第8章 常用半导体器件及应用

《第8章 常用半导体器件及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第8章常用半导体器件及应用8.1半导体二极管8.2稳压二极管8.3发光二极管8.4二极管的应用举例(半波整流)8.5晶体三极管8.6三极管的应用举例8.1半导体二极管8.1.1半导体基础知识1.本征半导体自然界的物质按其导电性能分为导体、绝缘体和半导体。半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。半导体的主要性质有对光、电、热的敏感性和掺杂性。纯净晶体结构的半导体称之为本征半导体。常用的半导体材料有硅和锗。2.杂质半导体在本征半导体中有控制的掺人特定的杂质可以改变它的导电性，这种半导体被称为杂质半导体。在本征半导体中，

2、掺人五价兀索(如磷元素)使晶体中某些原子被杂质原子所代替，形成N型半导体。下一页返回8.1半导体二极管3.PN结通过现代工艺，把一块本征半导体的一边形成P型半导体，另一边形成N型半导体，这两种半导体的交界处就形成了PN结。PN结具有单向导电特性。当PN结外加正向电压(外加正向电压的正极接P区一侧，负极接N区一侧)，形成较大的正向电流时，PN结呈现很小的正向电阻，PN结导通;当PN结外加反向电压(外加反向电压的正极接N区一侧，负极接P区一侧)，反向电流很小时，PN结呈现很大的反向电阻，PN结截止。上一页下一页返回8

3、.1半导体二极管8.1.2半导体二极管的结构与符号将PN结的两端加上相应的电极引线和管壳，就制成了半导体二极管，它的电路符号如图8-1(c)所示。其中三角形表示P区，为阳极;粗短线表示N区，为阴极。半导体二极管按其结构的不同，可以分为点接触型和面接触型两类，如图8-1(a)和(b)所示。8.1.3半导体二极管的单向导电性当外加正向电压时，二极管导通。导通时，二极管的正向压降几乎为零，二极管相当于短路。当外加反向电压时，二极管截止。截止时，二极管的反向电流几乎为零，二极管相当于开路。上一页下一页返回8.1半导体二极

4、管8.1.4半导体二极管的伏安特性二极管中通过的电流随管子两端施加的电压变化的关系曲线称为伏安特性曲线，如图8-2所示。二极管的伏安特性由三部分组成。(1)正向特性。在正向特性的起始部分，当外加正向电压很低时，外电场不能克服PN结的内电场，这个时候正向电流很小，几乎为零当正向电压超过一定的数值后，内电场被大大削弱，电流增长很快。上一页下一页返回8.1半导体二极管这个一定数值的正向电压称为门坎电压Uth(又称死区电压).其大小与材料及环境温度有关。通常硅管的门坎电压约为0.5V.锗管的约为0.2V。当正向电压超过死

5、区电压值时.正向电流随外加电压的增加而明显增大.二极管正向电阻变得很小。当二极管完全导通后.正向压降基本维持不变一般硅管的约为0.6-0.8V,锗管的约为0.2-0.3V。(2)反向特性。在二极管加上反向电压时.由于少数载流子漂移运动.形成很小的反向电流。反向电流的大小与反向电压的高低无关.故通常称它为反向饱和电流。如果温度升高.由于少数载流子增加.反向电流将随之急剧增加一般硅管的反向电流要比锗管的小得多。上一页下一页返回8.1半导体二极管（3）反向击穿特性。当反向电压增加到一定的数值时，强电场将PN结击穿，反向

6、电流突然急剧增加，二极管失去单向导电性，这种现象称为二极管反向击穿，这个数值的反向电压称为反向击穿电压UBR。普通二极管被击穿后，往往因电流过大管子过热而损坏，不能再恢复原来的工作性能。8.1.5半导体二极管的主要参数半导体二极管的参数规定了二极管的性能指标和适用范围.是使用时的主要依据。下面介绍二极管的几个主要参数。上一页下一页返回8.1半导体二极管①最大整流电流IFM。它是指二极管长期运行时，允许通过的最大正向电流，它由PN结的面积和散热条件决定。②最高反向工作电压URM。它是指保证二极管不被击穿的反向电压，

7、为了安全运行一般手册中规定为反向击穿电压的一半。③最大反向电流IRM。它是指在二极管上加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流越小，说明管子的单向导电性能越好。上一页返回8.2稳压二极管8.2.1稳压二极管的伏安特性稳压二极管是用特殊工艺制造的面接触型硅二极管，因为它具有稳定电压的功能，故称为稳压管。稳压管的电路符号及伏安特性曲线如图8-4所示。由图可见，稳压管的正向特性曲线与普通二极管的相似，而反向击穿特性曲线比较陡，稳压管正是工作于特性曲线的反向击穿区域。当反向电压大到某一个数值时反向电流急剧增大，稳压管被反

8、向击穿，但这种击穿不是破坏性的，只要在电路中串联一个适当的限流电阻，就能保证稳压管不因过热而烧坏。在击穿状态下，流过管子的电流在很大范围内变化时，管子两端的电压几乎不变，利用这一特点可以达到稳压的目的。下一页返回8.2稳压二极管8.2.2稳压二极管的主要参数1.稳定电流IZ稳定电流是稳压管正常工作时的额定电流。工作电流小于IZ时，稳压效果较差;工作电流大于IZ时.在不超过