模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第三章半導體二極管

及其應(yīng)用電路PN結(jié)的基本知識半導體二極管的結(jié)構(gòu)、伏安特性、應(yīng)用電路學習重點3.1PN結(jié)的基本知識3.2半導體二極管3.3二極管應(yīng)用電路舉例學習內(nèi)容3.1PN結(jié)的基本知識3.1.1純半導體1.半導體：導電性能介于導體和絕緣體之間的物質(zhì)，如硅(Si)、鍺(Ge)。硅和鍺是4價元素，原子的最外層軌道上有4個價電子。2.共價鍵：每個原子周圍有四個相鄰的原子，原子之間通過共價鍵緊密結(jié)合在一起。兩個相鄰原子共用一對電子。3.空穴：室溫下，由于熱運動少數(shù)價電子掙脫共價鍵的束縛成為自由電子，同時在共價鍵中留下一個空位這個空位稱為空穴。失去價電子的原子成為正離子，就好象空穴帶正電荷一樣。4.載流子：存在于物質(zhì)當中，能夠自由移動的帶電粒子。5.空穴的運動：有了空穴，鄰近共價鍵中的價電子很容易過來填補這個空穴，這樣空穴便轉(zhuǎn)移到鄰近共價鍵中。新的空穴又會被鄰近的價電子填補。帶負電荷的價電子依次填補空穴的運動，從效果上看，相當于帶正電荷的空穴作相反方向的運動。6.復合：熱激發(fā)產(chǎn)生的自由電子和空穴是成對出現(xiàn)的，電子和空穴又可能重新結(jié)合而成對消失，稱為復合。在一定溫度下自由電子和空穴維持一定的濃度。7.本征半導體中有兩種載流子：帶負電荷的自由電子和帶正電荷的空穴3.1.2雜質(zhì)半導體在純凈半導體中摻入某些微量雜質(zhì)，其導電能力將大大增強1.N型半導體在純凈半導體硅或鍺中摻入磷、砷等5價元素，由于這類元素的原子最外層有5個價電子，故在構(gòu)成的共價鍵結(jié)構(gòu)中，由于存在多余的價電子而產(chǎn)生大量自由電子，這種半導體主要靠自由電子導電，稱為電子半導體或N型半導體，其中自由電子為多數(shù)載流子，熱激發(fā)形成的空穴為少數(shù)載流子。2.P型半導體在純凈半導體硅或鍺中摻入硼、鋁等3價元素，由于這類元素的原子最外層只有3個價電子，故在構(gòu)成的共價鍵結(jié)構(gòu)中，由于缺少價電子而形成大量空穴，這類摻雜后的半導體其導電作用主要靠空穴運動，稱為空穴半導體或P型半導體，其中空穴為多數(shù)載流子，熱激發(fā)形成的自由電子是少數(shù)載流子。

無論是P型半導體還是N型半導體都是中性的，對外不顯電性。摻入的雜質(zhì)元素的濃度越高，多數(shù)載流子的數(shù)量越多。少數(shù)載流子是熱激發(fā)而產(chǎn)生的，其數(shù)量的多少決定于溫度。3.1.3PN結(jié)1.PN結(jié)的形成將一塊半導體的一側(cè)摻雜成P型半導體，另一側(cè)摻雜成N型半導體，在兩種半導體的交界面處將形成一個特殊的薄層→PN結(jié)。半導體中載流子有擴散運動和漂移運動兩種運動方式。載流子在電場作用下的定向運動稱為漂移運動。在半導體中，如果載流子濃度分布不均勻，因為濃度差，載流子將會從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域運動，這種運動稱為擴散運動。2.PN結(jié)的鑄接觸流電位由差Uo3.窄1.念4PN結(jié)的輕單向貫導電拿性1.幣外加勉正向披電壓（也哄叫正洗向偏湊置）外加豈電場閃與內(nèi)籃電場桃方向爹相反館，內(nèi)厘電場喪削弱廊，擴款散運聞動大抗大超輛過漂茂移運鄭動，N區(qū)電欠子不請斷擴圍散到P區(qū)，P區(qū)空靜穴不麥斷擴碧散到N區(qū)，頓形成向較大秩的正凡向電燥流，航這時售稱PN結(jié)處擁于導俘通狀狡態(tài)。2.弟外加貼反向腸電壓（也罷叫反票向偏者置）外加俯電場圈與內(nèi)刻電場時方向分相同案，增軍強了娃內(nèi)電脖場，軟多子鼠擴散暮難以初進行陷，少張子在菜電場汗作用蠶下形旨成反進向電形流，因為傲是少貿(mào)子漂薪移運蜜動產(chǎn)平生的晨，反約向電麗流很丈小，告這時逼稱PN結(jié)處連于截劉止狀耐態(tài)。3.兔2機半汁導體薪二極店管3.拖2.躬1半導柱體二客極管貍的結(jié)常構(gòu)半導孫體二售極管是由浸一個PN結(jié)加鎖上電李極引爽出線耗和管囑殼構(gòu)暴成的屋，它季是電璃路符屆號如此圖所鈔示。釋可簡練稱二毛極管置。半導企體二賠極管豆按其必結(jié)構(gòu)爆不同耕可分模為點接觸近型和牙面接搬觸型兩類窄。點接愿觸型棟二極斬管PN結(jié)面段積很為小，惡結(jié)電降容很歇小，風多用冰于高確頻檢規(guī)波及苗脈沖益數(shù)字介電路賽中的均開關(guān)教元件及。面接綁觸型宜二極絞管PN結(jié)面拌積大膀，結(jié)悼電容命也小浴，多溫用在尚低頻去整流何電路固中。3.倦2.攪2半導途體二盤極管未的伏段安特告性1.曬二貨極管鍋的伏恥安特賽性曲誓線（1冶）正扇向特瞎性外加集正向同電壓執(zhí)較小框時，借外電悟場不通足以限克服孕內(nèi)電撕場對將多子申擴散椒的阻君力，PN結(jié)仍歇處于顫截止賊狀態(tài)堅。正向摩電壓漂大于挪死區(qū)陸電壓左后，丑正向談電流隨著需正向悉電壓旱增大慕迅速訂上升針。通染常死挎區(qū)電音壓硅漲管約劫為0略.5V，鍺管類約為恐0.糞2V。外加流反向蜓電壓羅時，PN結(jié)處醒于截最止狀者態(tài)，挺反向肚電流很小斜。（2仰）反你向特耗性（3督）擊返穿特蒜性反向疏電壓拾大于駐擊穿株電壓繁時，沉反向翁電流峰急劇朱增加碰。2.馳伏歲安特深性表田達式3.極2.般3二極憂管的滾主要姑參數(shù)（1桂）最晃大整鑒流電翼流IOM：指管掛子長絞期運影行時餐，允丑許通防過的偽最大情正向月平均驕電流靈。（2機）反峽向擊叢穿電撐壓UB：指管淹子反未向擊利穿時跳的電月壓值劈燕。（3便）最馳大反蛋向工沾作電丑壓UDR遲M：二極澇管運綁行時吩允許鵲承受倆的最是大反燥向電榴壓（剩約為UB的一震半）偶。（4腐）最鍋大反鍛向電厚流IRM：指管點子未心擊穿籌時的弟反向烈電流靠，其咽值越考小，傅則管濾子的回單向害導電僻性越倦好。（5抽）最啟高工寶作頻蔑率fm：主要辯取決舊于PN結(jié)結(jié)燃電容頑的大斤小。理想影二極表管：正向醒電阻襖為零厲，正階向?qū)Ｍ〞r些為短額路特宗性，溉正向憶壓降帽忽略筒不計廊；反幻玉向電淺阻為盡無窮信大，鋪反向緞截止形時為土開路序特性筍，反既向漏政電流裕忽略生不計斗。3.斜2.薄4二極該管模威型1.還理想擔模型2桓欠壓降過模型3.杰折線仰模型4.掉小信衡號模竄型+uD-iD

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3.燃3鳳二篩極管柱應(yīng)用哥電路珍舉例這一市章簡單車了解載.3.毒4咽特燭殊二盯極管穩(wěn)壓務(wù)管是跨一種盜用特芬殊工怨藝制悲造的塵半導黎體二甚極管禁，穩(wěn)抵壓管臟的穩(wěn)誼定電舞壓就款是反階向擊足穿電東壓。候穩(wěn)壓繁管的佩穩(wěn)壓糧作用縣在于滿：電碧流增傻量很肝大，士只引餡起很插小的創(chuàng)電壓熔變化狂。3.句4.錫1座穩(wěn)壓居二極罰管管穩(wěn)壓后管的刮主要勻參數(shù)述：（1躁）穩(wěn)定定電尊壓UZ。反向慰擊穿未后穩(wěn)說定工碑作的到電壓滔。（2余）穩(wěn)挽定電桃流IZ。工作暖電壓崗等于籠穩(wěn)定駱電壓漫時的榆電流猴。（3酬）動序態(tài)電比阻rZ。穩(wěn)定拜工作掩范圍嚴內(nèi)，投管子稈兩端鐮電壓遇的變燒化量緩與相忘應(yīng)電疊流的弊變化富量之忍比。屯即：rZ=Δ頌UZ/Δ垂IZ（4執(zhí)）額定厚功率PZ和最芹大穩(wěn)忙定電輩流IZM。額定譯功率PZ是在僵穩(wěn)壓咐管允響許結(jié)死溫下蕉的最輝大功霸率損滋耗?？首畲笊┓€(wěn)定寸電流IZM是指桶穩(wěn)壓頃管允盜許通補過的座最大蹲電流者。它稼們之上間的誓關(guān)系懇是：PZ=UZIZM3.眉4.就2陵變?nèi)菪味O缺管3.幟4.桿3繳光電父二極袋管光電摔二極似管的略又稱曉為光匠敏二罩極管殿，其柿工作密原理瞎恰好首與發(fā)慈光二請極管魔相反練。當日光線故照射匪到光椅電二霉極管備的PN結(jié)時敵，能賢激發(fā)稼更多上的電擠子，貓使之展產(chǎn)生增更多東的電戲子空騙穴對匠，從斥而提拔高了塵少數(shù)劇載流惰子的竄濃度舍。在PN結(jié)兩訂端加缺反向除電壓撥時反拴向電闊流會舊增加翼，所撫產(chǎn)生算反向仇電流付的大酒小與漂光的兇照度悅成正案比，功所以舟光電夫二極做管正鹿常工涼作時授所加戚的電柏壓為榆反向箏電壓濁。為灑使光炸線能丟照射失到PN結(jié)上宣，在恢光電捎二極旅管的湯管殼裙上設(shè)黎有一汁個小檔的通們光窗膽口。3.俱4.塊4密發(fā)光葬二極練管當發(fā)雹光二和極管填的PN結(jié)加透上正路向電惡壓時數(shù)，電聾子與黨空穴盈復合六過程幫以光雅的形屆式放底出能裙量。不同瓶材料者制成逆的發(fā)立光二角極管稅會發(fā)蜓出不攤同顏肌色的暈光。發(fā)光灘二極怪管具厘有亮虎