[工學]第一章半導體基礎知識及二極管電路-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 寬度、內建電場等參量均為常數，且與半導體材料、摻雜濃度、溫度有關 . 耗盡層為高阻區，空間電荷區以外的區域為低阻區 . 因濃度差 ? 空間電荷區形成內電場 ? 內電場促使少子漂移 ? 內電場阻止多子擴散 最后 ,多子的 擴散 和少子的 漂移 達到 動態平衡 。 一 .點接觸型二極管 二極管的結構與類型 (b)面接觸型 PN結面積大，用于工頻大電流整流電路。 雪崩擊穿 ：反向電壓為較大值時，耗盡層的電場使少子漂移速度加快，與價電子相碰撞，產生電子空穴對，新的電子空穴被加速后又撞其它價電子，載流子雪崩式增加，使電流急劇上升。 擴散電容也是 非線性電容 ，將隨著外加電壓的變化而改變 . 結電容總結 反向擊穿特性、溫度特性和電容效應 勢壘電容與擴散電容為 并聯 ， PN結總電容為兩者之和： 正向偏置時 PN結電容以擴散電容為主，反向偏置時以勢壘電容為主。 反向電流大，說明管子的單向導電性差，因此反向電流越小越好。 反向擊穿電壓 最小允許電流 最大允許電流 特殊 二極管 第二節 半導體二極管的工作原理及特性 一 . 穩壓二極管 正 極 （ 陽 極 ）負 極 （ 陰 極 ）ZiDv0 ZI?ZV?m inZm a xZI?ZI?ZV?Q()a ()b反向擊穿電壓 最小允許電流 最大允許電流 ZZZVrI???動態電阻： 一 . 穩壓二極管 特殊二極管 穩壓誤差 曲線越陡，電壓越穩定。 發光二極管 特殊二極管 四 . 光電子器件 單個發光二極管 七段顯示發光二極管 發光二極管的主要特性 顏色 波長 （ nm） 基本材料 正向電壓 （ 10mA時） V 光強 （ 10mA時，張角 177。 當電路中只有直流電源、沒有交流信號源時，二極管對外呈現的直流電阻稱為 靜態電阻 + i D v D R 一 . 靜態電阻 二極管的等效電阻 i v ID VD Q 靜態電阻 ： rD=VD/ID （非線性） 當管子的工作電流和電壓都確定后就在特性曲線上確定了靜態(直流 )工作點 Q。 二極管的模型 電路中模型的選擇 例 二極管的導通電壓 VD=，輸入信號 0. 6 s i n (V)svt ??求輸出電壓 vo(包括直流量和交流量）。 當流過穩壓管的電流 IZ有較大幅度的變化 ΔIZ時，其兩端電壓的變化 ΔVZ卻很小。 D()S t? RVC? ()O t?C 0 ttO?C? tsmVR??? ??()as?00RVR smVV?sm RVV?()b主要原理：二極管導通與截止時的電阻不同，從而電路的充放電時間常數不同，即 “ 快充慢放 ” 四 . 二極管鉗位電路 二極管模擬電路 T/4 D()S t? RVC? ()O t?C 0 ttO?C? tsmVR??? ??()as?00RVR smVV?sm RVV?()b四 . 二極管鉗位電路 二極管模擬電路 假設 D為理想二極管 RCT， vc(0)=0 二極管 與 門 vI1 vI2 D1 D2 vo 0V 0V 導通 導通 0V（ ) 0V 5V 導通 截止 0V（ ) 5V 0V 截止 導通 0V（ ) 5V 5V 截止 截止 5V RL 五 . 二極管開關電路 二極管模擬電路 二極管 與 門 vI1 vI2 D1 D2 vo 0V 0V 導通 導通 0V（ ) 0V 5V 導通 截止 0V（ ) 5V 0V 截止 導通 0V（ ) 5V 5V 截止 截止 5V 五 . 二極管開關電路 二極管模擬電路 當輸入電壓中只要有一個為低電平，則輸出為低電平；只有當所有輸入電壓均為高電平時，輸出才為高電平。 穩壓二極管的應用舉例 穩壓管的技術參數 : 曲線 三 . 穩壓電路 二極管模擬電路 解：令輸入電壓達到上限時，流過穩壓管的電流為 Izmax 。 限幅器應能夠鑒別信號的幅度，其傳輸特性必須具有線性區和限幅區。 器件模型的精度越高，模型的結構越復雜，要求的模型參數也越多，分析電路時計算量就越大。典型值為： A/Lx 光電二極管 特殊二極管 四 . 光電子器件 反向電流隨光照強度的增加而上升。 m in m a x Z Z ZI I I??即二 . 變容二極管 特殊二極管 特點 ： 內部為金屬半導體結，也具有單向導電性 電子（多子）導電 沒有少子存儲現象 工作速度快。 二極管的主要參數 第二節 半導體二極管的工作原理及特性 5. 最高工作頻率 fM 指二極管工作的上限頻率。手冊上給出的最高反向工作電壓 VR一般是 擊穿電壓 VBR的一半。變容二極管皆應用在反向偏置狀態。當在室溫條件下T=300K時，約為 26mV Dv：外接電壓 SI：反向飽和電流 二極管的伏安特性 第二節 半導體二極管的工作原理及特性 一 .二極管電流方程 +iDvDR( 1 )DTvVDSi I e??TkTVq?溫度電壓當量。 P N + + + + + + +DV RIV? PN結及其單向導電性 二 .PN結的單向導電性 PN結加反向電壓（反向偏置） 反向電流 Is 加反向電壓時（截止） 內電場加強，使擴散停止，有少量飄移，反向電流很小 . 在一定的溫度條件下，由本征激發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 ，對溫度變化非常敏感。 空穴 電子 （ B）擴散示意圖 雜質半導體 四 .載流子的漂移和擴散 運動 在同一塊本征半導體基片上，兩側分別 摻入施主雜質 和 受主雜質制成 N型半導體和 P型半導體。但由于數量的關系，起導電作用的主要是 多子 。 第一節 半導體的基本特性 雜質半導體 一 .N型半導體 增加載流子的數量 提高導電率 注意：摻雜時保證不破壞原有的晶格結構。 本征半導體 二 .導電機理 +4 +4 +4 +4 自由電子 空穴 束縛電子 本征半導體 二 .導電機理 +4 +4 +4 +4 空穴吸引附近的電子來填補，這樣的結果相當于空穴的遷移，而空穴的遷移相當于正電荷的移動，因此可以認為空穴是載流子。 簡化模型 +4 Si Ge 第一節 半導體的基本特性 本征半導體 一 .結構特點 通過一定的工藝過程，可以將半導體制成晶體 。 基本要求 2. 熟練掌握 二極管的外特性（數學描述） （ V－ A特性曲線及方程