二極管詳細(xì)介紹課件

3半導(dǎo)體二極管及其基本電路半導(dǎo)體的基本知識(shí)半導(dǎo)體器件的核心——PN結(jié)半導(dǎo)體二極管3.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)根據(jù)導(dǎo)電能力(電阻率)的不同，物體可以劃分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。一、半導(dǎo)體材料（1）熱敏特性：溫度升高導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)。（2）光敏特性：光線照射導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)。

（3）摻雜特性：在本征半導(dǎo)體中摻入少量的有用的雜質(zhì)，導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)。半導(dǎo)體導(dǎo)電性能具有多變特性二、半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)原子核價(jià)電子外層電子軌道

＋14硅原子結(jié)構(gòu)＋4除去價(jià)電子后的原子價(jià)電子三、本征半導(dǎo)體及導(dǎo)電性能當(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)電子可掙脫原子核的束縛，成為自由電子自由電子產(chǎn)生的同時(shí)，在其原來的共價(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)自由電子空穴●因熱激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時(shí)成對(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。顯然空穴的導(dǎo)電能力不如自由電子相鄰共價(jià)鍵中的價(jià)電子獲得能量填充空穴，在新位置產(chǎn)生空穴，形成電荷遷移區(qū)別：導(dǎo)體只有一種載流子即自由電子1.本征半導(dǎo)體中自由電子和空穴的濃度相等2.本征半導(dǎo)體中載流子的濃度與環(huán)境溫度有關(guān)溫度T3.導(dǎo)電能力仍不如導(dǎo)體導(dǎo)電能力增強(qiáng)載流子的濃度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。在N型半導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)載流子,它主要由雜質(zhì)原子提供；空穴是少數(shù)載流子,由熱激發(fā)形成。提供自由電子的五價(jià)雜質(zhì)原子因自由電子脫離而帶正電荷成為正離子，五價(jià)雜質(zhì)原子被稱為施主雜質(zhì)3.2PN結(jié)的形成及特性一、PN結(jié)的形成載流子在電場(chǎng)作用下的定向運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生漂移電流將一塊半導(dǎo)體的一側(cè)摻雜成P型半導(dǎo)體，另一側(cè)摻雜成N型半導(dǎo)體，在兩種半導(dǎo)體的交界面處將形成一個(gè)特殊的薄層→PN結(jié)。在半導(dǎo)體中，若載流子濃度分布不均勻，因?yàn)榇嬖跐舛炔?，載流子將會(huì)從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生擴(kuò)散電流內(nèi)電場(chǎng)多子擴(kuò)散形成空間電荷區(qū)產(chǎn)生內(nèi)電場(chǎng)阻止少子漂移促使擴(kuò)散與漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡形成一定寬度的PN結(jié)反向特性＊硅PN結(jié)的Is為pA級(jí)＊溫度T增加→Is增大內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)PN結(jié)反偏：P區(qū)接低電位（負(fù)電位），N區(qū)接高電位（正電位）。NP+－+變厚_－－－+++－+－－－+++內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，多子的擴(kuò)散受抑制。少子漂移加強(qiáng)，但少子數(shù)量有限，只能形成較小的電流。反偏時(shí)，PN結(jié)呈現(xiàn)為一個(gè)大電阻→反偏→反向電流單向?qū)щ娦訮N結(jié)正向偏置時(shí)導(dǎo)通，反向偏置時(shí)截止正偏反偏PN結(jié)的伏安特性PN結(jié)所加端電壓vD與流過它的電流I的關(guān)系為：門坎電壓Vth死區(qū)PN結(jié)的反向擊穿特性二極管處于反向偏置時(shí)，在一定的電壓范圍內(nèi)，流過PN結(jié)的電流很小，但電壓超過某一數(shù)值時(shí)，反向電流急劇增加，這種現(xiàn)象我們就稱為反向擊穿。擊穿時(shí)對(duì)應(yīng)的反向電壓稱為擊穿電壓，計(jì)為V(BR)。擊穿形式分為兩種：摻雜濃度較低，形成雪崩擊穿高摻雜情況下，產(chǎn)生齊納擊穿PN結(jié)具有溫度特性T（℃）↑→在電流不變情況下管壓降Vth↓→反向飽和電流IS↑，V(BR)↓2、二極管的V－I特性VI死區(qū)電壓硅管0.6V,鍺管0.2V。導(dǎo)通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓VBR3、二極管的主要參數(shù)1）最大整流電流IFM2）反向擊穿電壓VBR3）反向電流IR二極管長(zhǎng)期使用時(shí)，允許流過二極管的最大正向平均電流二極管反向擊穿時(shí)的電壓值。擊穿時(shí)反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過熱而燒壞。手冊(cè)上給出的最高反向工作電壓VWRM一般是VBR的一半二極管加反向峰值工作電壓時(shí)的反向電流。反向電流越小，管子的單向?qū)щ娦栽胶?。溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流小于鍺管以上均是二極管的直流參數(shù)，主要利用二極管的單向?qū)щ娦?，?yīng)用于整流、限幅、保護(hù)等等iDvDIDVQQiDvDrD是二極管特性曲線上工作點(diǎn)Q附近電壓的變化與電流的變化之比：顯然，rd是對(duì)Q附近的微小變化區(qū)域內(nèi)的電阻。4）微變電阻rD3.4二極管基本電路及分析方法1、指數(shù)模型2、理想模型適應(yīng)于電源電壓遠(yuǎn)大于二極管的管壓降時(shí)特性模型電路模型一、二極管的基本模型3、恒壓降模型電源電壓不是很大，可與二極管的導(dǎo)通壓降比擬時(shí)，應(yīng)考慮二極管的管壓降硅二極管管壓降常取為0.7V，鍺管壓降取0.2V。恒壓降模型特性模型4、折線模型當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，端電壓很小的變化將引起電流的很大變化，在一些應(yīng)用場(chǎng)合，不能忽略這個(gè)變化。折線電路模型特性模型二、二極管電路的分析方法1、圖解法靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解線性電路方程二極管電流方程據(jù)電路原理，兩者端電壓和電流相等。兩線交點(diǎn)Q為靜態(tài)工作點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的IQ為靜態(tài)電流，VQ為靜態(tài)電壓直流負(fù)載線交流信號(hào)的圖解線性電路方程2、工程近似法1）整流電路3）開關(guān)電路例:電路如圖，求：VAB忽略二極管正向壓降，二極管D2可看作短路D１6V12V3kBAD2VAB+–

取B點(diǎn)作參考點(diǎn)，V1陽=－6V，V2陽=0V，V1陰=V2陰，由于V2陽電壓高，因此D2導(dǎo)通VAB=0V，D1截止4）低電壓穩(wěn)壓電路當(dāng)電路工作時(shí)，若電源出現(xiàn)波動(dòng)或者負(fù)載發(fā)生改變，將引起輸出電壓的變化，為穩(wěn)定輸出電壓，可利用二極管的正向壓降特性構(gòu)成二極管穩(wěn)壓電路。3.5特殊二極管1、穩(wěn)壓二極管(a)符號(hào)(b)2CW17伏安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(shí)工作在反向電擊穿狀態(tài)，反向電壓應(yīng)大于穩(wěn)壓電壓DZ反向擊穿電壓即穩(wěn)壓值穩(wěn)壓管的主要參數(shù)(1)穩(wěn)定電壓VZ(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rZ=VZ/IZ(3)最大耗散功率

PZM(4)最穩(wěn)定工作電流IZmax和最大小穩(wěn)定工作電流IZmin(5)溫度系數(shù)——VZ簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路問題：1）不加R可以