chǎng)成正比。電流方向?yàn)檎姾膳矂?dòng)的方向，大小與電場(chǎng)成正比。分散：分散： 由載流子濃度差引起載流子的定向運(yùn)動(dòng)稱為分散運(yùn)動(dòng)。由載流子濃度差引起載流子的定向運(yùn)動(dòng)稱為分散運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)生的電流稱為分散電流。

5、產(chǎn)生的電流稱為分散電流。 電流的方向?yàn)橛蓾舛忍荻雀咧赶驖舛忍荻鹊停笮∨c濃電流的方向?yàn)橛蓾舛忍荻雀咧赶驖舛忍荻鹊?，大小與濃度梯度成正比。度梯度成正比。 3.2.2 PN結(jié)的構(gòu)成結(jié)的構(gòu)成多子的分散運(yùn)動(dòng)多子的分散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)濃度差濃度差 分散的結(jié)果使分散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬?？臻g電荷區(qū)變寬?？臻g電荷區(qū)也稱空間電荷區(qū)也稱 PN 結(jié)結(jié) +構(gòu)成空間電荷區(qū)構(gòu)成空間電荷區(qū) 對(duì)于對(duì)于P P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N N型半導(dǎo)體結(jié)合面，離型半導(dǎo)體結(jié)合面，離子薄層構(gòu)成的空間電荷區(qū)稱為子薄層構(gòu)成的空間電荷區(qū)稱為PNPN結(jié)。結(jié)。 在空間電荷區(qū)，由于短少多子，所以也在空間電荷區(qū)，由于短少多

6、子，所以也稱耗盡層，或阻撓層阻止分散運(yùn)動(dòng)等。稱耗盡層，或阻撓層阻止分散運(yùn)動(dòng)等。 PN 結(jié)變窄結(jié)變窄 P接正、接正、N接負(fù)接負(fù) 外電場(chǎng)外電場(chǎng)IF內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)PN+ 內(nèi)電場(chǎng)被加內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，少子的漂強(qiáng)，少子的漂移加強(qiáng)，由于移加強(qiáng)，由于少子數(shù)量很少，少子數(shù)量很少，構(gòu)成很小的反構(gòu)成很小的反向電流。向電流。IR+ PN PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向分散電流；簡(jiǎn)稱正偏。大的正向分散電流；簡(jiǎn)稱正偏。 PN PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流；簡(jiǎn)稱反偏。小的反向漂移電流；簡(jiǎn)稱反偏。 由此可以得出結(jié)論：由此

7、可以得出結(jié)論： PN PN結(jié)具有單導(dǎo)游電性。結(jié)具有單導(dǎo)游電性。 3.2.4 PN結(jié)的反向擊穿結(jié)的反向擊穿 當(dāng)當(dāng)PNPN結(jié)的反向電壓添加結(jié)的反向電壓添加到一定數(shù)值時(shí)，反向電流忽到一定數(shù)值時(shí)，反向電流忽然快速添加，此景象稱為然快速添加，此景象稱為PNPN結(jié)的反向擊穿。結(jié)的反向擊穿。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 3.2.5 PN結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng)(1) (1) 分散電容分散電容CDCD (2) (2) 勢(shì)壘電容勢(shì)壘電容CBCB3.3 二極管二極管 3.3.1 二極管的構(gòu)造 3.3.2 二極管的伏安特性 3.3.3 二極管的主要參數(shù)3.3.1

8、 半導(dǎo)體二極管的構(gòu)造半導(dǎo)體二極管的構(gòu)造 在在PNPN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。二極管按構(gòu)造分有點(diǎn)接觸型、面接觸型兩大管。二極管按構(gòu)造分有點(diǎn)接觸型、面接觸型兩大類。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 二極管的構(gòu)造表示圖二極管的構(gòu)造表示圖 PN PN結(jié)面積結(jié)面積小，結(jié)電容小，小，結(jié)電容小，用于檢波和變用于檢波和變頻等高頻電路。頻等高頻電路。a面接觸型面接觸型 b集成電路中的平面型集成電路中的平面型(2) (2) 面接觸型二極管面接觸型二極管 PN PN結(jié)面積大，結(jié)面積大，用于工頻大電流用于工頻大電流整流電路。整

9、流電路。(b)(b)面接觸型面接觸型電路電路符號(hào)符號(hào) 3.3.2 二極管的伏安特性二極管的伏安特性1.1.二極管的伏安特性公式表示二極管的伏安特性公式表示)1e (/SDD TVIiv硅二極管的硅二極管的V-I V-I 特性特性VT-與溫度有關(guān)的常與溫度有關(guān)的常數(shù)。數(shù)。Is -反向飽和電流反向飽和電流vD 0 時(shí)，時(shí)，1e/ |DTVv|-TVIi/SDDev正偏時(shí)成指數(shù)函數(shù)正偏時(shí)成指數(shù)函數(shù)vD Vth, 那么那么D導(dǎo)通，可用理想模型、導(dǎo)通，可用理想模型、恒壓模型或折線模型替代二極管；恒壓模型或折線模型替代二極管；3) 假設(shè)假設(shè)VDO0,導(dǎo)通，導(dǎo)通，vD=0 , vs0 , D截止，截止，iD

10、=02 2靜態(tài)任務(wù)情況分析靜態(tài)任務(wù)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(shí)，時(shí)，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 rIVVa簡(jiǎn)單二極管電路簡(jiǎn)單二極管電路 b習(xí)慣畫法習(xí)慣畫法 例例2： 取取 B 點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開二極管，分析二極管陽極二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。和陰極的電位。D6V12V3kB

11、AVAB+例例2:mA43122D IBD16V12V3kAD2VAB+如何判別二極管在電路中是導(dǎo)通的還是截止的如何判別二極管在電路中是導(dǎo)通的還是截止的u先假設(shè)二極管兩端斷開，確定二極管兩端的電先假設(shè)二極管兩端斷開，確定二極管兩端的電位差；位差；u假設(shè)電路出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上二極管，應(yīng)先判別假設(shè)電路出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上二極管，應(yīng)先判別接受正向電壓較大的管子優(yōu)先導(dǎo)通，再按照上述接受正向電壓較大的管子優(yōu)先導(dǎo)通，再按照上述方法判別其他的管子能否導(dǎo)通。方法判別其他的管子能否導(dǎo)通。u根據(jù)二極管兩端加的是正電壓還是反電壓斷定二根據(jù)二極管兩端加的是正電壓還是反電壓斷定二極管能否導(dǎo)通，假設(shè)為正電壓且大于閾值電壓，

12、極管能否導(dǎo)通，假設(shè)為正電壓且大于閾值電壓，那么管子導(dǎo)通，否那么截止；那么管子導(dǎo)通，否那么截止；V sin18itu t 3.5 特殊二極管特殊二極管VZIZIZM VZ IZ穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時(shí)任穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時(shí)任務(wù)在反向電擊穿形狀。務(wù)在反向電擊穿形狀。_+VIO 3.5.1 齊納二極管(穩(wěn)壓二極管)3. 主要參數(shù)主要參數(shù)(1) 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓VZ 穩(wěn)壓管正常任務(wù)穩(wěn)壓管正常任務(wù)(反向擊穿反向擊穿)時(shí)管子兩端的電壓。時(shí)管子兩端的電壓。ZZ ZIVr(3) 穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流 IZ 、最大穩(wěn)定電流、最大穩(wěn)定電流 IZM4. 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路正常穩(wěn)壓時(shí)正常穩(wěn)壓時(shí) VO =VZ限流電阻限流電阻R的計(jì)算：的

13、計(jì)算：IR = IZ+ ILIR= (VI-VZ) / RIo = Vz/RLIzmin Iz Izmax(VI-Vz)/(Izmax+ IL )RmaxV sin12itut 3.5.2 變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管a符號(hào)符號(hào) b結(jié)電容與電壓的關(guān)系縱坐標(biāo)為對(duì)數(shù)刻度結(jié)電容與電壓的關(guān)系縱坐標(biāo)為對(duì)數(shù)刻度 特點(diǎn)：任務(wù)在反偏形狀，電容與反向電壓成正比。特點(diǎn)：任務(wù)在反偏形狀，電容與反向電壓成正比。3.5.3 肖特基二極管肖特基二極管a符號(hào)符號(hào) b正向正向V-I特性特性特點(diǎn)：電容小、任務(wù)速度快、門檻電壓低，常用作開關(guān)管特點(diǎn)：電容小、任務(wù)速度快、門檻電壓低，常用作開關(guān)管3.5.4 光電子器件光電子器件1. 光電二極

14、管光電二極管 a符號(hào)符號(hào) b電路模型電路模型 c特性曲線特性曲線 特點(diǎn)：任務(wù)在反偏形狀，反向電流與光的照度成正比。特點(diǎn)：任務(wù)在反偏形狀，反向電流與光的照度成正比。2. 發(fā)光二極管發(fā)光二極管符號(hào)符號(hào)光電傳輸系統(tǒng)光電傳輸系統(tǒng) 特點(diǎn)：正導(dǎo)游通時(shí)能發(fā)光，為可見光。特點(diǎn)：正導(dǎo)游通時(shí)能發(fā)光，為可見光。3. 激光二極管激光二極管a物理構(gòu)造物理構(gòu)造 b符號(hào)符號(hào) end特點(diǎn)：正導(dǎo)游通時(shí)能發(fā)光，不是可見光，而是紅外線。特點(diǎn)：正導(dǎo)游通時(shí)能發(fā)光，不是可見光，而是紅外線。第三章小結(jié)第三章小結(jié)半導(dǎo)體在本征激發(fā)后具有導(dǎo)電性能，載流子濃度半導(dǎo)體在本征激發(fā)后具有導(dǎo)電性能，載流子濃度與溫度有關(guān)；與溫度有關(guān)；P P型半導(dǎo)體中多子為

15、空穴，少子為電子；型半導(dǎo)體中多子為空穴，少子為電子； N N型半導(dǎo)型半導(dǎo)體中多子為電子，少子為空穴；體中多子為電子，少子為空穴；PNPN結(jié)具有單相導(dǎo)電性；結(jié)具有單相導(dǎo)電性；正向偏置時(shí)：正向偏置時(shí)：管壓降為管壓降為0 0，電阻也為，電阻也為0 0。反向偏置時(shí)：反向偏置時(shí)：電流為電流為0 0，電阻為，電阻為。當(dāng)當(dāng)iD1mAiD1mA時(shí)，時(shí)， vD=0.7VvD=0.7V硅硅vD=0.2VvD=0.2V鍺鍺20015 . 07 . 0mAVViVVrDthDDDDDthDiriVv2005 . 0第三章習(xí)題常見類型第三章習(xí)題常見類型半導(dǎo)體根底知識(shí)正確的判別；半導(dǎo)體根底知識(shí)正確的判別；電子電路中二極管、穩(wěn)壓管任務(wù)形狀的判別；電子電路中二極管、穩(wěn)壓管任務(wù)形狀的判別；知電子電路的輸入電壓求輸出