半导体二极管及其基本电路 ppt课件.ppt

《半导体二极管及其基本电路 ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、3半导体二极管及其基本电路半导体的基本知识半导体器件的核心——PN结半导体二极管3.1半导体的基本知识根据导电能力(电阻率)的不同，物体可以划分为导体、绝缘体和半导体。一、半导体材料（1）热敏特性：温度升高导电能力显著增强。（2）光敏特性：光线照射导电能力显著增强。（3）掺杂特性：在本征半导体中掺入少量的有用的杂质，导电能力显著增强。半导体导电性能具有多变特性二、半导体的共价键结构原子核价电子外层电子轨道＋14硅原子结构＋4除去价电子后的原子价电子硅晶体的空间排列共价键结构平面示意图通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。——化学成分纯净的半导体晶体本征半导体

2、三、本征半导体及导电性能当导体处于热力学温度0K时，导体中没有自由电子。当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可挣脱原子核的束缚，成为自由电子自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，原子的电中性被破坏，呈正电性，其正电量与电子的负电量相等，人们常称呈现正电性的这个空位为空穴这一现象称为本征激发，也称热激发自由电子空穴●因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对。游离的部分自由电子也可能回到空穴中去，称为复合本征激发和复合在一定温度下会达到动态平衡自由电子的定向运动形成了电子电流，空穴的定向运动也可形成空穴电流，

3、它们的方向相反。显然空穴的导电能力不如自由电子相邻共价键中的价电子获得能量填充空穴，在新位置产生空穴，形成电荷迁移区别：导体只有一种载流子即自由电子1.本征半导体中自由电子和空穴的浓度相等2.本征半导体中载流子的浓度与环境温度有关温度T3.导电能力仍不如导体导电能力增强载流子的浓度3、杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质后的本征半导体称为杂质半导体。P型半导体P型半导体中空穴是多数载流子，主要由掺杂形成；电子是少数载流子，由热激发形成。空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。

4、三价杂质称为受主杂质。本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓、铟等形成P型半导体N型半导体在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，可形成N型半导体。在N型半导体中自由电子是多数载流子,它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子,由热激发形成。提供自由电子的五价杂质原子因自由电子脱离而带正电荷成为正离子，五价杂质原子被称为施主杂质3.2PN结的形成及特性一、PN结的形成载流子在电场作用下的定向运动称为漂移运动，产生漂移电流将一块半导体的一侧掺杂成P型半导体，另一侧掺杂成N型半导体，在两种半导体的交界面处将形成一个特殊的薄层→PN结。在半导体中，若载流子浓度分布不均匀，

5、因为存在浓度差，载流子将会从浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种运动称为扩散运动，产生扩散电流内电场多子扩散形成空间电荷区产生内电场阻止少子漂移促使扩散与漂移达到动态平衡形成一定宽度的PN结二、PN结的导电特性正向特性PN结外加直流电压V：P区接高电位（正电位），N区接低电位（负电位）内电场外电场变薄－－－－++++PN+_内电场被削弱，多子的扩散加强，能够形成较大的扩散电流。→正偏→正向电流正偏时，PN结呈现为一个小电阻反向特性＊硅PN结的Is为pA级＊温度T增加→Is增大内电场外电场PN结反偏：P区接低电位（负电位），N区接高电位（正电位）。NP+－+变厚_

6、－－－+++－+－－－+++内电场被加强，多子的扩散受抑制。少子漂移加强，但少子数量有限，只能形成较小的电流。反偏时，PN结呈现为一个大电阻→反偏→反向电流单向导电性PN结正向偏置时导通，反向偏置时截止正偏反偏PN结的伏安特性PN结所加端电压vD与流过它的电流I的关系为：门坎电压Vth死区PN结的反向击穿特性二极管处于反向偏置时，在一定的电压范围内，流过PN结的电流很小，但电压超过某一数值时，反向电流急剧增加，这种现象我们就称为反向击穿。击穿时对应的反向电压称为击穿电压，计为V(BR)。击穿形式分为两种：掺杂浓度较低，形成雪崩击穿高掺杂情况下，产生齐纳击穿PN结

7、具有温度特性T（℃）↑→在电流不变情况下管压降Vth↓→反向饱和电流IS↑，V(BR)↓3.3半导体二极管1、二极管的结构平面型二极管：用于集成电路中。面接触型二极管：PN结面积大，允许通过较高较大电流，但结电容大，适于低频工作。点接触型二极管：PN结面积小，结电容小，工作频率高，但不能承受较高反向电压和较大电流。PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管引线外壳线触丝线基片PN结PN符号2、二极管的V－I特性VI死区电压硅管0.6V,锗管0.2V。导通压降:硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。反向击穿电压VBR3、二极管的主要参数1）最大整流电流IFM2

8、）反向击穿电压VBR3）