電子電路模擬電路講義課件

1、第一章 半導(dǎo)體器件概述 1.1 PN結(jié)及二極管 1.2 半導(dǎo)體三極管 1.3 半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管 1.4 集成運(yùn)算放大器9/25/202219/24/202211.1 PN結(jié)及二極管1.1.1 半導(dǎo)體及PN結(jié)1.1.2 二極管的基本特性1.1.3 二極管的主要參數(shù)及電路模型1.1.4 特殊二極管 根據(jù)物體導(dǎo)電能力(電阻率)的不同，來(lái)劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。 半導(dǎo)體的電阻率為10-3109 cm。典型的半導(dǎo)體有硅Si和鍺Ge以及砷化鎵GaAs等。特點(diǎn):導(dǎo)電能力可控(受控于光、熱、雜質(zhì)等)9/25/202221.1 PN結(jié)及二極管1.1.1 半導(dǎo)體及PN結(jié) 根據(jù)1.1.1 半導(dǎo)體及PN結(jié) (1)本征

2、半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)(2)電子空穴對(duì) (3)空穴的移動(dòng) 本征半導(dǎo)體化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體。制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純度要達(dá)到99.9999999%，常稱為“九個(gè)9”。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。1.本征半導(dǎo)體9/25/202231.1.1 半導(dǎo)體及PN結(jié) (1)本征半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)(2 (1）本征半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu) 硅和鍺是四價(jià)元素，在原子最外層軌道上的四個(gè)電子稱為價(jià)電子。它們分別與周圍的四個(gè)原子的價(jià)電子形成共價(jià)鍵。共價(jià)鍵中的價(jià)電子為這些原子所共有，并為它們所束縛，在空間形成排列有序的晶體。這種結(jié)構(gòu)的立體和平面示意圖見圖01.01。 圖01.01 硅原子空間排列及共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)平面示意圖 (a)

3、 硅晶體的空間排列 (b) 共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)平面示意圖(c)9/25/20224 (1）本征半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu) 硅和鍺是四價(jià)元素 （2）電子空穴對(duì) 當(dāng)導(dǎo)體處于熱力學(xué)溫度0K時(shí)，導(dǎo)體中沒有自由電子。當(dāng)溫度升高或受到光的照射時(shí)，價(jià)電子能量增高，有的價(jià)電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導(dǎo)電，成為自由電子。 自由電子產(chǎn)生的同時(shí)，在其原來(lái)的共價(jià)鍵中就出現(xiàn)了一個(gè)空位，原子的電中性被破壞，呈現(xiàn)出正電性，其正電量與電子的負(fù)電量相等，人們常稱呈現(xiàn)正電性的這個(gè)空位為空穴。 這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)，也稱熱激發(fā)。9/25/20225 （2）電子空穴對(duì) 當(dāng)導(dǎo)體處于熱力學(xué)溫度0K時(shí)，導(dǎo)體 可見因熱激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時(shí)成

4、對(duì)出現(xiàn)的，稱為電子空穴對(duì)。游離的部分自由電子也可能回到空穴中去，稱為復(fù)合，如圖01.02所示。 本征激發(fā)和復(fù)合在一定溫度下會(huì)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。 圖01.02 本征激發(fā)和復(fù)合的過(guò)程（動(dòng)畫1-1）9/25/20226 可見因熱激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時(shí)成對(duì) (3) 空穴的移動(dòng) 自由電子的定向運(yùn)動(dòng)形成了電子電流，空穴的定向運(yùn)動(dòng)也可形成空穴電流，它們的方向相反。只不過(guò)空穴的運(yùn)動(dòng)是靠相鄰共價(jià)鍵中的價(jià)電子依次充填空穴來(lái)實(shí)現(xiàn)的。見圖01.03的動(dòng)畫演示。（動(dòng)畫1-2）圖01.03 空穴在晶格中的移動(dòng)9/25/20227 (3) 空穴的移動(dòng) 自由電子的定向運(yùn)動(dòng)形成了電子 2. 雜質(zhì)半導(dǎo)體(1) N型半導(dǎo)體(

5、2) P型半導(dǎo)體(3) 雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響 在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質(zhì)主要是三價(jià)或五價(jià)元素。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。9/25/20228 2. 雜質(zhì)半導(dǎo)體(1) N型半導(dǎo)體 在本征 (1）N型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)雜質(zhì)元素，例如磷，可形成 N型半導(dǎo)體,也稱電子型半導(dǎo)體。 因五價(jià)雜質(zhì)原子中只有四個(gè)價(jià)電子能與周圍四個(gè)半導(dǎo)體原子中的價(jià)電子形成共價(jià)鍵，而多余的一個(gè)價(jià)電子因無(wú)共價(jià)鍵束縛而很容易形成自由電子。 在N型半導(dǎo)體中自由電子濃度大于空穴濃度，稱為多數(shù)載流子,它主要由雜質(zhì)原子提供；空穴稱為少數(shù)載流子, 由熱激發(fā)形成。

6、提供自由電子的五價(jià)雜質(zhì)原子因帶正電荷而成為正離子，因此五價(jià)雜質(zhì)原子也稱為施主雜質(zhì)。 圖01.04 N型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖9/25/20229 (1）N型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)雜(2) P型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素，如硼、鎵、銦等形成了P型半導(dǎo)體，也稱為空穴型半導(dǎo)體。 因原子在與硅原子形成共價(jià)鍵時(shí)，缺少一個(gè)價(jià)電子而在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空穴。 P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，主要由摻雜形成； 電子是少數(shù)載流子，由熱激發(fā)形成。 空穴很容易俘獲電子，使雜質(zhì)原子成為負(fù)離子。三價(jià)雜質(zhì) 因而也稱為受主雜質(zhì)。 圖01.05 P型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖9/25/202210(2) P型半導(dǎo)體 在本征

7、半導(dǎo)體中摻入三價(jià)(3) 雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響 摻入雜 質(zhì)對(duì)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: T=300 K室溫下,本征硅的電子和空穴濃度: n = p =1.41010/cm31 本征硅的原子濃度: 4.961022/cm3 3以上三個(gè)濃度基本上依次相差106/cm3 。 2摻雜后 N 型半導(dǎo)體中的自由電子濃度: n=51016/cm39/25/202211(3) 雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響 摻入雜 3. PN結(jié)(1) PN結(jié)的形成(2) PN結(jié)的單向?qū)щ娦?3) PN結(jié)的伏安特性(4) PN結(jié)的電容效應(yīng)9/25/2022123. PN結(jié)(1) PN結(jié)的形成(2) PN結(jié)

8、的單向多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)濃度差P 型半導(dǎo)體N 型半導(dǎo)體 內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。 擴(kuò)散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬?？臻g電荷區(qū)也稱 PN 結(jié) 擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。+形成空間電荷區(qū)(1) PN結(jié)的形成9/25/202213多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)濃度差P 型半導(dǎo)體N 型半 在一塊本征半導(dǎo)體在兩側(cè)通過(guò)擴(kuò)散不同的雜質(zhì),分別形成N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。此時(shí)將在N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體的結(jié)合面上形成如下物理過(guò)程: 因濃度差 多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)由雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū) 空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng) 內(nèi)電場(chǎng)促使少子漂移 內(nèi)電場(chǎng)

9、阻止多子擴(kuò)散 9/25/202214 在一塊本征半導(dǎo)體在兩側(cè)通過(guò)擴(kuò)散不同的雜質(zhì), 最后,多子的擴(kuò)散和少子的漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。對(duì)于P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合面，離子薄層形成的空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)。在空間電荷區(qū)，由于缺少多子，所以也稱耗盡層。 圖01.06 PN結(jié)的形成過(guò)程 （動(dòng)畫1-3）9/25/202215 最后,多子的擴(kuò)散和少子的漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。對(duì)兩種載流子的兩種運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)平衡時(shí)形成PN結(jié)兩種運(yùn)動(dòng)：擴(kuò)散（濃度差）漂移（電場(chǎng)力）PN結(jié)=空間電荷區(qū)=耗盡層=內(nèi)電場(chǎng)=電阻9/25/202216兩種載流子的兩種運(yùn)動(dòng)：漂移（電場(chǎng)力）PN結(jié)=空間電荷區(qū)=耗盡 1) PN 結(jié)加正向電壓（正向偏置）PN 結(jié)

10、變窄 P接正、N接負(fù) 外電場(chǎng)IF 內(nèi)電場(chǎng)被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)，形成較大的擴(kuò)散電流。 PN 結(jié)加正向電壓時(shí)，PN結(jié)變窄，正向電流較大，正向電阻較小，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。內(nèi)電場(chǎng)PN+(2) PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/25/202217 1) PN 結(jié)加正向電壓（正向偏置）PN 結(jié)變窄 P2. PN 結(jié)加反向電壓（反向偏置）外電場(chǎng) P接負(fù)、N接正 內(nèi)電場(chǎng)PN+9/25/2022182. PN 結(jié)加反向電壓（反向偏置）外電場(chǎng) P接負(fù)、N接正PN 結(jié)變寬2. PN 結(jié)加反向電壓（反向偏置）外電場(chǎng) 內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，少子的漂移加強(qiáng)，由于少子數(shù)量很少，形成很小的反向電流。IR P接負(fù)、N接正 溫度越高少子的數(shù)目越

11、多，反向電流將隨溫度增加。+ PN 結(jié)加反向電壓時(shí)，PN結(jié)變寬，反向電流較小，反向電阻較大，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。內(nèi)電場(chǎng)PN+9/25/202219PN 結(jié)變寬2. PN 結(jié)加反向電壓（反向偏置）外電場(chǎng) 如果外加電壓使PN結(jié)中： P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡(jiǎn)稱正偏； PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕敉饧与妷菏闺娏鲝腜區(qū)流到N區(qū)，PN結(jié)呈低阻性，所以電流大；反之是高阻性，電流小。 P區(qū)的電位低于N區(qū)的電位，稱為加反向電壓，簡(jiǎn)稱反偏。 9/25/202220 如果外加電壓使PN結(jié)中： PN結(jié)具有單 PN結(jié)正偏時(shí) 導(dǎo)通 外加的正向電壓有一部分降落在PN結(jié)區(qū)，方向與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反，削弱了內(nèi)

12、電場(chǎng)。于是,內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙減弱，擴(kuò)散電流加大。擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流，可忽略漂移電流的影響，PN結(jié)呈現(xiàn)低阻性。 PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況如圖01.07所示。 （動(dòng)畫1-4）圖01.07 PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況9/25/202221 PN結(jié)正偏時(shí) 導(dǎo)通 外加的正向電壓有一部 PN結(jié)反偏時(shí) 截止 外加的反向電壓有一部分降落在PN結(jié)區(qū)，方向與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相同，加強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng)。內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散電流大大減小。此時(shí)PN結(jié)區(qū)的少子在內(nèi)電場(chǎng)的作用下形成的漂移電流大于擴(kuò)散電流，可忽略擴(kuò)散電流，PN結(jié)呈現(xiàn)高阻性。 在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故

13、少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無(wú)關(guān)，這個(gè)電流也稱為反向飽和電流。 PN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況如圖01.08所示。圖 01.08 PN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況9/25/202222 PN結(jié)反偏時(shí) 截止 外加的反向電 PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流；PN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。由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?（動(dòng)畫1-5）圖 01.08 PN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況9/25/202223 PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電(3) PN結(jié)的伏安特性 由PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦?，有關(guān)理論分析，PN結(jié)兩

14、端偏置電壓uD與PN結(jié)中流過(guò)的電流I之間的關(guān)系為：uT 溫度電壓當(dāng)量。 9/25/202224(3) PN結(jié)的伏安特性 由PN結(jié)的單向反向擊穿電壓U(BR)導(dǎo)通壓降 外加電壓大于死區(qū)電壓PN結(jié)才能導(dǎo)通。 外加電壓大于反向擊穿電壓PN結(jié)被擊穿。正向特性反向特性特點(diǎn)：非線性UI死區(qū)電壓 反向電流在一定電壓范圍內(nèi)保持常數(shù)。9/25/202225反向擊穿導(dǎo)通壓降 外加電壓大于死區(qū)電壓PN結(jié)才能導(dǎo)通。 PN結(jié)的擊穿按擊穿機(jī)理： 一是齊納擊穿 ， 高摻雜，耗盡層窄，不大的反向電壓在耗盡層形成很強(qiáng)的電場(chǎng)，直接破壞共價(jià)鍵。二是雪崩擊穿 ，低摻雜，耗盡層寬，當(dāng)反向電壓增大到較大值是，耗盡層的電場(chǎng)使少子不斷被加速

15、，動(dòng)能增大，與價(jià)電子碰撞，產(chǎn)生新的電子-空穴對(duì) 。9/25/202226PN結(jié)的擊穿按擊穿機(jī)理： 9/24/202226(4) PN結(jié)的電容效應(yīng) PN結(jié)具有一定的電容效應(yīng)，它由兩方面的因素決定。 一是勢(shì)壘電容CB ， 二是擴(kuò)散電容CD 。9/25/202227(4) PN結(jié)的電容效應(yīng) PN結(jié)具有一定 勢(shì)壘電容CB 勢(shì)壘電容是由空間電荷區(qū)的寬度隨外加電壓的變化而變化，即耗盡層的電荷量隨外加電壓而增多或減少。這相當(dāng)PN結(jié)中存儲(chǔ)的電荷量也隨之變化，猶如電容的充放電。勢(shì)壘電容的示意圖見圖01.09。圖 01.09 勢(shì)壘電容示意圖9/25/202228 勢(shì)壘電容CB 勢(shì)壘電容是由空間電荷 擴(kuò)散電容是由多

16、子擴(kuò)散后，在PN結(jié)的另一側(cè)面積累而形成的。因PN結(jié)正偏時(shí)，由N區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)的電子，與外電源提供的空穴相復(fù)合，形成正向電流。剛擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子就堆積在 P 區(qū)內(nèi)緊靠PN結(jié)的附近，形成一定的多子濃度梯度分布曲線。擴(kuò)散電容CD 反之，由P區(qū)擴(kuò)散到N區(qū)的空穴，在N區(qū)內(nèi)也形成類似的濃度梯度分布曲線。擴(kuò)散電容的示意圖如圖01.10所示。9/25/202229 擴(kuò)散電容是由多子擴(kuò)散后，在PN結(jié)的另一側(cè)面 圖 01.10 擴(kuò)散電容示意圖 當(dāng)外加正向電壓不同時(shí)，擴(kuò)散電流即外電路電流的大小也就不同。所以PN結(jié)兩側(cè)堆積的多子的濃度梯度分布也不同，這就相當(dāng)電容的充放電過(guò)程。勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容均是非線性電容。9/25/2

17、02230 圖 01.10 擴(kuò)散電容示意圖 當(dāng)外加正向電1.1.2 二極管的基本特性1.二極管的結(jié)構(gòu)類型2.二極管的伏安特性曲線3.二極管的開關(guān)特性9/25/2022311.1.2 二極管的基本特性1.二極管的結(jié)構(gòu)類型2.二極管的1. 二極管的結(jié)構(gòu)類型 在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分有點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型三大類。它們的結(jié)構(gòu)示意圖如圖01.11所示。(1)點(diǎn)接觸型二極管PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。(a)點(diǎn)接觸型 圖 01.11 二極管的結(jié)構(gòu)示意圖9/25/2022321. 二極管的結(jié)構(gòu)類型 在PN結(jié)上加上引線和 圖 01.11 二極管的結(jié)構(gòu)

18、示意圖(c)平面型(3) 平面型二極管 往往用于集成電路制造工藝中。PN 結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。(2)面接觸型二極管 PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。(b)面接觸型9/25/202233 圖 01.11 二極管的結(jié)構(gòu)示意圖(c)平面型(3) 平2. 二極管的伏安特性曲線 式中IS 為反向飽和電流，V 為二極管兩端的電壓降，UT =kT/q 稱為溫度的電壓當(dāng)量，k為玻耳茲曼常數(shù)，q 為電子電荷量，T 為熱力學(xué)溫度。對(duì)于室溫（相當(dāng)T=300 K），則有UT=26 mV。 根據(jù)理論推導(dǎo)，二極管的伏安特性曲線可用下式表示:(1.1)9/25/2022342. 二極管的伏安特性

19、曲線 式中IS 為反向圖 01.12 二極管的伏安特性曲線圖示注意：溫度對(duì)二極管伏安特性的影響。9/25/202235圖 01.12 二極管的伏安特性曲線圖示注意：溫度對(duì)二極管伏 圖 01.13 溫度對(duì)二極管伏安特性曲線的影響圖示9/25/202236 圖 01.13 溫度對(duì)二極管伏安特性曲線的影響圖示9/24 溫度對(duì)二極管的性能有較大的影響，溫度升高時(shí)，反向電流將呈指數(shù)規(guī)律增加，如硅二極管溫度每增加8，反向電流將約增加一倍；鍺二極管溫度每增加12，反向電流大約增加一倍。 另外，溫度升高時(shí)，二極管的正向壓降將減小，每增加1，正向壓降UD(on）大約減小2mV，即具有負(fù)的溫度系數(shù)。這些可以從圖0

20、1.13所示二極管的伏安特性曲線上看出。9/25/202237 溫度對(duì)二極管的性能有較大的影響，溫度升高時(shí)，(1) 正向特性 硅二極管的死區(qū)電壓Uth=0.5 V左右， 鍺二極管的死區(qū)電壓Uth=0.1 V左右。 當(dāng)0UUth時(shí)，正向電流為零，Uth稱為死區(qū)電壓或開啟電壓。 當(dāng)U0即處于正向特性區(qū)域。正向區(qū)又分為兩段： 當(dāng)UUth時(shí)，開始出現(xiàn)正向電流，并按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。9/25/202238(1) 正向特性 硅二極管的死區(qū)電壓Uth=0.5 (2) 反向特性當(dāng)U0時(shí)，即處于反向特性區(qū)域。反向區(qū)也分兩個(gè)區(qū)域： 當(dāng)UBRU0時(shí)，反向電流很小，且基本不隨反向電壓的變化而變化，此時(shí)的反向電流也稱反向飽

21、和電流IS 。 當(dāng)UUBR時(shí)，反向電流急劇增加，UBR稱為反向擊穿電壓 。9/25/202239(2) 反向特性當(dāng)U0時(shí)，即處于反向特性區(qū)域。 在反向區(qū)，硅二極管和鍺二極管的特性有所不同。 硅二極管的反向擊穿特性比較硬、比較陡，反向飽和電流也很??；鍺二極管的反向擊穿特性比較軟，過(guò)渡比較圓滑，反向飽和電流較大。 從擊穿的機(jī)理上看，硅二極管若|UBR|7V時(shí),主要是雪崩擊穿；若|UBR|4V時(shí), 則主要是齊納擊穿。當(dāng)在4V7V之間兩種擊穿都有，有可能獲得零溫度系數(shù)點(diǎn)。9/25/202240 在反向區(qū)，硅二極管和鍺二極管的特性有所不同。 3. 二極管的開關(guān)特性 (1)反向恢復(fù)過(guò)程(2)反向恢復(fù)過(guò)程形

22、成的原因 (3)二極管的開通時(shí)間 9/25/2022413. 二極管的開關(guān)特性 (1)反向恢復(fù)過(guò)程(2)反向恢復(fù)過(guò)程(1)反向恢復(fù)過(guò)程9/25/202242(1)反向恢復(fù)過(guò)程9/24/202242(2) 反向恢復(fù)過(guò)程形成的原因 當(dāng)外加輸入電壓由正偏突變?yōu)榉雌珪r(shí)，原來(lái)的少子積累并不會(huì)馬上消失，而是在反向電場(chǎng)作用下，一方面進(jìn)一步與多子復(fù)合，另一面將漂移到原來(lái)的區(qū)域，即區(qū)的空穴漂移至區(qū)，而區(qū)的電子被拉至區(qū)。這些載流子的消失需要時(shí)間，且此時(shí)PN結(jié)仍處于正偏，所以形成了較大的反向電流。9/25/202243(2) 反向恢復(fù)過(guò)程形成的原因 當(dāng)外加輸入電壓由正偏突變?yōu)榉?3)二極管的開通時(shí)間理論上講，二極管

23、從反向截止轉(zhuǎn)向正向?qū)ㄒ嘈枰欢ǖ臅r(shí)間，也稱其為開通時(shí)間，但開通時(shí)間與反向恢復(fù)時(shí)間相比要短得多，它對(duì)二極管的開關(guān)速度幾乎不產(chǎn)生影響，所以一般都忽略不計(jì)。9/25/202244(3)二極管的開通時(shí)間9/24/2022441.1.3 二極管的主要參數(shù)及電路模型 (1) 最大整流電流IF二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)，允許通過(guò)二極管的最大正向電流的平均值。(2) 反向擊穿電壓UBR和最大反向工作電壓UR 二極管反向電流急劇增加時(shí)對(duì)應(yīng)的反向電壓值稱為反向擊穿電壓UBR。 為安全計(jì)，在實(shí)際工作時(shí)，最大反向工作電壓UR一般只按反向擊穿電壓UBR的一半計(jì)算。1.二極管的主要參數(shù)9/25/2022451.1.3 二極管

24、的主要參數(shù)及電路模型 (1) 最大整流電流 (3) 反向電流IR (4) 正向壓降UD(on)(5) 動(dòng)態(tài)電阻rd 在室溫下，在規(guī)定的反向電壓下，一般是最大反向工作電壓下的反向電流值。硅二極管的反向電流一般在納安(nA)級(jí)；鍺二極管在微安(A)級(jí)。 在規(guī)定的正向電流下，二極管的正向電壓降。小電流硅二極管的正向壓降在中等電流水平下，約0.60.8V；鍺二極管約0.20.3V。 反映了二極管正向特性曲線斜率的倒數(shù)。顯然， rd與工作電流的大小有關(guān)，即 rd =UF /IF9/25/202246 (3) 反向電流IR (4) 正向壓降UD(on)(5) 正向偏置時(shí)：管壓降為0，電阻也為0。反向偏置時(shí)

25、：電流為0，電阻為。當(dāng)iD1mA時(shí)， vD=0.7V。（1）理想模型（2） 恒壓降模型2.二極管電路模型二極管是一種非線性器件，需應(yīng)用線性化模型分析法對(duì)其應(yīng)用電路進(jìn)行分析。9/25/202247正向偏置時(shí)：反向偏置時(shí)：當(dāng)iD1mA時(shí)， vD=0.7V3. 折線模型（實(shí)際模型）4. 小信號(hào)模型（微變等效電路）9/25/2022483. 折線模型（實(shí)際模型）4. 小信號(hào)模型（微變等效電路）91.1.4 特殊二極管 1、穩(wěn)壓二極管 穩(wěn)壓二極管是應(yīng)用在反向擊穿區(qū)的特殊硅二極管。 穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線與硅二極管的伏安特性曲線完全一樣，穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線的反向區(qū)、符號(hào)和典型應(yīng)用電路如圖01.14所

26、示。9/25/2022491.1.4 特殊二極管 1、穩(wěn)壓二極管9/24 圖 01.14 穩(wěn)壓二極管的伏安特性 (a)符號(hào) (b) 伏安特性 (c)應(yīng)用電路(b)(c)(a)圖示9/25/202250 圖 01.14 穩(wěn)壓二極管的伏安特性 從穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線上可以確定穩(wěn)壓二極管的參數(shù)。 (1) 穩(wěn)定電壓UZ (2) 動(dòng)態(tài)電阻rZ 在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流IZ下，所對(duì)應(yīng)的反向工作電壓。 其概念與一般二極管的動(dòng)態(tài)電阻相同，只不過(guò)穩(wěn)壓二極管的動(dòng)態(tài)電阻是從它的反向特性上求取的。 rZ愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。 rZ =UZ /IZ9/25/202251從穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線上可以確定穩(wěn)壓二極管的參數(shù)。 (1 (3) 最大耗散功率 PZM 穩(wěn)壓管的最大功率損耗取決于PN結(jié)的面積和散熱等條件。反向工作時(shí)PN結(jié)的功率損耗為 PZ