半導(dǎo)體5半導(dǎo)體器件PN結(jié)

§5.1非平衡載流子§5.2PN結(jié)§5.3金屬-半導(dǎo)體接觸§5.4晶體三極管主要內(nèi)容ChapterChapterChapter5Semiconductor

現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一§5.1非平衡載流子§5.1.1非平衡載流子的注入與復(fù)合§5.1.2準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)§5.1.3復(fù)合理論§5.1.4非平衡載流子的運(yùn)動(dòng)ChapterChapterChapter5Semiconductor

現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一§5.1.1非平衡載流子注入與復(fù)合熱平衡狀態(tài)平衡載流子濃度非平衡狀態(tài)非平衡載流子過剩載流子現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一一、非平衡載流子的注入與復(fù)合1．光注入

用波長(zhǎng)比較短的光

照射到半導(dǎo)體光照?n?pnopo光照產(chǎn)生非平衡載流子Chapter5ChapterChapterSemiconductor

用光照使得半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生非平衡載流子的方法光子把價(jià)帶電子激發(fā)到導(dǎo)帶上現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一2．電注入3．非平衡載流子濃度的表示產(chǎn)生的非子一般都用n，p來表示。達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡后：n=n0+n

p=p0+pn0，p0為熱平衡時(shí)電子濃度和空穴濃度，

n，p為非子濃度。

PN結(jié)正向工作Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一對(duì)同塊材料：n=p

熱平衡時(shí)n0·p0=ni2，非平衡時(shí)n·p＞ni2

n型：

n—非平衡多子p—非平衡少子p型：p—非平衡多子n—非平衡少子Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一注意：

n，p—非平衡載流子的濃度n0，p0—熱平衡載流子濃度n，p—非平衡時(shí)導(dǎo)帶電子濃度和價(jià)帶空穴濃度Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一4．大注入、小注入●注入的非平衡載流子濃度大于平衡時(shí)的多子濃度，稱為大注入。n型：n>n0，p型：p>p0

●注入的非平衡載流子濃度大于平衡時(shí)的少子濃度，小于平衡時(shí)的多子濃度，稱為小注入。n型：p0<n<n0，或p型：n0<p<p0

Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一例：1cm的n型硅中，n05.51015cm-3,p03.1104cm-3.注入非子n=p=1010cm-3

則n<<n0，小注入但p>>p0。非平衡少子濃度>>平衡少子濃度即使小注入，實(shí)際上，非平衡少子起重要作用。Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一非平衡載流子的復(fù)合：產(chǎn)生非平衡載流子的外部作用撤除后，由于半導(dǎo)體的內(nèi)部作用，使它由非平衡狀態(tài)恢復(fù)到平衡狀態(tài)，過剩載流子消失，這一過程稱為~實(shí)際上，任何時(shí)候電子和空穴總是不斷產(chǎn)生和復(fù)合。Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一二、非平衡時(shí)的附加電導(dǎo)

熱平衡時(shí)：非平衡時(shí)：Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一——附加電導(dǎo)率

n型：多子：

少子：

Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一三、非平衡載流子的檢測(cè)與壽命1．非平衡載流子的檢測(cè)設(shè)外接電阻R>>r(樣品的電阻)Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一光注入引起附加光電導(dǎo)光照R半導(dǎo)體rR≥r△r△VChapter5ChapterChapterSemiconductor

外現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一

無光照時(shí)：有光照后：Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一Chapter5ChapterChapterSemiconductor

電壓的變化反映附加電導(dǎo)率的變化-少數(shù)載流子注入現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一2．非平衡載流子隨時(shí)間的變化規(guī)律

(1)隨光照時(shí)間的變化

t=0，無光照，Vr=0△Vrt0t>0，加光照↑有凈產(chǎn)生Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一(2)取消光照在t=0時(shí)，取消照，復(fù)合>產(chǎn)生?！鱒rt0復(fù)合與產(chǎn)生共存。

↓有凈復(fù)合產(chǎn)生載流子的外部作用撤除后，半導(dǎo)體由非平衡態(tài)恢復(fù)到平衡態(tài)，過剩載流子消失。

Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一3．非子的平均壽命

假設(shè)t=0時(shí)，停止光照

t=t時(shí)，非子濃度為p(t)

t=t+t時(shí)，非子濃度為p(t+t)

在t時(shí)間間隔中，非子的減少量：p(t)—p(t+t)

單位時(shí)間、單位體積中非子的減少為：非平衡載流子在半導(dǎo)體中的平均生存時(shí)間稱為非子壽命τ。Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一當(dāng)t0時(shí)，t時(shí)刻單位時(shí)間單位體積被復(fù)合掉的非子數(shù)，為：假設(shè)復(fù)合概率為Chapter5ChapterChapterSemiconductor

1/

τ為單位時(shí)間內(nèi)非子的復(fù)合概率現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一

C為積分常數(shù)t=0時(shí)，Chapter5ChapterChapterSemiconductor

非子濃度隨時(shí)間按指數(shù)衰減的規(guī)律△pt0現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一非子的平均壽命：

t=時(shí)，非子濃度τ為非平衡載流子的壽命Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一0τt非子壽命標(biāo)志著非平衡載流子濃度減小到原值的1/e所經(jīng)歷的時(shí)間。Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一§5.1.2準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)一、非平衡態(tài)時(shí)的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)

Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一熱平衡狀態(tài)的標(biāo)志－－統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)來描述電子和空穴濃度非平衡狀態(tài)－－導(dǎo)帶準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)價(jià)帶準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)二、非平衡態(tài)時(shí)的載流子濃度

1．表達(dá)式Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一熱平衡態(tài)時(shí)：

非平衡時(shí)：

Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一2．準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)的位置

Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一N型材料：

略高于EF,遠(yuǎn)離EF

P型材料：

略低于EF,遠(yuǎn)離EF

Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一N型EcEvEFEFnEFpP型EcEvEFEFpEFnChapter5ChapterChapterSemiconductor

一般在非平衡時(shí)，多子的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)和平衡時(shí)偏差不多，而少子的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)偏離很大。現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一3．非平衡態(tài)的濃度積與平衡態(tài)時(shí)的濃度積Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一EFn和EFp偏離的大小反映np

和ni2相差的程度，即半導(dǎo)體偏離熱平衡態(tài)的程度。Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一§5.1.3復(fù)合理論

產(chǎn)生非子的外部作用撤除后，由于半導(dǎo)體的內(nèi)部作用，使它由非平衡態(tài)恢復(fù)到平衡態(tài)，非子逐漸消失，這一過程叫。Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一一、復(fù)合類型

按復(fù)合機(jī)構(gòu)分直接復(fù)合：?°EcEv間接復(fù)合：EcEv?°Et電子和空穴在導(dǎo)帶和價(jià)帶之間直接躍遷而引起的復(fù)合電子和空穴通過禁帶能級(jí)進(jìn)行復(fù)合Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一按復(fù)合發(fā)生的位置分表面復(fù)合

體內(nèi)復(fù)合

按放出能量的形式分

發(fā)射光子

俄歇復(fù)合

發(fā)射聲子

→輻射復(fù)合

→無輻射復(fù)合

Chapter5ChapterChapterSemiconductor

聲子發(fā)射（發(fā)光復(fù)合）

其他載流子

→現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一二、直接復(fù)合

1．復(fù)合率和產(chǎn)生率(1)復(fù)合率：?jiǎn)挝粫r(shí)間、單位體積中被復(fù)合的載流子對(duì)（電子、空穴對(duì)），量綱為：對(duì)(個(gè))/s·cm3

用R表示

Rnp

R=rnpChapter5ChapterChapterSemiconductor

r：比例系數(shù)，它表示單位時(shí)間一個(gè)電子與一個(gè)空穴相遇的幾率，通常稱為復(fù)合系數(shù)

現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一當(dāng)n=n0，p=p0時(shí)，rn0p0=熱平衡態(tài)時(shí)單位時(shí)間、單位體積被復(fù)合掉的電子、空穴對(duì)數(shù)對(duì)直接復(fù)合，用Rd表示復(fù)合率Rd=rdnp—非平衡

Rd=rdn0p0—熱平衡

rd為直接復(fù)合的復(fù)合系數(shù)

Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一Q在所有非簡(jiǎn)并情況下，基本相同，與溫度有關(guān)，與n,p

無關(guān)Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一非平衡態(tài)下的產(chǎn)生率Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一Chapter5ChapterChapterSemiconductor

小注入時(shí)，非子壽命決定于材料；多子濃度大，小現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一Chapter5ChapterChapterSemiconductor

大注入時(shí)，非子壽命決定于注入；注入濃度大，小現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一EcEvEt?(一)(二)Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一電子由Ec→Et??(甲)(乙)(丙)(丁)Chapter5ChapterChapterSemiconductor

動(dòng)畫現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一2．復(fù)合穩(wěn)態(tài)時(shí)復(fù)合中心的電子濃度

在穩(wěn)定時(shí)，甲、乙、丙、丁四個(gè)過程必須保持復(fù)合中心的電子數(shù)不變

甲+丁=乙+丙??(甲)(乙)(丙)(丁)Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一甲丁丙乙Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是45頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一3．間接復(fù)合的復(fù)合率ui和壽命i

當(dāng)復(fù)合達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)un=up

甲乙un電子的凈復(fù)合率Chapter5ChapterChapterSemiconductor

單位時(shí)間、單位體積導(dǎo)帶減少的電子數(shù)等于價(jià)帶減少的空穴數(shù)現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一Chapter5ChapterChapterSemiconductor

它等于費(fèi)米能級(jí)Ef與復(fù)合中心能級(jí)Et重合時(shí)導(dǎo)帶的平衡電子濃度它等于費(fèi)米能級(jí)Ef與復(fù)合中心能級(jí)Et重合時(shí)價(jià)帶的平衡空穴濃度現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一熱平衡時(shí)

上式為通過復(fù)合中心復(fù)合的普遍理論公式Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一非平衡態(tài)時(shí)

當(dāng)nt很小時(shí)，近似地認(rèn)為

Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是49頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是50頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一(1)小注入的N型材料為深能級(jí)，接近Ei

Chapter5ChapterChapterSemiconductor

EcEvEFEt現(xiàn)在是51頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一同樣n0>>p1Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是52頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一N型材料的非子的間接復(fù)合壽命決定于空穴的壽命

N型材料中,對(duì)壽命起決定作用的是復(fù)合中心對(duì)少子空穴的俘獲系數(shù)rpChapter5ChapterChapterSemiconductor

EcEvEFEtEf遠(yuǎn)在Et之上，復(fù)合中心能級(jí)基本上填滿電子，及俘獲電子過程總是完成了，因而這Nt個(gè)被電子填滿的重新對(duì)空穴的俘獲率決定壽命現(xiàn)在是53頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一(2)小注入的p型材料EcEvEFEt非子的壽命決定于電子的壽命

Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是54頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一(3)大注入現(xiàn)在是55頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一三、俄歇復(fù)合－－非輻射復(fù)合

載流子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，發(fā)生電子－－空穴復(fù)合時(shí)，將多余的能量傳給另一載流子，使此載流子被激發(fā)到能量更高的能級(jí)上去，當(dāng)它重新躍遷回低能級(jí)時(shí)，多余的能量以聲子形式放出。Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是56頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一n型p型俄歇復(fù)合雜質(zhì)帶Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是57頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一§5.1.4非平衡態(tài)下載流子的運(yùn)動(dòng)

對(duì)非平衡載流子有兩種定向運(yùn)動(dòng)：●電場(chǎng)作用下的漂移運(yùn)動(dòng)；●濃度差引起的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是58頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一一、非平衡載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散電流

1．非子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和一維穩(wěn)態(tài)時(shí)的擴(kuò)散方程

均勻摻雜的N型半導(dǎo)體

非子從一端沿整個(gè)表面均勻產(chǎn)生，且只在x方向形成濃度梯度，非子是沿x方向運(yùn)動(dòng)。Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是59頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一光照x非平衡載流子的擴(kuò)散AB0xx+ΔxChapter5ChapterChapterSemiconductor

光照表面非子多，內(nèi)部少非子自表面向內(nèi)部擴(kuò)散現(xiàn)在是60頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一在x=x處，取截面A，x=x+x處取截面B，兩截面垂直于x軸，并且都為單位面積1cm2

擴(kuò)散流密度Sp(x)：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過擴(kuò)散的方式流過垂直的單位截面積的載流子非子濃度梯度現(xiàn)在是61頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一Dp為擴(kuò)散系數(shù)，量綱為cm2/s

在x+x處，擴(kuò)散流密度為Sp(x+x)

在1秒鐘內(nèi)，在1x體積內(nèi)的非子數(shù)為：

Sp(x)-Sp(x+x)單位時(shí)間、單位體積中積累的非子數(shù)為：Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是62頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一Chapter5ChapterChapterSemiconductor

——擴(kuò)散定律現(xiàn)在是63頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一在穩(wěn)態(tài)時(shí)，積累的載流子應(yīng)等于復(fù)合掉的載流子Chapter5ChapterChapterSemiconductor

——穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散方程單位時(shí)間單位體積被復(fù)合掉的非子為：現(xiàn)在是64頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一平均擴(kuò)散長(zhǎng)度普遍解：現(xiàn)在是65頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一2．非平衡載流子的擴(kuò)散電流密度

空穴擴(kuò)散電流密度電子擴(kuò)散電流密度Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是66頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一(Jp)擴(kuò)→(Jn)擴(kuò)←二、載流子的擴(kuò)散和漂移運(yùn)動(dòng)N型材料,

在x方向方向加光照、電場(chǎng)

(Jp)漂→(Jn)漂→x,EChapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是67頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一1．少子空穴電流

密度非平衡少子擴(kuò)散電流：+x方向非平衡空穴和平衡空穴形成的漂移電流：+x方向少子電流密度：Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是68頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一2．多子電流密度

非平衡多子形成的擴(kuò)散電流：

-x方向

平衡多子與非平衡多子的漂移電流：+x方向Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是69頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一多子電流密度：

3．總的電流密度

J=Jp+JnChapter5ChapterChapterSemiconductor

電流密度方程式現(xiàn)在是70頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一三、愛因斯坦關(guān)系非簡(jiǎn)并情況下載流子擴(kuò)散系數(shù)和遷移率關(guān)系遷移率：反映載流子在電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)的難易程度擴(kuò)散系數(shù)：反映存在濃度梯度時(shí)載流子運(yùn)動(dòng)的難易程度Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是71頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一

考慮一塊處于熱平衡狀態(tài)的非均勻的N型半導(dǎo)體，其中施主雜質(zhì)濃度隨x增加而下降，電子濃度為no(x)Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是72頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一電子擴(kuò)散電流密度：漂移電流：平衡時(shí)電子的總電流等于0Jn=(Jn)漂+(Jn)擴(kuò)=0Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是73頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一導(dǎo)帶底的能量應(yīng)為Ec－qV(x)，－qV(x)附加的靜電能Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是74頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一Chapter5ChapterChapterSemiconductor

對(duì)于空穴：現(xiàn)在是75頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一室溫時(shí)：K0T=0.026eVSi中：n=1350cm2/s，

p=500cm2/sChapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是76頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一總電流密度：Chapter5ChapterChapterSemiconductor

現(xiàn)在是77頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一PN結(jié)是幾乎所有半導(dǎo)體器件的基本單元。除金屬－半導(dǎo)體接觸器件外，所有結(jié)型器件都由PN結(jié)構(gòu)成。PN結(jié)本身也是一種器件－整流器。任何兩種物質(zhì)（絕緣體除外）的冶金學(xué)接觸都稱為結(jié)（junction）,有時(shí)也叫做接觸（contact）.由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)冶金學(xué)接觸（原子級(jí)接觸）所形成的結(jié)構(gòu)叫做PN結(jié)。§5.2PN結(jié)現(xiàn)在是78頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一由同種物質(zhì)構(gòu)成的結(jié)叫做同質(zhì)結(jié)（如硅），由不同種物質(zhì)構(gòu)成的結(jié)叫做異質(zhì)結(jié)（如硅和鍺）。由同種導(dǎo)電類型的物質(zhì)構(gòu)成的結(jié)叫做同型結(jié)（如P-硅和P-型硅、P-硅和P-型鍺），由不同種導(dǎo)電類型的物質(zhì)構(gòu)成的結(jié)叫做異型結(jié)（如P-硅和N-硅、P-硅和N－鍺）。因此PN結(jié)有同型同質(zhì)結(jié)、同型異質(zhì)結(jié)、異型同質(zhì)結(jié)和異型異質(zhì)結(jié)之分。廣義地說，金屬和半導(dǎo)體接觸也是異質(zhì)結(jié)，不過為了意義更明確，把它們叫做金屬－半導(dǎo)體接觸或金屬－半導(dǎo)體結(jié)（M-S結(jié)）?，F(xiàn)在是79頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一§5.2.1PN結(jié)及其能帶圖§5.2.2PN結(jié)電流電壓特性§5.2.3PN結(jié)電容效應(yīng)§5.2.4PN結(jié)擊穿§5.2.5半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)與

主要參數(shù)主要內(nèi)容現(xiàn)在是80頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一一、PN

結(jié)的形成在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴(kuò)散，在它們的交界面處就形成了PN結(jié)?！?.2.1PN結(jié)及其能帶圖現(xiàn)在是81頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一合金法：把一小粒鋁放在一塊n型單晶硅片上，加熱到一定溫度，形成鋁硅熔融體，然后降溫，熔體開始凝固，在硅片上形成一含有高濃度鋁的p型硅薄層，它與n型硅襯底交界處即為pn結(jié)?，F(xiàn)在是82頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一突變結(jié)（a）突變結(jié)近似（實(shí)線）的窄擴(kuò)散結(jié)（虛線）現(xiàn)在是83頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一擴(kuò)散工藝：由于熱運(yùn)動(dòng)，任何物質(zhì)都有一種從濃度高處向濃度低處運(yùn)動(dòng)，使其趨于均勻的趨勢(shì)，即擴(kuò)散。

在n型單晶片上，通過氧化、光刻、擴(kuò)散等工藝制得pn結(jié)。

液態(tài)源擴(kuò)散工藝：使保護(hù)氣體（如氮?dú)猓┩ㄟ^含有擴(kuò)散雜質(zhì)的液態(tài)源，從而攜帶雜質(zhì)蒸氣進(jìn)入高溫?cái)U(kuò)散爐中。在高溫下雜質(zhì)蒸氣分解，在硅片四周形成飽和蒸氣壓，雜質(zhì)原子通過硅片表面向內(nèi)部擴(kuò)散。現(xiàn)在是84頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一線性緩變結(jié)：（在線性區(qū)）（b）線性緩變結(jié)近似（實(shí)線）的深擴(kuò)散結(jié)（虛線）現(xiàn)在是85頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一離子注入技術(shù)：將雜質(zhì)元素的原子離化變成帶電的雜質(zhì)離子，在強(qiáng)電場(chǎng)下加速，獲得較高的能量（1萬-100萬eV）后直接轟擊到半導(dǎo)體基片（靶片）中，再經(jīng)過退火使雜質(zhì)激活，在半導(dǎo)體片中形成一定的雜質(zhì)分布。特點(diǎn)：（1）低溫；（2）可精確控制濃度和結(jié)深；（3）可選出一種元素注入，避免混入其它雜質(zhì)；（4）可在較大面積上形成薄而均勻的摻雜層；（5）控制離子束的掃描區(qū)域，可實(shí)現(xiàn)選擇注入，不需掩膜技術(shù)；（6）設(shè)備昂貴?，F(xiàn)在是86頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一外延工藝：外延是一種薄膜生長(zhǎng)工藝，外延生長(zhǎng)是在單晶襯底上沿晶體原來晶向向外延伸生長(zhǎng)一層薄膜單晶層。外延工藝可以在一種單晶材料上生長(zhǎng)另一種單晶材料薄膜。外延工藝可以方便地形成不同導(dǎo)電類型，不同雜質(zhì)濃度，雜質(zhì)分布陡峭的外延層。外延技術(shù)：汽相外延、液相外延、分子束外延（MBE）、熱壁外延（HWE）、原子層外延技術(shù)?，F(xiàn)在是87頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)E漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，就使漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄?？臻g電荷區(qū)，也稱耗盡層。二、空間電荷區(qū)所以擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到平衡，相當(dāng)于兩個(gè)區(qū)之間沒有電荷運(yùn)動(dòng)，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。——平衡pn結(jié)現(xiàn)在是88頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一NEcEFnEDEiEvPEvEiEAEcEFpP，N半導(dǎo)體的能帶圖三、pn結(jié)能帶圖現(xiàn)在是89頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一構(gòu)成PN結(jié)的能帶圖EcEFEiEvE漂移擴(kuò)散擴(kuò)散漂移EFn下移EFp上移現(xiàn)在是90頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++空間電荷區(qū)N型區(qū)P型區(qū)電位VV0能帶相對(duì)移動(dòng)原因是pn結(jié)空間電荷區(qū)中存在內(nèi)建電場(chǎng)的結(jié)果。隨著內(nèi)建電場(chǎng)的增加，空間電荷區(qū)內(nèi)電勢(shì)V(x)由n區(qū)向p區(qū)不斷降低。電子的電勢(shì)能由n區(qū)向p區(qū)不斷升高。P區(qū)的能帶相對(duì)n區(qū)上移，而n區(qū)能帶相對(duì)p區(qū)下移，直至費(fèi)米能級(jí)相等，達(dá)到平衡，說明此時(shí)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)電流和漂移運(yùn)動(dòng)電流互相抵消?，F(xiàn)在是91頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一電流密度方程：費(fèi)米能級(jí)隨位置的變化和電流密度的關(guān)系平衡狀態(tài)下，Jn=0,Jp=0,EF常數(shù)J一定時(shí)，n，p大，EF變化??；n，p小，EF變化大；現(xiàn)在是92頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一p

n

CE

FE

iE

VE

0yq

Enypy

平衡PN結(jié)的能帶圖空間電荷區(qū)又叫勢(shì)壘區(qū)現(xiàn)在是93頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一四、pn結(jié)接觸電勢(shì)差平衡pn結(jié)的空間電荷區(qū)兩端間的電勢(shì)差VD稱為pn結(jié)的接觸電勢(shì)差或內(nèi)建電勢(shì)差。相應(yīng)的電子電勢(shì)能之差即能帶的彎曲量qVD稱為pn結(jié)勢(shì)壘高度。n區(qū)p區(qū)平衡電子濃度現(xiàn)在是94頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一VD和pn結(jié)兩邊的摻雜濃度、溫度、材料的禁帶寬帶有關(guān)。T一定，ND，NA↑，VD↑；禁帶寬帶↑，ni↓，VD↑；硅：VD=0.7V；鍺：VD=0.32V現(xiàn)在是95頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一五、pn結(jié)載流子分布現(xiàn)在是96頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一一、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

PN結(jié)加上正向電壓、正向偏置的意思是：P區(qū)加正、N區(qū)加負(fù)電壓。

PN結(jié)加上反向電壓、反向偏置的意思是：

P區(qū)加負(fù)、N區(qū)加正電壓?！?.2.2PN結(jié)電流電壓特性現(xiàn)在是97頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一－－－－++++RE1、PN結(jié)正向偏置內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)變薄PN+_內(nèi)電場(chǎng)被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)能夠形成較大的擴(kuò)散電流。P′NPN′施加正偏時(shí)，接觸電勢(shì)減小，耗盡區(qū)減薄由于外加正向偏壓的作用使非平衡載流子進(jìn)入半導(dǎo)體的過程稱為非平衡載流子的電注入?，F(xiàn)在是98頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一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)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1－7所示。

PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況

現(xiàn)在是99頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一正向偏壓時(shí)

單邊突變結(jié)的電勢(shì)分布（a）熱平衡，耗盡層寬度為W

（b）加正向電壓，耗盡層寬度W’Wb

+

-

V

()Vq-0y

E

qV

W￠

（E）

N

P

W

FE

（a）

能量

（E）

N

P

能量

（）qy0現(xiàn)在是100頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一2、PN結(jié)反向偏置_內(nèi)電場(chǎng)被增強(qiáng)，多子的漂移加強(qiáng)能夠形成較大的漂移電流。施加反偏時(shí)，接觸電勢(shì)增加，耗盡區(qū)變厚由于外加反向偏壓的作用使少數(shù)載流子被抽取或吸出。PN結(jié)電流較小并趨于不變。－－－－++++內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)變厚NP_REP′PNN′現(xiàn)在是101頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一PN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況

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1－8所示。圖1－8PN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況現(xiàn)在是102頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一單邊突變結(jié)的電勢(shì)分布（a）熱平衡，耗盡層寬度為W

（b）加正向電壓，耗盡層寬度W’﹥Wb

W

FE

CE

（a）

能量

（E）

N

P

（）qy0反向偏壓時(shí)

現(xiàn)在是103頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一

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?/p>

現(xiàn)在是104頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一二、

理想PN結(jié)模型及其電流電壓方程小注入條件——注入的少數(shù)載流子濃度比平衡多數(shù)載流子濃度小得多；突變耗盡層條件——外加電壓和接觸電勢(shì)差都降落在耗盡層上，耗盡層中的電荷是由電離施主和電離受主的電荷組成，耗盡層外的半導(dǎo)體是電中性的，因此注入的少數(shù)載流子在P和N區(qū)是純擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。通過耗盡層的電子和空穴電流為常量，不考慮耗盡層中載流子的產(chǎn)生和復(fù)合作用。波爾茲曼邊界條件——在耗盡層兩端，載流子分布滿足波爾茲曼統(tǒng)計(jì)分布?，F(xiàn)在是105頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一電流電壓方程式，肖克萊方程式現(xiàn)在是106頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一正向偏壓時(shí)

反向偏壓時(shí)

在正向及反向偏壓下，曲線是不對(duì)稱的，表現(xiàn)出pn結(jié)具有單向?qū)щ娦曰蛘餍?yīng)。現(xiàn)在是107頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一RLuiuouiuott二極管半波整流現(xiàn)在是108頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一實(shí)際硅pn結(jié)的電流電壓特性表面效應(yīng)勢(shì)壘區(qū)中的復(fù)合與產(chǎn)生大注入條件串聯(lián)電阻效應(yīng)現(xiàn)在是109頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一§5.2.3PN結(jié)電容效應(yīng)一、pn結(jié)電容的來源pn結(jié)有整流效應(yīng)，但是它有包含破壞整流效應(yīng)的因素。這個(gè)因素就是pn結(jié)的電容。低頻下，pn結(jié)起很好的整流效應(yīng)。但是頻率很高時(shí)，其整流效應(yīng)變壞，甚至基本上沒有整流效應(yīng)。頻率對(duì)pn結(jié)的整流作用為什么影響？Pn結(jié)具有電容特性?，F(xiàn)在是110頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一勢(shì)壘電容CT擴(kuò)散電容CD二、勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容現(xiàn)在是111頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一勢(shì)壘電容：勢(shì)壘區(qū)是積累空間電荷的區(qū)域，當(dāng)電壓變化時(shí)，就會(huì)引起積累在勢(shì)壘區(qū)的空間電荷的變化，這樣所表現(xiàn)出的電容效應(yīng)是勢(shì)壘電容，CT

。Pn結(jié)上外加電壓的變化，引起電子和空穴在勢(shì)壘區(qū)的存入和取出作用，導(dǎo)致勢(shì)壘區(qū)空間電荷數(shù)量隨外加電壓而變化，這和電容器的充放電作用相似?，F(xiàn)在是112頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一擴(kuò)散電容：由于擴(kuò)散區(qū)的電荷數(shù)量隨外加電壓的變化所產(chǎn)生的電容效應(yīng)，就是擴(kuò)散電容，CD。P+-N正向偏置時(shí)，為了形成正向電流（擴(kuò)散電流），注入P區(qū)的少子（電子）在P

區(qū)有濃度差，越靠近PN結(jié)濃度越大，即在P區(qū)有電子的積累。同理，在N區(qū)有空穴的積累。外加電壓變化，擴(kuò)散區(qū)內(nèi)積累的非平衡載流子和與它保持電中性的電荷也隨之變化?，F(xiàn)在是113頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一CT在正向和反向偏置時(shí)均不能忽略。反向偏置時(shí)，由于載流子數(shù)目很少，擴(kuò)散電容CD可忽略。擴(kuò)散電容隨頻率的增加而減小?，F(xiàn)在是114頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一——直流偏壓下的微分電容現(xiàn)在是115頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一5.2.4PN結(jié)擊穿實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)pn結(jié)施加反向偏壓增大到某一數(shù)值VBR時(shí)，反向電流密度突然開始迅速增大，這一現(xiàn)象稱為pn結(jié)擊穿。VBR稱為擊穿電壓現(xiàn)在是116頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一雪崩擊穿隧道擊穿熱電擊穿擊穿的根本原因不是由于遷移率的增大，而是由于載流子數(shù)目的增加?，F(xiàn)在是117頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一一、雪崩擊穿反向偏壓下，流過pn結(jié)的反向電流主要是由p區(qū)擴(kuò)散到勢(shì)壘區(qū)中的電子電流和由n區(qū)擴(kuò)散到勢(shì)壘區(qū)中的空穴電流組成。反向偏壓很大時(shí)，勢(shì)壘區(qū)中的電場(chǎng)很強(qiáng)，區(qū)內(nèi)的電子和空穴受強(qiáng)電場(chǎng)的漂移作用，具有很大動(dòng)能，從而與晶格原子發(fā)生碰撞，把價(jià)鍵上的電子碰撞出來，成為導(dǎo)電電子，同時(shí)產(chǎn)生空穴，形成雪崩式的連鎖反應(yīng)。勢(shì)壘區(qū)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量載流子，迅速增大反向電流，發(fā)生pn結(jié)擊穿，即雪崩擊穿。與勢(shì)壘電場(chǎng)強(qiáng)度和勢(shì)壘區(qū)寬度有關(guān)?，F(xiàn)在是118頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一二、隧道擊穿（齊納擊穿）在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，由隧道效應(yīng)，使大量電子從價(jià)帶穿過禁帶而進(jìn)入到導(dǎo)帶所引起的擊穿現(xiàn)象。齊納提出n區(qū)的導(dǎo)帶底比p區(qū)的價(jià)帶頂還低。E，△x，A→BP區(qū)價(jià)帶中大量電子隧道穿過勢(shì)壘到達(dá)n區(qū)導(dǎo)帶，反向電流增大現(xiàn)在是119頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一雜質(zhì)濃度較低，勢(shì)壘區(qū)寬，雪崩擊穿為主；重?fù)诫s下，勢(shì)壘區(qū)窄，隧道擊穿為主；對(duì)于硅、鍺材料的PN結(jié)來說，擊穿電壓﹥7v時(shí)為雪崩擊穿，擊穿電壓﹤4v時(shí)為隧道擊穿。在4v與7v之間，兩種擊穿都有。現(xiàn)在是120頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一三、熱電擊穿當(dāng)pn結(jié)上施加反向電壓時(shí)，流過pn結(jié)的反向電流顏引起熱損耗。反向電壓越大，引起的損耗功率越大，產(chǎn)生大量熱量。如果沒有良好的散熱條件則引起結(jié)的溫度上升，反復(fù)循環(huán)下去，使結(jié)由于熱不穩(wěn)定性引起擊穿，稱為熱電擊穿。現(xiàn)在是121頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一5.2.5半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)與主要參數(shù)現(xiàn)在是122頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一一、基本結(jié)構(gòu)在PN結(jié)上加上引線和封裝管殼，就成為半導(dǎo)體二極管。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。引線外殼線觸絲線基片點(diǎn)接觸型

PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路?，F(xiàn)在是123頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一PN結(jié)面接觸型

PN結(jié)面積大，用于低頻大電流整流電路。現(xiàn)在是124頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一陰極引線陽(yáng)極引線二氧化硅保護(hù)層P型硅N型硅平面型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。二極管的電路符號(hào)：PN現(xiàn)在是125頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一二、伏安特性UI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UBR現(xiàn)在是126頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一二極管的伏安特性曲線現(xiàn)在是127頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一

(1)正向特性：當(dāng)U＞0即處于正向特性區(qū)域。正向區(qū)又分為兩段：當(dāng)0＜U＜Uth時(shí)，正向電流為零，Uth稱為死區(qū)電壓或開啟電壓；當(dāng)U＞Uth時(shí)，開始出現(xiàn)正向電流，并按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。 硅二極管的死區(qū)電壓Uth=0.7V左右，

鍺二極管的死區(qū)電壓Uth=0.2V左右。實(shí)際電路中二極管導(dǎo)通時(shí)的正向壓降，硅管的Ｕｏｎ約為０.６～０.８V,鍺管的Ｕｏｎ約為０.１～０.３V。通常取硅管Ｕon＝0.7V，鍺管Ｕon＝0.2V。現(xiàn)在是128頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一(2)反向特性：二極管加反向電壓,反向電流數(shù)值很小,且基本不變,稱反向飽和電流。硅管反向飽和電流為納安(ｎΑ)數(shù)量級(jí),鍺管的為微安數(shù)量級(jí)。當(dāng)反向電壓加到一定值時(shí),反向電流急劇增加,產(chǎn)生擊穿。普通二極管反向擊穿電壓一般在幾十伏以上(高反壓管可達(dá)幾千伏)。(3)溫度特性：二極管的特性對(duì)溫度很敏感,溫度升高,正向特性曲線向左移,反向特性曲線向下移。其規(guī)律是：在室溫附近,在同一電流下,溫度每升高１℃,正向壓降減?。病?５ｍV；溫度每升高１０℃,反向電流約增大1倍。現(xiàn)在是129頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一三、主要參數(shù)1.最大整流電流

IOM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。2.反向擊穿電壓UBR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UWRM一般是UBR的一半?，F(xiàn)在是130頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一3.反向電流

IR指二極管加反向峰值工作電壓時(shí)的反向電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆睿虼朔聪螂娏髟叫≡胶?。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百倍。以上均是二極管的直流參數(shù)，二極管的應(yīng)用是主要利用它的單向?qū)щ娦裕饕獞?yīng)用于整流、限幅、保護(hù)等等?，F(xiàn)在是131頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一4.微變電阻rDiDuDIDUDQiDuDrD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?，F(xiàn)在是132頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一PN結(jié)的電流方程：PN結(jié)所加端電壓U與流過它的電流I的關(guān)系為：其中Is為反向飽和電流，UT為kt/q，k為玻耳茲曼常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度，q為電子的電量，常溫下，UT=26mv對(duì)于二極管其動(dòng)態(tài)電阻為：現(xiàn)在是133頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一二極管的應(yīng)用范圍很廣，主要都是利用它的單向?qū)щ娦浴Ｋ捎糜谡?、檢波、元件保護(hù)以及在脈沖與數(shù)字電路中作為開關(guān)元件。舉例說明。四、二極管的應(yīng)用現(xiàn)在是134頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一例1：如圖由RC構(gòu)成微分電路，當(dāng)輸入電壓ui為矩形波時(shí)，試畫出輸出電壓uo的波形。(設(shè)uc0=U0)CRDRLuiuRuouitouotoUuRto在這里，二極管起削波作用，削去正尖脈沖。現(xiàn)在是135頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一例2：在圖中，輸入端A的電位UA=+3V,B的電位UB=0V,求輸出端F的電位UF=?。電阻R接負(fù)電源－12V。解：因?yàn)锳端電位比B端電位高，所以，DA優(yōu)先導(dǎo)通。設(shè)二極管的正向壓降是0.3V，則，UF=2.7V。當(dāng)DA導(dǎo)通后，DB上加的是反向電壓，所以，DB截止。DA起鉗位作用。將UF鉗制在2.7V。DB起隔離作用現(xiàn)在是136頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一例3在圖所示的兩個(gè)電路中，已知ui=30sinωtV，二極管的正向壓降可忽略不計(jì)，試分別畫出輸出電壓u0的波形。RDR+-uiu0u0D+-ui+-+-現(xiàn)在是137頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一穩(wěn)壓二極管光敏二極管發(fā)光二極管五、特殊二極管現(xiàn)在是138頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一1.穩(wěn)壓二極管結(jié)構(gòu)和工作原理穩(wěn)壓的符號(hào)與穩(wěn)壓電路伏安特性與穩(wěn)壓原理主要參數(shù)現(xiàn)在是139頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一結(jié)構(gòu)和工作原理穩(wěn)壓二極管是一種用特殊工藝制成的面接觸型硅二極管，其特殊之處在于它工作在特性曲線的反向擊穿區(qū)，正常工作時(shí)處于反向擊穿狀態(tài)，并通過制造工藝保證PN結(jié)不會(huì)被熱擊穿。所以，在切斷電源后，管子能恢復(fù)原來的狀態(tài)。在電路中與適當(dāng)電阻配合，能起到穩(wěn)定電壓的作用。故稱其為穩(wěn)壓管現(xiàn)在是140頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一穩(wěn)壓的符號(hào)與穩(wěn)壓電路R是限流電阻RL是負(fù)載電阻現(xiàn)在是141頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一伏安特性與穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管的伏安特性曲線的反向擊穿特性比普通二極管的要陡些。U(V)0.400.8-8-4I(mA)204010-20-1030-12反向正向現(xiàn)在是142頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一主要參數(shù)穩(wěn)定電壓UZ——穩(wěn)壓管在正常工作時(shí)管子兩端的電壓。（其數(shù)值具有分散性）穩(wěn)定電流IZ——是指穩(wěn)壓管在正常工作時(shí)的參考電流。低于此值穩(wěn)壓效果差。在不超過額定功率的前提下，高于此值穩(wěn)壓效果好，即工作電流越大穩(wěn)壓效果越好?，F(xiàn)在是143頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一主要參數(shù)電壓溫度系數(shù)αZ——電壓溫度系數(shù)是指穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值受溫度變化的影響的系數(shù)。特別說明：穩(wěn)壓管的電壓溫度系數(shù)有正負(fù)之別.因此選用6V左右的穩(wěn)壓管，具有較好的溫度穩(wěn)定性?，F(xiàn)在是144頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一主要參數(shù)動(dòng)態(tài)電阻rZ——?jiǎng)討B(tài)電阻是指穩(wěn)壓管端電壓的變化量與相應(yīng)電流變化量之比值（也稱為穩(wěn)壓管的交流動(dòng)態(tài)電阻）最大允許耗散功率PZM——保證管子安全工作時(shí)所允許的最大功率損耗?！?jiǎng)討B(tài)電阻越小，則穩(wěn)壓性能越好現(xiàn)在是145頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一光敏二極管光敏二極管是利用半導(dǎo)體的光敏特性制成的，當(dāng)光線輻射于PN結(jié)時(shí)，它的反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)，所以稱為光敏二極管，或光電二極管。光敏二極管的反向電流與光照度成正比。光敏二極管可以用來做為光控元件。光敏二極管的符號(hào)現(xiàn)在是146頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一現(xiàn)在是147頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一發(fā)光二極管發(fā)光二極管，顧名思意，通以電流將會(huì)發(fā)出光來。它的死區(qū)電壓比普通二極管高，發(fā)光強(qiáng)度與正向電流的大小成正比。發(fā)光二及管常用來做顯示器件。發(fā)光二極管的符號(hào)發(fā)光二極管的伏安特性現(xiàn)在是148頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一現(xiàn)在是149頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一§5.4

晶體三極管三極管的結(jié)構(gòu)三極管的伏安特性—工作原理三極管的主要參數(shù)現(xiàn)在是150頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一一、三極管的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體三極管(晶體管)是最重要的一種半導(dǎo)體器件。廣泛應(yīng)用于各種電子電路中晶體管最常見的結(jié)構(gòu)有平面型和合金型兩種。平面型都是硅管、合金型主要是鍺管。CN型硅P型N型二氧化硅保護(hù)膜BE平面型結(jié)構(gòu)N型鍺銦球銦球P型P型CEB合金型結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是151頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一三極管的結(jié)構(gòu)它們都具有NPN或PNP的三層兩結(jié)的結(jié)構(gòu)，因而又有NPN和PNP兩類晶體管。發(fā)射區(qū)集電區(qū)發(fā)射結(jié)集電結(jié)NNP基區(qū)CBENPP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)集電結(jié)CBEBECBEC現(xiàn)在是152頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一三極管的結(jié)構(gòu)每一類都分成基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)，分別引出基極B、發(fā)射極E和集電集C。每一類有兩個(gè)PN結(jié)?；鶇^(qū)和發(fā)射區(qū)之間的結(jié)稱為發(fā)射極，基區(qū)和集電區(qū)之間的結(jié)稱為集電極。BECBEC集電極發(fā)射極基極基極現(xiàn)在是153頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一二、三極管的伏安特性—工作原理

NPN型和PNP型晶體管的工作原理類似，僅在使用時(shí)電源極性聯(lián)接不向而已。下面以NPN型晶體管為例來分析討論。三極管的三個(gè)電極之間可以組成不同的輸入回路和輸出回路——共發(fā)射極電路，共集電極電路和共基極電路電流放大原理三極管的伏安特性現(xiàn)在是154頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一三極管的三個(gè)電極之間可以組成不同的輸入回路和輸出回路共發(fā)射極電路——基極和發(fā)射極組成輸入回路，集電極和發(fā)射極組成輸出回路。（最常用）共集電極電路——基極和集電極組成輸入回路。發(fā)射極和集電極組成輸出回路（如射極輸出器）共基極電路——集電極和基極組成輸入回路，發(fā)射極和基極組成輸出回路?，F(xiàn)在是155頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一電流放大原理如圖，對(duì)NPN型晶體管加EB和EC兩個(gè)電源，接成共發(fā)射極接法構(gòu)成兩個(gè)回路。改變可變電阻RB，則基極電流IB，集電極電沈IC和發(fā)射極地電流IE都發(fā)生變化。電流方向如圖中所示?，F(xiàn)在是156頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一電流放大原理IB(mA)

00.020.040.060.080.10IC(mA)<0.0010.701.502.303.103.95IE(mA)<0.0010.721.542.363.184.05通過實(shí)驗(yàn)及測(cè)量結(jié)果，得IC(或IE)比IB大得多，(如表中第三、四列數(shù)據(jù))現(xiàn)在是157頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一電流放大原理這就是晶體管的電流放大作用，IB的微小變化可以引起IC的較大變化(第三列與第四列的電流增量比)。當(dāng)IB=0(基極開路)時(shí)，也很小(約為1微安以下)。IC=ICEO

該值稱為集射極穿透電流?，F(xiàn)在是158頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一電流放大原理要使晶體管起放大作用，發(fā)射結(jié)必須正向偏置、集電結(jié)必須反向偏置——具有放大作用的外部條件?，F(xiàn)在是159頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一電流放大原理——內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)規(guī)律1、發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子發(fā)射結(jié)處于正向偏置，摻雜濃度較高的發(fā)射區(qū)向基區(qū)進(jìn)行多子擴(kuò)散。2、電子在基區(qū)的擴(kuò)散和復(fù)合基區(qū)厚度很小，電子在基區(qū)繼續(xù)向集電結(jié)擴(kuò)散。（但有少部分與空穴復(fù)合而形成IBEIB）現(xiàn)在是160頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一電流放大原理3、集電區(qū)收集擴(kuò)散電子集電結(jié)為反向偏置使內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，對(duì)從基區(qū)擴(kuò)散進(jìn)入集電結(jié)的電子具有加速作用而把電子收集到集電區(qū)，形成集電極電流(ICEIC)。放大作用的內(nèi)部條件：基區(qū)很薄且摻雜濃度很低?，F(xiàn)在是161頁(yè)\一共有175頁(yè)\編輯于星期一小結(jié)：在晶體管中，不僅IC比IB大很多；當(dāng)IB有微小變化時(shí)還會(huì)引起IC的較大變化晶體管放大的外部條件－發(fā)射結(jié)必須正向偏置，集電結(jié)必須反向偏置放大作用的內(nèi)部條件－基區(qū)很薄且摻雜濃度很低。現(xiàn)在是16