《晶體二極管及應(yīng)用》ppt課件

1、1/132第第1 1章章 緒論緒論第第2 2章章 晶體二極管及運(yùn)用晶體二極管及運(yùn)用第第3 3章章 晶體三極管及運(yùn)用晶體三極管及運(yùn)用第第4 4章章 場(chǎng)效應(yīng)管及根本放大電路場(chǎng)效應(yīng)管及根本放大電路第第5 5章章 放大電路的頻率呼應(yīng)放大電路的頻率呼應(yīng)第第6 6章章 負(fù)反響放大電路負(fù)反響放大電路第第7 7章章 雙極型模擬集成電路的分析與運(yùn)用雙極型模擬集成電路的分析與運(yùn)用第第8 8章章 集成運(yùn)算放大器的分析與運(yùn)用集成運(yùn)算放大器的分析與運(yùn)用第第1010章章 直流穩(wěn)壓源電路直流穩(wěn)壓源電路2/132問(wèn)題：?jiǎn)栴}：1.為什么用半導(dǎo)體資料制造電子器件？為什么用半導(dǎo)體資料制造電子器件？2.PN結(jié)上所加的電壓和電流符合歐

2、姆定律嗎？結(jié)上所加的電壓和電流符合歐姆定律嗎？3.常用電子器件主要有哪些？常用電子器件主要有哪些？4. 各種器件有何功能？各種器件有何功能？第二章晶體二極管及運(yùn)用第二章晶體二極管及運(yùn)用3/132第二章晶體二極管及運(yùn)用第二章晶體二極管及運(yùn)用2.1 2.1 半導(dǎo)體根底知識(shí)半導(dǎo)體根底知識(shí)2.2 PN2.2 PN結(jié)結(jié)2.3 2.3 半導(dǎo)體二極管二極管半導(dǎo)體二極管二極管4/132一、半導(dǎo)體的特性一、半導(dǎo)體的特性二、本征半導(dǎo)體及半導(dǎo)體的能帶二、本征半導(dǎo)體及半導(dǎo)體的能帶三、雜質(zhì)半導(dǎo)體三、雜質(zhì)半導(dǎo)體5/132 什么是半導(dǎo)體？什么是半導(dǎo)體？導(dǎo)導(dǎo) 體體: 導(dǎo)電率為導(dǎo)電率為105s-1105s-1，量級(jí)，如金屬。，

3、量級(jí)，如金屬。S:S:西門(mén)子西門(mén)子) )絕緣體絕緣體: 導(dǎo)電率為導(dǎo)電率為10-2210-2210-14 s-110-14 s-1量級(jí)，如：橡膠、云量級(jí)，如：橡膠、云母、塑料等。母、塑料等。導(dǎo)電才干介于導(dǎo)體和絕緣體之間。如：硅、鍺、砷導(dǎo)電才干介于導(dǎo)體和絕緣體之間。如：硅、鍺、砷化鎵等?；壍取０雽?dǎo)體半導(dǎo)體: 半導(dǎo)體特性半導(dǎo)體特性摻入雜質(zhì)那么導(dǎo)電率添加幾百倍摻入雜質(zhì)那么導(dǎo)電率添加幾百倍摻雜特性摻雜特性半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件溫度添加使導(dǎo)電率大為添加溫度添加使導(dǎo)電率大為添加溫度特性溫度特性熱敏器件熱敏器件光照不僅使導(dǎo)電率大為添加還可以產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)光照不僅使導(dǎo)電率大為添加還可以產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)光照特性光照特性光敏

4、器件光敏器件光電器件光電器件6/132本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體完全純真、構(gòu)造完好的半導(dǎo)體晶體。完全純真、構(gòu)造完好的半導(dǎo)體晶體。純度：純度：99.9999999%99.9999999%，“九個(gè)九個(gè)9 9它在物理構(gòu)它在物理構(gòu)造上呈單晶體形狀。造上呈單晶體形狀。常用的本征半導(dǎo)體常用的本征半導(dǎo)體+4晶體特征晶體特征在晶體中，質(zhì)點(diǎn)的陳列有一定的規(guī)律。在晶體中，質(zhì)點(diǎn)的陳列有一定的規(guī)律。硅鍺的原子硅鍺的原子構(gòu)造簡(jiǎn)化模型構(gòu)造簡(jiǎn)化模型價(jià)電子價(jià)電子正離子正離子留意：為了方便，留意：為了方便，原子構(gòu)造常用二維原子構(gòu)造常用二維構(gòu)造描畫(huà)，實(shí)踐上構(gòu)造描畫(huà)，實(shí)踐上是三維構(gòu)造。是三維構(gòu)造。7/132鍺晶體的共價(jià)鍵構(gòu)造表示圖鍺晶體

5、的共價(jià)鍵構(gòu)造表示圖 半導(dǎo)體能帶構(gòu)造表示圖半導(dǎo)體能帶構(gòu)造表示圖價(jià)帶中留下的空位稱為空穴價(jià)帶中留下的空位稱為空穴導(dǎo)帶導(dǎo)帶自在電子定向挪動(dòng)自在電子定向挪動(dòng)構(gòu)成電子流構(gòu)成電子流 本征半導(dǎo)體的原子構(gòu)造和共價(jià)鍵本征半導(dǎo)體的原子構(gòu)造和共價(jià)鍵共價(jià)鍵內(nèi)的電子共價(jià)鍵內(nèi)的電子稱為束縛電子稱為束縛電子價(jià)帶價(jià)帶禁帶禁帶EG外電場(chǎng)外電場(chǎng)E束縛電子填補(bǔ)空穴的束縛電子填補(bǔ)空穴的定向挪動(dòng)構(gòu)成空穴流定向挪動(dòng)構(gòu)成空穴流掙脫原子核束縛的電子掙脫原子核束縛的電子稱為自在電子稱為自在電子8/1321. 本征半導(dǎo)體中有兩種載流子本征半導(dǎo)體中有兩種載流子 自在電子和空穴自在電子和空穴它們是成對(duì)出現(xiàn)的它們是成對(duì)出現(xiàn)的2. 在外電場(chǎng)的作用下，產(chǎn)

6、生電流在外電場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生電流 電子流和空穴流電子流和空穴流電子流電子流自在電子作定向運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的自在電子作定向運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的方向與外電場(chǎng)方向相反方向與外電場(chǎng)方向相反自在電子一直在導(dǎo)帶內(nèi)運(yùn)動(dòng)自在電子一直在導(dǎo)帶內(nèi)運(yùn)動(dòng)空穴流空穴流價(jià)電子遞補(bǔ)空穴構(gòu)成的價(jià)電子遞補(bǔ)空穴構(gòu)成的方向與外電場(chǎng)方向一樣方向與外電場(chǎng)方向一樣一直在價(jià)帶內(nèi)運(yùn)動(dòng)一直在價(jià)帶內(nèi)運(yùn)動(dòng)3. 留意：本征半導(dǎo)體在熱力學(xué)零度留意：本征半導(dǎo)體在熱力學(xué)零度0K和沒(méi)有外界能量激和沒(méi)有外界能量激發(fā)下，晶體內(nèi)無(wú)自在電子，不導(dǎo)電。發(fā)下，晶體內(nèi)無(wú)自在電子，不導(dǎo)電。載流子概念：運(yùn)載電荷的粒子。載流子概念：運(yùn)載電荷的粒子。9/132 本征半導(dǎo)體的載流子的濃度本征半導(dǎo)體的

7、載流子的濃度電子濃度電子濃度 ni : ni :表示單位體積內(nèi)的自在電子數(shù)表示單位體積內(nèi)的自在電子數(shù)空穴濃度空穴濃度 pi : pi :表示單位體積內(nèi)的空穴數(shù)。表示單位體積內(nèi)的空穴數(shù)。G03/2k2iioETnpA T e A0 與資料有關(guān)的常數(shù)與資料有關(guān)的常數(shù)EG0 禁帶寬度禁帶寬度T 絕對(duì)溫度絕對(duì)溫度k 玻爾曼常數(shù)玻爾曼常數(shù)結(jié)論結(jié)論1. 本征半導(dǎo)體中本征半導(dǎo)體中 電子濃度電子濃度ni = 空穴濃度空穴濃度pi 2. 載流子的濃度與載流子的濃度與T、EG0有關(guān)有關(guān) 10/132 載流子的產(chǎn)生與復(fù)載流子的產(chǎn)生與復(fù)合合g載流子的產(chǎn)生率載流子的產(chǎn)生率 即每秒成對(duì)產(chǎn)生的電子空穴的濃度。即每秒成對(duì)產(chǎn)生

8、的電子空穴的濃度。R載流子的復(fù)合率載流子的復(fù)合率 即每秒成對(duì)復(fù)合的電子空穴的濃度。即每秒成對(duì)復(fù)合的電子空穴的濃度。當(dāng)?shù)竭_(dá)動(dòng)態(tài)平衡時(shí)當(dāng)?shù)竭_(dá)動(dòng)態(tài)平衡時(shí) g=R R = r nipi 其中其中r復(fù)合系數(shù)，與資料有關(guān)。復(fù)合系數(shù)，與資料有關(guān)。11/132雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體。摻雜后半導(dǎo)體的導(dǎo)電率大為提高。摻雜后半導(dǎo)體的導(dǎo)電率大為提高。 摻入的三價(jià)元素如摻入的三價(jià)元素如B硼、硼、Al鋁鋁等，構(gòu)成等，構(gòu)成P型半導(dǎo)體，也稱空穴型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體，也稱空穴型半導(dǎo)體。 摻入的五價(jià)元素如摻入的五價(jià)元素如P磷磷 、砷等，、砷等，構(gòu)成構(gòu)成N型半導(dǎo)體，也稱電子型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體，

9、也稱電子型半導(dǎo)體。12/132 N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入的五價(jià)元素，如在本征半導(dǎo)體中摻入的五價(jià)元素，如P。價(jià)帶價(jià)帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶+施主施主能級(jí)能級(jí)自在電子是多子即多數(shù)載流子自在電子是多子即多數(shù)載流子空穴是少子空穴是少子雜質(zhì)原子提供雜質(zhì)原子提供由熱激發(fā)構(gòu)成由熱激發(fā)構(gòu)成由于五價(jià)元素很容易奉獻(xiàn)電由于五價(jià)元素很容易奉獻(xiàn)電子，因此將其稱為施主雜質(zhì)。子，因此將其稱為施主雜質(zhì)。施主雜質(zhì)因提供自在電子而施主雜質(zhì)因提供自在電子而帶正電荷成為正離子。帶正電荷成為正離子。13/132自在電子是多子即多數(shù)載流子自在電子是多子即多數(shù)載流子空穴是少子空穴是少子問(wèn)題：與本征半導(dǎo)體相比，問(wèn)題：與本征半導(dǎo)體相比，N型半導(dǎo)

10、體中空穴多了？型半導(dǎo)體中空穴多了？還是少了？還是少了？ N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體14/132舉例：鍺原子密度為舉例：鍺原子密度為4.41022/cm3 ，鍺本征半導(dǎo)，鍺本征半導(dǎo)ni=2.51013/cm3，假設(shè)每，假設(shè)每104個(gè)鍺原子中摻入個(gè)鍺原子中摻入1個(gè)磷原子個(gè)磷原子摻雜密度為萬(wàn)分之一，那么在單位體積中就摻入了摻雜密度為萬(wàn)分之一，那么在單位體積中就摻入了10-44.41022=4.41018/cm3個(gè)磷原子。個(gè)磷原子。 那么施主雜質(zhì)濃度為：那么施主雜質(zhì)濃度為： ND= 4.41018/cm3 比比ni大十萬(wàn)倍大十萬(wàn)倍雜質(zhì)半導(dǎo)體小結(jié)：雜質(zhì)半導(dǎo)體小結(jié)：雖然雜質(zhì)含量很少如萬(wàn)分之一，但提供的載流子雖然雜

11、質(zhì)含量很少如萬(wàn)分之一，但提供的載流子數(shù)量仍遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子的數(shù)量。數(shù)量仍遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子的數(shù)量。載流子的濃度主要取決于多子即雜質(zhì)，故使導(dǎo)電載流子的濃度主要取決于多子即雜質(zhì)，故使導(dǎo)電才干激增才干激增 。半導(dǎo)體的摻雜、溫度等可人為控制。半導(dǎo)體的摻雜、溫度等可人為控制。15/132 P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入的三價(jià)元素如在本征半導(dǎo)體中摻入的三價(jià)元素如 B。價(jià)帶價(jià)帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶-受主受主能級(jí)能級(jí)自在電子是少子自在電子是少子空穴是多子空穴是多子雜質(zhì)原子提供雜質(zhì)原子提供由熱激發(fā)構(gòu)成由熱激發(fā)構(gòu)成因留下的空穴很容易俘獲因留下的空穴很容易俘獲電子，使雜質(zhì)原子成為負(fù)電子，使雜質(zhì)原子成為負(fù)離子

12、。三價(jià)雜質(zhì)離子。三價(jià)雜質(zhì) 因此也因此也稱為受主雜質(zhì)。稱為受主雜質(zhì)。雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度N型半導(dǎo)體：施主雜質(zhì)的濃度型半導(dǎo)體：施主雜質(zhì)的濃度ND n 表示總電子的濃度表示總電子的濃度 p 表示空穴的濃度表示空穴的濃度n =p+ND ND施主雜質(zhì)的濃度施主雜質(zhì)的濃度pP型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體： NA表示受主雜質(zhì)的濃度表示受主雜質(zhì)的濃度 ， n 表示電子的濃度表示電子的濃度 p 表示總空穴的濃度表示總空穴的濃度p= n+ NA NA 受主雜質(zhì)的濃度受主雜質(zhì)的濃度n 闡明：因摻雜的濃度很小，可近似以為復(fù)合系數(shù)闡明：因摻雜的濃度很小，可近似以為復(fù)合系數(shù)R堅(jiān)持不堅(jiān)持不變。在一定溫度條件下

13、，空穴與電子濃度的乘積為一常數(shù)。變。在一定溫度條件下，空穴與電子濃度的乘積為一常數(shù)。17/132結(jié)論：在雜質(zhì)型半導(dǎo)體中，多子濃度比本征半導(dǎo)體結(jié)論：在雜質(zhì)型半導(dǎo)體中，多子濃度比本征半導(dǎo)體的濃度大得多，而少子濃度比本征半導(dǎo)體的濃度小的濃度大得多，而少子濃度比本征半導(dǎo)體的濃度小得多，但兩者乘積堅(jiān)持不變。得多，但兩者乘積堅(jiān)持不變。其中：其中：ni 表示本征資料中電子的濃度表示本征資料中電子的濃度 pi 表示本征資料中空穴的濃度。表示本征資料中空穴的濃度。n p = ni pi = ni2=C18/13219/132P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)分散運(yùn)動(dòng)分散運(yùn)動(dòng)載流子從濃度大向濃度小載流子從濃度大向濃度小的區(qū)域分散的區(qū)域

14、分散,稱分散運(yùn)動(dòng)稱分散運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的電流成為分散電流構(gòu)成的電流成為分散電流內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)妨礙多子向?qū)Ψ降姆稚?nèi)電場(chǎng)妨礙多子向?qū)Ψ降姆稚⒓捶恋K分散運(yùn)動(dòng)即妨礙分散運(yùn)動(dòng)同時(shí)促進(jìn)少子向?qū)Ψ狡仆瑫r(shí)促進(jìn)少子向?qū)Ψ狡萍创龠M(jìn)了漂移運(yùn)動(dòng)即促進(jìn)了漂移運(yùn)動(dòng)分散運(yùn)動(dòng)分散運(yùn)動(dòng)=漂移運(yùn)動(dòng)時(shí)漂移運(yùn)動(dòng)時(shí)到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡耗盡層耗盡層PN結(jié)結(jié)P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)空穴空穴自在電子自在電子負(fù)電荷負(fù)電荷正電荷正電荷20/132內(nèi)電場(chǎng)阻止多子分散內(nèi)電場(chǎng)阻止多子分散 濃度差濃度差多子的分散運(yùn)動(dòng)多子的分散運(yùn)動(dòng)由雜質(zhì)離子構(gòu)成空間電荷區(qū)由雜質(zhì)離子構(gòu)成空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)構(gòu)成內(nèi)電場(chǎng)空間電荷區(qū)構(gòu)成內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)促使少子漂移內(nèi)電場(chǎng)促使少子漂移分散運(yùn)

15、動(dòng)分散運(yùn)動(dòng)多子從濃度大向濃度小的區(qū)域分散多子從濃度大向濃度小的區(qū)域分散, 稱分散運(yùn)動(dòng)。稱分散運(yùn)動(dòng)。分散運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生分散電流。分散運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生分散電流。漂移運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)少子向?qū)Ψ狡粕僮酉驅(qū)Ψ狡?稱漂移運(yùn)動(dòng)。稱漂移運(yùn)動(dòng)。漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生漂移電流。漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生漂移電流。動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡分散電流分散電流 = = 漂移電流，漂移電流，PNPN結(jié)內(nèi)總電流結(jié)內(nèi)總電流=0=0。PN PN 結(jié)結(jié)穩(wěn)定的空間電荷區(qū)穩(wěn)定的空間電荷區(qū)，又稱高阻區(qū)，又稱高阻區(qū) ，也稱耗盡層。，也稱耗盡層。P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)21/132 U 內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng) 的建立，使的建立，使PN結(jié)中產(chǎn)生結(jié)中產(chǎn)生了電位差了電位差 ，從而構(gòu)成接觸電位，從而構(gòu)成接觸電位U

16、。接觸電位接觸電位U U決議于資料及摻雜濃度決議于資料及摻雜濃度硅：硅： U U=0.6=0.60.7 V0.7 V鍺：鍺： U U=0.2=0.20.3 V0.3 V22/1321. PN1. PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況 原理：外電場(chǎng)方向與原理：外電場(chǎng)方向與PNPN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反，減弱結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反，減弱了內(nèi)電場(chǎng)。了內(nèi)電場(chǎng)。 于是內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子分于是內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子分散運(yùn)動(dòng)的妨礙減弱，分散散運(yùn)動(dòng)的妨礙減弱，分散電流加大。電流加大。 分散電流遠(yuǎn)大于漂移分散電流遠(yuǎn)大于漂移電流，可忽略漂移電流的電流，可忽略漂移電流的影響。影響。P區(qū)的電位高于區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加正

17、向電壓，簡(jiǎn)稱正偏；區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡(jiǎn)稱正偏；內(nèi)內(nèi)外外結(jié)論：結(jié)論：PNPN結(jié)正偏時(shí)，呈現(xiàn)低阻性。結(jié)正偏時(shí)，呈現(xiàn)低阻性。23/1322. PN2. PN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況原理：外電場(chǎng)與原理：外電場(chǎng)與PNPN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向一樣，加強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)。方向一樣，加強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)。 內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子分散內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子分散運(yùn)動(dòng)妨礙加強(qiáng)，分散電流大運(yùn)動(dòng)妨礙加強(qiáng)，分散電流大大減小。少子在內(nèi)電場(chǎng)的作大減小。少子在內(nèi)電場(chǎng)的作用下構(gòu)成的漂移電流加大。用下構(gòu)成的漂移電流加大。 此時(shí)此時(shí)PNPN結(jié)區(qū)少子漂結(jié)區(qū)少子漂移電流大于分散電流，可忽移電流大于分散電流，可忽略分散電流。略分散電流。P區(qū)的電位

18、低于區(qū)的電位低于N區(qū)的電位，稱為加反向電壓，簡(jiǎn)稱反偏。區(qū)的電位，稱為加反向電壓，簡(jiǎn)稱反偏。內(nèi)內(nèi)外外結(jié)論：結(jié)論：PNPN結(jié)反偏時(shí)，呈現(xiàn)高阻性，結(jié)反偏時(shí)，呈現(xiàn)高阻性，近似為截止形狀。近似為截止形狀。24/132結(jié)論是：結(jié)論是：PN結(jié)具有單導(dǎo)游結(jié)具有單導(dǎo)游電性。電性。小結(jié)：小結(jié)： PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向現(xiàn)低電阻，具有較大的正向分散電流；分散電流； PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流。漂移電流。問(wèn)題：有必要問(wèn)題：有必要加電阻加電阻R嗎？嗎？25/132PN結(jié)兩端的電壓與結(jié)兩端的電壓與流過(guò)流過(guò)PN結(jié)電

19、流的關(guān)系式結(jié)電流的關(guān)系式式中式中 Is 飽和電流飽和電流; UT = kT/q 等效電壓等效電壓 k 波爾茲曼常數(shù)；波爾茲曼常數(shù)；q為電子的電量；為電子的電量； T=300k室溫時(shí)室溫時(shí) UT= 26mv由半導(dǎo)體物理可推出：由半導(dǎo)體物理可推出：1)(TSUUeII3. PN3. PN結(jié)電流方程結(jié)電流方程26/1321)(TSUUeII當(dāng)加反向電壓時(shí)：當(dāng)加反向電壓時(shí)：當(dāng)加正向電壓時(shí)：當(dāng)加正向電壓時(shí)：(UUT)TSUUeII SII 結(jié)電流方程結(jié)電流方程IU27/132反向擊穿：反向擊穿： PN結(jié)上所加的反向電壓到達(dá)某一數(shù)值時(shí)，反向電結(jié)上所加的反向電壓到達(dá)某一數(shù)值時(shí)，反向電流激增的景象。流激增的景

20、象。雪崩擊穿雪崩擊穿當(dāng)反向電壓增高時(shí)，少子獲得能量高速運(yùn)動(dòng)，在當(dāng)反向電壓增高時(shí)，少子獲得能量高速運(yùn)動(dòng)，在空間電荷區(qū)與原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生碰撞電離。構(gòu)空間電荷區(qū)與原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生碰撞電離。構(gòu)成連鎖反響，象雪崩一樣。使反向電流激增。成連鎖反響，象雪崩一樣。使反向電流激增。齊納擊穿齊納擊穿當(dāng)反向電壓較大時(shí)，強(qiáng)電場(chǎng)直接從共價(jià)鍵中將電當(dāng)反向電壓較大時(shí)，強(qiáng)電場(chǎng)直接從共價(jià)鍵中將電子拉出來(lái)，構(gòu)成大量載流子子拉出來(lái)，構(gòu)成大量載流子, ,使反向電流激增。使反向電流激增。擊穿是可逆。摻雜濃度擊穿是可逆。摻雜濃度小的二極管容易發(fā)生。小的二極管容易發(fā)生。擊穿是可逆。摻雜濃度擊穿是可逆。摻雜濃度大的二極管容易發(fā)生。大的二

21、極管容易發(fā)生。不可逆擊穿不可逆擊穿 熱擊穿。熱擊穿。 PN結(jié)的電流或電壓較大，使結(jié)的電流或電壓較大，使PN結(jié)耗散功率超越極限值，使結(jié)溫結(jié)耗散功率超越極限值，使結(jié)溫升高，導(dǎo)致升高，導(dǎo)致PN結(jié)過(guò)熱而燒毀。結(jié)過(guò)熱而燒毀。28/132 勢(shì)壘電容勢(shì)壘電容CB 當(dāng)外加電壓不同時(shí)，耗盡層的電荷量隨外加電壓而增當(dāng)外加電壓不同時(shí)，耗盡層的電荷量隨外加電壓而增多或減少，與電容的充放電過(guò)程一樣。耗盡層寬窄變化所多或減少，與電容的充放電過(guò)程一樣。耗盡層寬窄變化所等效的電容為勢(shì)壘電容。等效的電容為勢(shì)壘電容。29/132 分散電容是由多子分散后，在分散電容是由多子分散后，在PN結(jié)的另一側(cè)面積累而結(jié)的另一側(cè)面積累而構(gòu)成的。

22、因構(gòu)成的。因PN結(jié)正偏時(shí)，由結(jié)正偏時(shí)，由N區(qū)分散到區(qū)分散到P區(qū)的電子，與外電區(qū)的電子，與外電源提供的空穴相復(fù)合，構(gòu)成正向電流。剛分散過(guò)來(lái)的電子就源提供的空穴相復(fù)合，構(gòu)成正向電流。剛分散過(guò)來(lái)的電子就堆積在堆積在 P 區(qū)內(nèi)緊靠區(qū)內(nèi)緊靠PN結(jié)的附近，構(gòu)成一定的多子濃度梯度結(jié)的附近，構(gòu)成一定的多子濃度梯度分布曲線。分布曲線。留意：勢(shì)壘電容和分散電留意：勢(shì)壘電容和分散電容均是非線性電容容均是非線性電容, ,并同時(shí)并同時(shí)存在。外加電壓變化緩慢時(shí)存在。外加電壓變化緩慢時(shí)可以忽略，但是變化較快時(shí)可以忽略，但是變化較快時(shí)不容忽略。不容忽略。 分散電容分散電容CD 外加電壓不同情況下，外加電壓不同情況下，P、N區(qū)

23、少子濃度的分布將發(fā)生區(qū)少子濃度的分布將發(fā)生變化，分散區(qū)內(nèi)電荷的積累變化，分散區(qū)內(nèi)電荷的積累與釋放過(guò)程與電容充放電過(guò)與釋放過(guò)程與電容充放電過(guò)程一樣，這種電容等效為分程一樣，這種電容等效為分散電容。散電容。30/132 PN結(jié)的電致發(fā)光結(jié)的電致發(fā)光 假設(shè)在假設(shè)在PNPN結(jié)加正偏電壓結(jié)加正偏電壓E E，外電場(chǎng)將消弱內(nèi)建電場(chǎng)對(duì)，外電場(chǎng)將消弱內(nèi)建電場(chǎng)對(duì)載流子分散的阻撓作用。在外加電場(chǎng)滿足一定條件下，注載流子分散的阻撓作用。在外加電場(chǎng)滿足一定條件下，注入到耗盡區(qū)內(nèi)的電子和空穴經(jīng)過(guò)輻射復(fù)合而產(chǎn)生光子的速入到耗盡區(qū)內(nèi)的電子和空穴經(jīng)過(guò)輻射復(fù)合而產(chǎn)生光子的速率將大于資料對(duì)光子的吸收速率，從而在半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生光率將大

24、于資料對(duì)光子的吸收速率，從而在半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生光增益。增益。EDPN31/132 PN結(jié)的光電效應(yīng)結(jié)的光電效應(yīng) PN結(jié)用導(dǎo)線銜接成回路時(shí)，載流子面臨結(jié)用導(dǎo)線銜接成回路時(shí)，載流子面臨PN結(jié)勢(shì)壘的阻結(jié)勢(shì)壘的阻撓，在回路中不產(chǎn)生電流。當(dāng)有光照射撓，在回路中不產(chǎn)生電流。當(dāng)有光照射PN結(jié)資料上時(shí)，假設(shè)結(jié)資料上時(shí)，假設(shè)光子能量大于半導(dǎo)體的禁帶寬度，那么在光子能量大于半導(dǎo)體的禁帶寬度，那么在PN結(jié)的耗盡區(qū)、結(jié)的耗盡區(qū)、P區(qū)、區(qū)、N區(qū)內(nèi)產(chǎn)生光生的電子區(qū)內(nèi)產(chǎn)生光生的電子-空穴對(duì)，耗盡區(qū)內(nèi)的載流子在內(nèi)空穴對(duì)，耗盡區(qū)內(nèi)的載流子在內(nèi)建場(chǎng)的作用下電子迅速移向建場(chǎng)的作用下電子迅速移向N區(qū)，空穴移向區(qū)，空穴移向P區(qū)，在回路內(nèi)構(gòu)

25、區(qū)，在回路內(nèi)構(gòu)成光電流，而成光電流，而P、N區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的光子無(wú)內(nèi)建電場(chǎng)的作用只進(jìn)展區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的光子無(wú)內(nèi)建電場(chǎng)的作用只進(jìn)展自在的分散運(yùn)動(dòng)，多數(shù)因復(fù)合而消逝，對(duì)光電流根本沒(méi)有奉自在的分散運(yùn)動(dòng)，多數(shù)因復(fù)合而消逝，對(duì)光電流根本沒(méi)有奉獻(xiàn)。獻(xiàn)。DEDDRLUDIP留意：為了充分利用在留意：為了充分利用在PN結(jié)各區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的光生結(jié)各區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的光生載流子，載流子，PN結(jié)需加適當(dāng)結(jié)需加適當(dāng)?shù)姆聪蚱珘?。的反向偏壓?2/132一、晶體二極管的構(gòu)造類型一、晶體二極管的構(gòu)造類型二、晶體二極管的伏安特性二、晶體二極管的伏安特性三、晶體二極管的等效電阻三、晶體二極管的等效電阻四、光電二極管四、光電二極管五、發(fā)光二極管五、發(fā)光二

26、極管六、穩(wěn)壓二極管六、穩(wěn)壓二極管七、變?nèi)荻O管七、變?nèi)荻O管八、二極管的典型運(yùn)用八、二極管的典型運(yùn)用33/132一、晶體二極管的構(gòu)造類型一、晶體二極管的構(gòu)造類型在在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。二極管按構(gòu)造分二極管按構(gòu)造分點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型面接觸型面接觸型平面型平面型PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路用于檢波和變頻等高頻電路PN結(jié)面積大，用結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路于工頻大電流整流電路往往用于集成電路制造工藝中。往往用于集成電路制造工藝中。PN 結(jié)面積可大可小，結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開(kāi)關(guān)電路中。用于

27、高頻整流和開(kāi)關(guān)電路中。34/132伏安特性：是指二極管兩端電壓和流過(guò)二極管電流之間的關(guān)系。伏安特性：是指二極管兩端電壓和流過(guò)二極管電流之間的關(guān)系。由由PN結(jié)電流方程求出理想的伏安特性曲線，結(jié)電流方程求出理想的伏安特性曲線，IU1.1.當(dāng)加正向電壓時(shí)當(dāng)加正向電壓時(shí)PN結(jié)電流方程為：結(jié)電流方程為：1)(TSUUeII2.2.當(dāng)加反向電壓時(shí)當(dāng)加反向電壓時(shí)TSUUeII I 隨隨U，呈指數(shù)規(guī)率，呈指數(shù)規(guī)率I - IsI根本不變根本不變二、晶體二極管的伏安特性二、晶體二極管的伏安特性35/132 晶體二極管的伏安特性晶體二極管的伏安特性正向起始部分存在正向起始部分存在一個(gè)死區(qū)或門(mén)坎，一個(gè)死區(qū)或門(mén)坎，稱為

28、門(mén)限電壓。稱為門(mén)限電壓。 硅：硅：Ur=0.5Ur=0.50.6V; 0.6V; 鍺：鍺：Ur=0.1Ur=0.10.2V0.2V。加反向電壓時(shí)，反加反向電壓時(shí)，反向電流很小向電流很小 即即IsIs硅硅(nA)Is(nA)Is鍺鍺( (A) A) 硅管比鍺管穩(wěn)定。硅管比鍺管穩(wěn)定。當(dāng)反壓增大當(dāng)反壓增大VBRVBR時(shí)時(shí)再添加，反向激增，再添加，反向激增，發(fā)生反向擊穿，發(fā)生反向擊穿，VBRVBR稱為反向擊穿稱為反向擊穿電壓。電壓。實(shí)測(cè)伏安特性實(shí)測(cè)伏安特性二、晶體二極管的伏安特性續(xù)二、晶體二極管的伏安特性續(xù)資料資料 門(mén)限電壓門(mén)限電壓 導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓 Is/ A硅硅 0.50.6V 0.7V 0時(shí)時(shí)u

29、2 0時(shí)，二極管瞬間導(dǎo)通，時(shí)，二極管瞬間導(dǎo)通，C快速充電，快速充電， 電容兩端電壓電容兩端電壓uc=V1，充電終了后輸出，充電終了后輸出uo=0. 當(dāng)輸入當(dāng)輸入ui0.7V時(shí)，二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通后，時(shí)，二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通后，UD=0.7V鍺管：當(dāng)鍺管：當(dāng)UD0.3V時(shí)，二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通后，時(shí)，二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通后，UD=0.3V 穩(wěn)壓管是一種運(yùn)用很廣的特殊類型的二極管，任務(wù)區(qū)在穩(wěn)壓管是一種運(yùn)用很廣的特殊類型的二極管，任務(wù)區(qū)在反向擊穿區(qū)。可以提供一個(gè)穩(wěn)定的電壓。運(yùn)用時(shí)留意加限反向擊穿區(qū)?？梢蕴峁┮粋€(gè)穩(wěn)定的電壓。運(yùn)用時(shí)留意加限流電阻。流電阻。 晶體二極管根本用途是整流穩(wěn)壓和限幅等。晶體二極管根本用途是整流穩(wěn)壓和限幅等。 半導(dǎo)體光電器件分光敏器件和發(fā)光器件，可實(shí)現(xiàn)