半导体双极器件PN结器

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1、1.半导体二极管的类型在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大类。(1)点接触型二极管—PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。(a)点接触型二极管的结构示意图图01.11二极管的结构示意图(c)平面型(3)平面型二极管—往往用于集成电路制造工艺中。PN结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。(2)面接触型二极管—PN结面积大，用于工频大电流整流电路。(b)面接触型2.半导体二极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：半导体二极管图片三.特殊二极管1.稳压二极管稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊硅

2、二极管。稳压二极管的伏安特性曲线与硅二极管的伏安特性曲线完全一样，稳压二极管伏安特性曲线的反向区、符号和典型应用电路如图所示。特殊二极管包括稳压管、变容二极管、隧道二极管、光电二极管、发光二极管等。稳压二极管的伏安特性(a)符号(b)伏安特性(c)应用电路(b)(c)(a)从稳压二极管的伏安特性曲线上可以确定稳压二极管的参数。(A)稳定电压VZ——(B)动态电阻rZ——在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。其概念与一般二极管的动态电阻相同，只不过稳压二极管的动态电阻是从它的反向特性上求取的。rZ愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。rZ=VZ/IZ(

3、C)最大耗散功率PZM——稳压管的最大功率损耗取决于PN结的面积和散热等条件。反向工作时PN结的功率损耗为PZ=VZIZ，由PZM和VZ可以决定IZmax。(D)最大稳定工作电流IZmax和最小稳定工作电流IZmin—————稳压管的最大稳定工作电流取决于最大耗散功率，即PZmax=VZIZmax。而Izmin对应VZmin。若IZ＜IZmin则不能稳压。(E)稳定电压温度系数——VZ温度的变化将使VZ改变，在稳压管中当VZ＞7V时，VZ具有正温度系数，反向击穿是雪崩击穿。当VZ＜4V时，VZ具有负温度系数，反向击穿是齐纳击穿。当4V＜VZ＜7V时，稳

4、压管可以获得接近零的温度系数。这样的稳压二极管可以作为标准稳压管使用。稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻。电阻的作用一是起限流作用，以保护稳压管；其次是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。2.变容二极管利用PN结电容随外加电压非线性变化的特性，即电抗可变器件。具有以下三种效应：（1）通过外加电压改变电抗，用做微波信号的开关或调制。（2）利用非线性特性产生外加微波信号的谐波。（3）用两个不同频率的微波信号进行参量放大，或将其中一个信号上变频。*器件特性尽可能接近理想可变电容，即损耗越小越好。

5、*PN结扩散电容，损耗电导大。*变容二极管通常采用势垒电容。*工作区：零偏压至击穿电压。*变容二极管结构和参数器件工作在反偏区，结电阻大约为10兆欧，单位面积结电容约为几个微微法拉，在高频应用时，结阻抗与结容抗相比可忽略不计。（1）变容二极管的参数电容变化系数，品质因数，串联电阻和击穿电压。（A）电容变化系数：电容-电压非线性变化程度Cmax：零偏压时的结电容Cmin：击穿电压时的结电容值越大，表示结电容相对变化越大。（B）品质因数Q：储存能量与消耗能量的比值。变容二极管的效率也由品质因数表示。Q值的意义是表示变容二极管储存交流能量的本领，其值越大越好。零偏压时的Q

6、值：*零偏压截止频率Qo=1（C）串联电阻Rs：源于材料体电阻和接触电阻。非外延变容二极管以基区电阻为主外延变容二极管以N区电阻为主（2）变容二极管结构设计理想材料：A：至少有一种载流子有较高的迁移率；B：介电常数小；C：禁带宽度大；D：杂质电离能小；E：热导率大。*设计台面型外延二极管时最重要的参数：A：外延层电阻率B：外延层厚度C：扩散深度外延层或N区杂质浓度由截止频率和击穿电压决定。降低外延层杂质浓度击穿电压提高，但截止频率下降。零偏压截止频率：扩散后外延层净杂质分布：P型杂质表面浓度外延层初始杂质浓度衬底杂质浓度设PN结空间电荷区中无可动电荷，杂质全部电离，

7、则泊松方程：解泊松方程可求得结电场与电势，进而求得结电容、击穿电压等参数。3.隧道二极管4.整流器整流器是一种对交流电进行整流的PN结二极管(3-77)n介于1~2之间正向直流电阻RF和动态电阻rF(3-78)(3-79)反向直流电阻RR和动态电阻rR(3-80)(3-81)5.开关二极管利用P+N结的单向导电性制成的开关器件。PN结反向渡越过程分为电流恒定和电流衰减两个阶段。电流恒定的时间称存储时间；从电流开始下降到下降到初始值百分之十这段过程为下降过程。存储时间和下降时间之和称为反向恢复时间：PN结正偏时，N区空穴分布：t=0到t=ts：在N区仍存在非平衡载