醫(yī)學影像學-PN結-課件

三、PN結PN結：在P型和N型半導體的交界面附近，形成一個具有獨特的物理特性的結。1、PN結的形成N型半導體：整體電中性（磷正離子、電子帶負電），載流子中電子濃度高于空穴。P型半導體：整體電中性（硼負離子、空穴帶正電），載流子中空穴濃度高于電子。PN1PPT課件1)兩種載流子的運動擴散運動：高濃度載流子向低濃度載流子一側的擴散運動，使耗盡層變寬。漂移運動：低濃度載流子向高濃度載流子一側的漂移運動，使耗盡層變窄。動畫演示1-22PPT課件PN結的形成3PPT課件2)空間電荷區(qū)（耗盡層）：由于擴散運動，在P型和N型半導體的交接面附近，形成了空間電荷區(qū)（電子、空穴復合），它是個高阻區(qū)，又稱阻擋層，內部無載流子。4PPT課件3)內電場的形成：由于擴散運動形成了空間電荷區(qū)，電荷區(qū)兩側的正負離子形成了內電場如上圖所示。在電場力作用下，少數(shù)載流子發(fā)生漂移。特點：內電場阻礙了擴散運動，加強了漂移運動。5PPT課件4）PN結形成：PN結中擴散運動和漂移運動相互依存，相互矛盾，開始時，擴散運動占優(yōu)勢，空間電荷區(qū)不斷加寬，內電場不斷增強，擴散運動不斷減弱，漂移運動卻逐漸增強，當二者趨于平衡時，空間電荷區(qū)的厚度不再變化，形成了PN結。動畫再次演示6PPT課件PN結的形成7PPT課件PN結形成小結1)PN型半導體特點2)兩種載流子及兩種運動形式3)空間電荷區(qū)形成4)內電場5)PN結形成8PPT課件PN結具有單向導電性，若外加電壓使電流從P區(qū)流到N區(qū)，PN結呈低阻性，所以電流大；反之是高阻性，電流小。

如果外加電壓使：

PN結P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位稱為加正向電壓，簡稱正偏；

PN結P區(qū)的電位低于N區(qū)的電位稱為加反向電壓，簡稱反偏。PN結單向導電性引言：9PPT課件2、PN結的單向導電性1）PN結加正向電壓時：P區(qū)接電源正端，N區(qū)接電源負端耗盡層外電場內電場PN結正偏內電場耗盡層減弱變窄擴散運動加強漂移運動減弱結平衡破壞動畫演示PN10PPT課件2、PN結的單向導電性11PPT課件外電路形成極小反向電流反向飽和電流2）PN結加反向電壓時：P區(qū)接電源負端，N區(qū)接電源正端耗盡層內電場外電場PN結反偏內電場耗盡層加強變寬擴散運動難于進行漂移運動加強結平衡破壞動畫演示12PPT課件反偏總結：外加的反向電壓有一部分降落在PN結區(qū)，方向與PN結內電場方向相同，加強了內電場。內電場對多子擴散運動的阻礙增強，擴散電流大大減小。此時PN結區(qū)的少子在內電場作用下形成的漂移電流大于擴散電流，可忽略擴散電流，PN結呈現(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，這個電流也稱為反向飽和電流。

13PPT課件PN結的單向導電性：PN結的單向導電性是由耗盡層的寬窄決定的，PN結加正向電壓時，耗盡層變窄，呈現(xiàn)很小的正向電阻，正向電流較大：加反向電壓時，耗盡層變寬，呈現(xiàn)很大的反向電阻，反向電流很小。PN結的這種正向導電性能良好，而反向導電性能很差的特點，稱為PN結的單向導電性。3、PN結的伏安特性曲線：（PN結外接電壓時）理論公式14PPT課件OA:正向特性OB:反向特性IS:反向飽和電流擊穿特性15PPT課件4、PN結的擊穿當反向電壓超過一定值時,PN結會出現(xiàn)擊穿,此時反向電流劇增，反向電流開始劇增的電壓稱為反向擊穿電壓.1)齊納擊穿:內電場的強作用下,束縛電子被直接從共價鍵中拉出來,形成電子空穴對,而產生大量的載流子,加強了漂移運動,出現(xiàn)擊穿.本質是場致激發(fā).<52)雪崩擊穿:內電場的強作用下,在結內作漂移運動的少數(shù)載流子,受到電場的加速作用可獲得很大的能量.它與結內原子碰撞時,使原子的價電子擺脫束縛狀態(tài)而形成電子空穴對.新生的電子、空穴對再去碰撞其它原子，產生更多的電子、空穴對。使載流子數(shù)劇增。反向電流迅速增大，出現(xiàn)擊穿。本質是碰撞電離。>8v注意：出現(xiàn)擊穿，PN結并不一定壞了，只有超過允許值時，才燒毀。16PPT課件第二節(jié)半導體二極管一、二極管的結構和符號構成：以PN結為核心，兩端加上電極引線、管殼。結構：點接觸型、面結合型、平面型面結合型點接觸型平面型符號如下符號17PPT課件二、二極管的伏安特性二極管的伏安特性同PN結的伏安特性：正向特性、反向特性、擊穿特性。且隨溫度而變化。鍺管硅管0.7v0.2V18PPT課件1）.正向特性

當U＞0，即處于正向特性區(qū)域。正向區(qū)又分為兩段：

當0＜U＜Uth時，正向電流為零，Uth稱為死區(qū)電壓或開啟電壓。

當U＞Uth時，開始出現(xiàn)正向電流，并按指數(shù)規(guī)律增長。

硅二極管的死區(qū)電壓Uth＝0.5V左右，

鍺二極管的死區(qū)電壓Uth＝0.1V左右。UUU19PPT課件2）.反向特性

當U＜0時，即處于反向特性區(qū)域。反向區(qū)也分兩個區(qū)域：

當UBR＜U＜0時，反向電流很小，且基本不隨反向電壓的變化而變化，此時的反向電流也稱反向飽和電流IS。

當U≥UBR時，反向電流急劇增加，UBR稱為反向擊穿電壓。

UBRU20PPT課件

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，反向飽和電流也很小；鍺二極管的反向擊穿特性比較軟，過渡比較圓滑，反向飽和電流較大。UBRU從擊穿的機理上看，硅二極管若|UBR|≥7V時，主要是雪崩擊穿；若UBR≤4V則主要是齊納擊穿，當在4V～7V之間兩種擊穿都有，有可能獲得零溫度系數(shù)點。21PPT課件

三、二極管的主要參數(shù)1、最大整流電流：是指二極管在長期工作時，允許通過的最大正向電流。2、最高反向工作電壓：是指二極管在長期工作時，允許通過的最大反向電壓。3、反向電流：是指二極管未擊穿時反向電流值4、最高工作頻率：是指二極管具有單向導電性的最高工作頻率。四、二極管的應用----限幅器利用二極管的單向導電性達到各種限幅的目的。正向導通：反向截止：電阻很小，近似為接通的開關電阻很大，近似為斷開的開關22PPT課件

Eui<當Eui3當Eiu23PPT課件

國家標準對半導體器件型號的命名舉例如下：2AP

9用數(shù)字代表同類型器件的不同型號.用字母代表器件的類型，P代表普通管.用字母代表器件的材料，A代表N型Ge.

B代表P型Ge，C代表p型Si，D代表N型Si2代表二極管，3代表三極管.24PPT課件五、穩(wěn)壓管1、穩(wěn)壓管：具有穩(wěn)定電壓的特點，實質上是一個二極管，它具有陡峭的反向擊穿特性，工作在反向擊穿狀態(tài)的一個二極管。2、符號：3、原理：二極管反向擊穿時，當反向電壓增大到一定值時，反向電流突然上升，此后當反向電壓有極微小變化時，反向電流就會有很大的增加。穩(wěn)壓管利用了二極管的反向擊穿特性，來達到穩(wěn)壓目的。25PPT課件4、穩(wěn)壓管的伏安特性：26PPT課件5、穩(wěn)壓管主要參數(shù)1）穩(wěn)定電壓2）工作電流3）耗散功率不被燒毀的最大耗散功率4）動態(tài)電阻動態(tài)電阻越小越好5）電壓溫度系數(shù)：受溫度影響的系數(shù)27PPT課件小結：PN結的形成PN結的單單向導電性二極管、穩(wěn)