第1章__半导体二极管与应用习题解答某

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1、....第1章半导体二极管及其基本电路1.1教学内容与要求本章介绍了半导体基础知识、半导体二极管及其基本应用和几种特殊二极管。教学内容与教学要求如表1.1所示。要求正确理解杂质半导体中载流子的形成、载流子的浓度与温度的关系以及PN结的形成过程。主要掌握半导体二极管在电路中的应用。表1.1第1章教学内容与要求教学内容教学要求重点与难点半导体基础知识本征半导体，杂质半导体熟练掌握正确理解一般了解PN结形成√重点：PN结的单向导电性难点：PN结的形成单向导电性√伏安特性√电容效应√半导体二极管结构与类型√重点：二极管应用电路分析难点：二极管各模型的特点及选择

2、各种模型的条件伏安特性与主要参数√型号与选择√模型√应用（限幅、整流）√特殊二极管稳压二极管（稳压原理与稳压电路）√重点：稳压管稳压条件及稳压电路分析发光二极管、光电二极管、变容二极管√1.2内容提要1.2.1半导体的基础知识1．本征半导体高度提纯、结构完整的半导体单晶体叫做本征半导体。常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。自由电子和空穴是成对出现的，称为电子空穴对，它们的浓度相等。本征半导体的载流子浓度受温度的影响很大，随着温度的升高，载流子的浓度基本按指数规律增加。但本征半导体中载流子的浓度很低，导电能

3、力仍然很差，2．杂质半导体(1)N型半导体本征半导体中，掺入微量的五价元素构成N型半导体，N型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴。N型半导体呈电中性。(2)P型半导体本征半导体中，掺入微量的三价元素构成P型半导体。P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。P型半导体呈电中性。在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度，掺入杂质越多，多子浓度就越大。而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。1.2.2PN结及其特性1．PN结的形成专业资料精心整理....在一块本征半导体上，通过一定的工艺使其一边形成N型半导体，另一边形成

4、P型半导体，在P型区和N型区的交界处就会形成一个极薄的空间电荷层，称为PN结。PN结是构成其它半导体器件的基础。2．PN结的单向导电性PN结具有单向导电性。外加正向电压时，电阻很小，正向电流是多子的扩散电流，数值很大，PN结导通；外加反向电压时，电阻很大，反向电流是少子的漂移电流，数值很小，PN结几乎截止。3.PN结的伏安特性PN结的伏安特性：式中，U的参考方向为P区正，N区负，I的参考方向为从P区指向N区；IS在数值上等于反向饱和电流；UT=KT/q，为温度电压当量，在常温下，UT≈26mV。(1)正向特性的部分称为正向特性，如满足U>>UT，则，P

5、N结的正向电流I随正向电压U按指数规律变化。(2)反向特性的部分称为反向特性，如满足，则，反向电流与反向电压的大小基本无关。(3)击穿特性当加到PN结上的反向电压超过一定数值后，反向电流急剧增加，这种现象称为PN结反向击穿，击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。4.PN结的电容效应PN结的结电容CJ由势垒电容CB和扩散电容CD组成。CB和CD都很小，只有在信号频率较高时才考虑结电容的作用。当PN结正向偏置时，扩散电容CD起主要作用，当PN结反向偏置时，势垒电容CB起主要作用。1.2.3半导体二极管1.半导体二极管的结构和类型半导体二极管是由PN结加

6、上电极引线和管壳组成。二极管种类很多，按材料来分，有硅管和锗管两种；按结构形式来分，有点接触型、面接触型和硅平面型几种。2.半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性是指二极管两端的电压uD和流过二极管的电流iD之间的关系。它的伏安特性与PN结的伏安特性基本相同，但又有一定的差别。在近似分析时，可采用PN结的伏安特性来描述二极管的伏安特性。3.温度对二极管伏安特性的影响温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，温度每升高1oC，PN结的正向压降约减小（2~2.5）mV。二极管的反向特性曲线随温度的升高将向下移动。当温度每升高10oC左右时，反向饱和电流

7、将加倍。4.半导体二极管的主要参数二极管的主要参数有：最大整流电流IF；最高反向工作电压UR；反向电流IR；最高工作频率fM等。由于制造工艺所限，即使同一型号的管子，参数也存在一定的分散性，因此手册上往往给出的是参数的上限值、下限值或范围。5.半导体二极管的模型常用的二极管模型有以下几种：专业资料精心整理....(1)理想模型:理想二极管相当于一个开关。当外加正向电压时，二极管导通，正向压降uD为零，相当于开关闭合；当外加反向电压时，二极管截止，反向电流iR为零，相当于开关断开。(2)恒压源模型:当二极管外加正向电压等于或大于导通电压Uon时，二极管导

8、通，二极管两端电压降为Uon；当外加电压小于Uon时，二极管截止，反向电流为零。(3)折线模型