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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章、半导体二极管及其基本电路,基本要求,正确理解：,PN,结的形成及单向导电性,熟练掌握：普通二极管、稳压二极管的外特性及主要参数,能够查阅电子器件相关手册,重点及难点：二极管电路分析方法,2.1半导体的基本知识,1半导体的导电性能,介于导体和绝缘体之间，半导体具有光敏、热敏和掺杂特性。,2,本征,半导体,（1）在0,K,时，本征半导体中没有,载流子,，呈绝缘体特性。（2）温度升高,热激发,共价键,中,价电子,进入,导带,自由电子+,空穴,。（3）两种载流子：导带中的自由电子，电荷极性为负；,价带,中挣脱共价键束缚的价电子所剩下的空穴，电荷极性为正。（4）,热激发,条件下，只有少数价电子挣脱共价键的束缚，进入导带形成电子空穴对，所以本征半导体导电率很低。,3,杂质半导体,（1）两种杂质半导体：,型,-掺入微量五价元素；,型,-掺入微量三价元素。（2）两种浓度不等的载流子：,多子,-由掺杂形成，,少子,-由热激发产生。（3）一般情况下，只要掺入极少量的杂质，所增加的多子浓度就会远大于室温条件下,本征激发,所产生的载流子浓度。所以，杂质半导体的导电率高。（4）杂质半导体呈电中性。,4半导体中载流子的运动方式,（1）漂移运动-载流子在外加电场作用下的定向移动。（2）扩散运动-因浓度梯度引起载流子的定向运动。,2.2结的形成及特性,1结的形成,当型半导体和型半导体结合在一起的时侯，由于交界面处存在载流子浓度的差异多子扩散产生,空间电荷区,和,内电场,内电场阻碍多子扩散，有利少子漂移当扩散和漂移达到动态平衡时，交界面形成稳定的空间电荷区，即结。,(难点重点),结的形成,（1）当型半导体和型半导体结合在一起时，由于交界面处存在,载流子浓度的差异,，这样电子和空穴都要,从浓度高的地方向浓度低的地方扩散,。但是，电子和空穴都是带电的，它们扩散的结果就使区和区中原来的电中性条件破坏了。区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子通常称为,空间电荷,，它们集中在区和区交界面附近，形成了一个很薄的,空间电荷区,，这就是我们所说的,结,。,图（1）浓度差使载流子发生扩散运动,（2）在这个区域内，多数载流子已扩散到对方并复合掉了，或者说消耗殆尽了，因此，空间电荷区又称为,耗尽层,。,（3）区一侧呈现负电荷，区一侧呈现正电荷，因此空间电荷区出现了方向由区指向区的电场，由于这个电场是载流子扩散运动形成的，而不是外加电压形成的，故称为,内电场,。,图（2）内电场形成,（4）内电场是由多子的扩散运动引起的，伴随着它的建立将带来两种影响：一是,内电场将阻碍多子的扩散,，二是,P,区和,N,区的少子一旦靠近,PN,结，便在内电场的作用下漂移到对方，,使空间电荷区变窄,。,（5）因此，,扩散运动使空间电荷区加宽，内电场增强，有利于少子的漂移而不利于多子的扩散；而漂移运动使空间电荷区变窄，内电场减弱，有利于多子的扩散而不利于少子的漂移。,当扩散运动和漂移运动达到动态平衡时，交界面形成稳定的空间电荷区，即,结处于动态平衡,。,观看动画,2结的单向导电性,外加正向电压,多子向结移动，空间电荷区变窄，内电场减弱扩散运动大于漂移运动正向电流,外加反向电压,多子背离结移动，空间电荷区变宽，内电场增强漂移运动大于扩散运动反向电流。当温度一定时，少子浓度一定，反向电流几乎不随外加电压而变化，故称为反向饱和电流。,(,重点难点）,结的单向导电性,（1）,外加正向电压,（正偏）在外电场作用下，多子将向结移动，结果使空间电荷区变窄，内电场被削弱，有利于多子的扩散而不利于少子的漂移，扩散运动起主要作用。结果，区的多子空穴将源源不断的流向区，而区的多子自由电子亦不断流向区，这两股载流子的流动就形成了结的正向电流。,观看动画,（2）,外加反向电压,（反偏）在外电场作用下，多子将背离结移动，结果使空间电荷区变宽，内电场被增强，有利于少子的漂移而不利于多子的扩散，漂移运动起主要作用。漂移运动产生的漂移电流的方向与正向电流相反，称为反向电流。,因少子浓度很低，反向电流远小于正向电流,。当温度一定时，少子浓度一定，反向电流几乎不随外加电压而变化，故称为,反向饱和电流,。,观看动画,2.3半导体,二极管,1半导体二极管按其结构的不同可分为,点接触型,、,面接触型,和平面型这样几类。,2伏安特性 它可划分为三个部分：,（1）正向特性,(,外加正向电压,),当正向电压超过某一数值后，二极管才有明显的正向电流，该电压值称为,导通电压,，用,th,表示。,在室温下，硅管的,th,约为0.5,V，,锗管的,th,约为0.1,V。,当流过二极管的电流比较大时，二极管两端的电压几乎维持恒定，硅管约为0.60.8（通常取0.7），锗管约为0.20.3,V（,通常取0.2）。,（2）反向特性,(,外加反向电压,),在反向电压小于反向击穿电压的范围内，由少数载流子形成的反向电流很小，而且与反向电压的大小基本无关。,由二极管的正向与反向特性可直观的看出：二极管是,非线性器件,；二极管具有单向导电性。,（3）反向击穿特性当反向电压增加到某一数值,BR,时，反向电流急剧增大，这种现象叫做二极管的反向击穿。,3电容效应：,势垒电容,与,扩散电容,4主要参数器件的参数是其特性的定量描述，是我们正确使用和合理选择器件的依据。（1）正向-,最大整流电流,F,（2）,反向-,反向击穿电压,BR,（3）,反向-,反向电流,I,R,
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