第1章常用半導(dǎo)體器件

1、 第1章 半導(dǎo)體二極管及其基本電路1.1 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)1.2 半導(dǎo)體二極管 1.3 二極管基本電路及其分析方法1.4 特殊二極管1.1 半導(dǎo)體的基本知識(shí)1.1.1 半導(dǎo)體1.1.2 PN結(jié) 根據(jù)物體導(dǎo)電能力根據(jù)物體導(dǎo)電能力( (電阻率電阻率) )的不同，劃分為導(dǎo)的不同，劃分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。體、絕緣體和半導(dǎo)體。 半導(dǎo)體的電阻率為半導(dǎo)體的電阻率為1010-3-310109 9 cm。典型的半。典型的半導(dǎo)體有導(dǎo)體有硅硅Si和和鍺鍺Ge以及以及砷化鎵砷化鎵GaAs等。等。1 本征半導(dǎo)體及其導(dǎo)電性 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體?；瘜W(xué)成分純凈的半導(dǎo)體。制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純

2、度要達(dá)到制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純度要達(dá)到99.9999999%，常稱為，常稱為“九個(gè)九個(gè)9”。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。 (1）本征半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu) 硅和鍺是四價(jià)元素，在原子最外層軌道上的硅和鍺是四價(jià)元素，在原子最外層軌道上的四個(gè)電子稱為四個(gè)電子稱為價(jià)電子價(jià)電子。它們分別與周圍的四個(gè)原。它們分別與周圍的四個(gè)原子的價(jià)電子形成子的價(jià)電子形成共價(jià)鍵共價(jià)鍵。共價(jià)鍵中的價(jià)電子為這。共價(jià)鍵中的價(jià)電子為這些原子所共有，并為它們所束縛，在空間形成排些原子所共有，并為它們所束縛，在空間形成排列有序的晶體。列有序的晶體。這種結(jié)構(gòu)的立體和平面示意圖見(jiàn)圖這種結(jié)構(gòu)的立體和平面示意圖

3、見(jiàn)圖1.1。 圖圖1.1 硅原子空間排列及共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)平面示意圖硅原子空間排列及共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)平面示意圖 (a) 硅晶體的空間排列 (b) 共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)平面示意圖(c) （2）電子空穴對(duì)）電子空穴對(duì) 當(dāng)導(dǎo)體處于熱力學(xué)溫度當(dāng)導(dǎo)體處于熱力學(xué)溫度0K時(shí)，導(dǎo)體中沒(méi)時(shí)，導(dǎo)體中沒(méi)有自由電子。當(dāng)溫度升高或受到光的照射有自由電子。當(dāng)溫度升高或受到光的照射時(shí)，價(jià)電子能量增高，有的價(jià)電子可以掙時(shí)，價(jià)電子能量增高，有的價(jià)電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導(dǎo)電，成為脫原子核的束縛，而參與導(dǎo)電，成為自由自由電子電子。 自由電子產(chǎn)生的同時(shí)，在其原來(lái)的共價(jià)自由電子產(chǎn)生的同時(shí)，在其原來(lái)的共價(jià)鍵中就出現(xiàn)了一個(gè)空位，原子的電中性被破鍵中就

4、出現(xiàn)了一個(gè)空位，原子的電中性被破壞，呈現(xiàn)出正電性，其正電量與電子的負(fù)電壞，呈現(xiàn)出正電性，其正電量與電子的負(fù)電量相等，人們常稱呈現(xiàn)正電性的這個(gè)空位為量相等，人們常稱呈現(xiàn)正電性的這個(gè)空位為空穴空穴。 這一現(xiàn)象稱為這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)本征激發(fā)，也稱也稱熱激發(fā)熱激發(fā)。 可見(jiàn)因熱激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是可見(jiàn)因熱激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時(shí)同時(shí)成對(duì)出現(xiàn)成對(duì)出現(xiàn)的，稱為的，稱為電子空穴對(duì)電子空穴對(duì)。游離的部游離的部分自由電子也可能回到空穴中去，稱為分自由電子也可能回到空穴中去，稱為復(fù)合，復(fù)合，如圖如圖1.2所示。所示。 本征激發(fā)和復(fù)合在一定溫度下本征激發(fā)和復(fù)合在一定溫度下會(huì)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡會(huì)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡

5、。 圖圖1.2 本征激發(fā)和復(fù)合的過(guò)程本征激發(fā)和復(fù)合的過(guò)程（動(dòng)畫動(dòng)畫1-1） (3) 空穴的移動(dòng) 在外電場(chǎng)的作用下，在外電場(chǎng)的作用下， 自由電子的定向運(yùn)動(dòng)形自由電子的定向運(yùn)動(dòng)形成電子電流；成電子電流； 空穴的定向運(yùn)動(dòng)也可形空穴的定向運(yùn)動(dòng)也可形成空穴電流。成空穴電流。 它們的它們的方向運(yùn)動(dòng)相反方向運(yùn)動(dòng)相反。 只不過(guò)空穴的運(yùn)動(dòng)是靠只不過(guò)空穴的運(yùn)動(dòng)是靠相鄰相鄰共價(jià)鍵中的價(jià)電子依共價(jià)鍵中的價(jià)電子依次填充空穴次填充空穴來(lái)實(shí)現(xiàn)的。見(jiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。見(jiàn)圖圖1.31.3的動(dòng)畫演示。的動(dòng)畫演示。（動(dòng)畫1-2）圖1. 3 空穴在晶格中的移動(dòng)注意：注意：載流子載流子自由電子自由電子空穴空穴半導(dǎo)體不同于金屬的顯著特點(diǎn)半導(dǎo)體不

6、同于金屬的顯著特點(diǎn)2 雜質(zhì)半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變?yōu)殡s質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質(zhì)主要是三價(jià)或五價(jià)元素?；?。摻入的雜質(zhì)主要是三價(jià)或五價(jià)元素。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體。（1）N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體（2）P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 (1）N型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)雜質(zhì)元素，例如磷在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)雜質(zhì)元素，例如磷，可形成，可形成 N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體, ,也稱也稱電子型半導(dǎo)體電子型半導(dǎo)體。 因五價(jià)雜質(zhì)原子中只有四個(gè)價(jià)電子能與周圍因五價(jià)雜質(zhì)原子中只有四個(gè)價(jià)電

7、子能與周圍四個(gè)半導(dǎo)體原子中的價(jià)電子形成共價(jià)鍵，而多余四個(gè)半導(dǎo)體原子中的價(jià)電子形成共價(jià)鍵，而多余的一個(gè)價(jià)電子因無(wú)共價(jià)鍵束縛而很容易形成自由的一個(gè)價(jià)電子因無(wú)共價(jià)鍵束縛而很容易形成自由電子。電子。 在在N型半導(dǎo)體中型半導(dǎo)體中自由自由電子是多數(shù)載流子電子是多數(shù)載流子,它主要由它主要由雜質(zhì)原子提供雜質(zhì)原子提供；空穴是少數(shù)載流子空穴是少數(shù)載流子, 由本征激發(fā)形成。由本征激發(fā)形成。 提供自由電子的五價(jià)雜質(zhì)原子因帶正電荷而成為提供自由電子的五價(jià)雜質(zhì)原子因帶正電荷而成為正離子正離子。N型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖如圖型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.4所示。所示。 圖1. 4 N型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖(2) P型半導(dǎo)體 在本征半

8、導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素，如硼、鎵在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素，如硼、鎵、銦等形成了、銦等形成了P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體，也稱為也稱為空穴型半導(dǎo)體空穴型半導(dǎo)體。 因三價(jià)雜質(zhì)原子在與硅原子形成共價(jià)鍵時(shí)，缺因三價(jià)雜質(zhì)原子在與硅原子形成共價(jià)鍵時(shí)，缺少一個(gè)價(jià)電子而在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空穴。少一個(gè)價(jià)電子而在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空穴。 P型半導(dǎo)體中型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子空穴是多數(shù)載流子，主要由摻雜形成；主要由摻雜形成； 電子是少數(shù)載流子，電子是少數(shù)載流子，由本征激發(fā)形成。由本征激發(fā)形成。 空穴很容易俘獲電子，使雜質(zhì)原子成為空穴很容易俘獲電子，使雜質(zhì)原子成為負(fù)離子負(fù)離子。P型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖如圖型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意

9、圖如圖1.5所示。所示。圖1.5 P型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖 圖1.5 P型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖漂移運(yùn)動(dòng)：兩種載流子（電子和空穴）在電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流方向一致。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：由于載流子濃度的差異，而形成濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域擴(kuò)散，產(chǎn)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。半導(dǎo)體的載流子運(yùn)動(dòng)和溫度特性一、載流子的運(yùn)動(dòng)二、雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響 摻入雜 質(zhì)對(duì)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大的影響，一些典型的數(shù)據(jù)如下: T=300 K室溫下,本征硅的電子和空穴濃度: n = p =1.41010/cm31 本征硅的原子濃度: 4.961022/cm3 3以上三個(gè)濃度基本上依次相差106/cm3 。 2摻雜后 N 型半

10、導(dǎo)體中的自由電子濃度: n=51016/cm31.1.2 PN結(jié)結(jié)1、 PN結(jié)的形成2、 PN結(jié)的單向?qū)щ娦? 、 PN結(jié)的電容效應(yīng)1 PN 結(jié)的形成結(jié)的形成 在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，經(jīng)過(guò)載流子的擴(kuò)型半導(dǎo)體，經(jīng)過(guò)載流子的擴(kuò)散，在它們的交界面處就形成了散，在它們的交界面處就形成了PN結(jié)。結(jié)。P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)E漂移運(yùn)動(dòng)空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)PN結(jié)處載流子的運(yùn)動(dòng)結(jié)處載流子的運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。荷區(qū)越寬。漂移運(yùn)動(dòng)P P

11、型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)EPN結(jié)處載流子的運(yùn)動(dòng)結(jié)處載流子的運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，就使漂內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，就使漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。使空間電荷區(qū)變薄。漂移運(yùn)動(dòng)P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)EPN結(jié)處載流子的運(yùn)動(dòng)結(jié)處載流子的運(yùn)動(dòng)所以擴(kuò)散和漂所以擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到平衡，相當(dāng)?shù)狡胶?，相?dāng)于兩個(gè)區(qū)之間于兩個(gè)區(qū)之間沒(méi)有電荷運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有電荷運(yùn)動(dòng)，空間電荷區(qū)的空間電荷區(qū)的厚度固定不變。厚度固定不變。 最后最后,多子的多子的擴(kuò)散擴(kuò)散和少子的和少子的漂移漂移達(dá)到達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡。對(duì)于。對(duì)于P

12、型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N型型半導(dǎo)體結(jié)合面，半導(dǎo)體結(jié)合面，離子薄層形成的離子薄層形成的空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)稱為稱為PN結(jié)結(jié)。在空間電。在空間電荷區(qū)，由于缺少荷區(qū)，由于缺少多子，所以也稱多子，所以也稱耗盡層耗盡層。 圖1. 6 PN結(jié)的形成過(guò)程 （動(dòng)畫1-3） PN 結(jié)形成結(jié)形成的過(guò)程可參閱的過(guò)程可參閱圖圖1.6。2 PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦訮N 結(jié)變窄結(jié)變窄 P接正、接正、N接負(fù)接負(fù) 外電場(chǎng)外電場(chǎng)IF內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)PN+ 內(nèi)電場(chǎng)被加內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，少子的漂強(qiáng)，少子的漂移加強(qiáng)，由于移加強(qiáng)，由于少子數(shù)量很少，少子數(shù)量很少，形成很小的反形成很小的反向電流。向電流。IR+ PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電

13、阻，具有較大結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流（的正向擴(kuò)散電流（PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)）；結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)）； PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流（的反向漂移電流（PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)）。結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)）。 由此可以得出結(jié)論：由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴＝Y(jié)具有單向?qū)щ娦浴? PN結(jié)的電容效應(yīng) PN結(jié)具有一定的電容效應(yīng)，它由兩方面的因素決定。 一是勢(shì)壘電容CB ， 二是擴(kuò)散電容CD 。 (1) 勢(shì)壘電容CB 勢(shì)壘電容是由空間電荷區(qū)的離子薄層形成的。當(dāng)外加電壓使PN結(jié)上壓降發(fā)生變化時(shí)，離子薄層的厚度也相應(yīng)地隨之改變，這相當(dāng)

14、PN結(jié)中存儲(chǔ)的電荷量也隨之變化，猶如電容的充放電。勢(shì)壘電容的示意圖見(jiàn)圖1.9。圖 1.9 勢(shì)壘電容示意圖 擴(kuò)散電容是由多子擴(kuò)散后，在PN結(jié)的另一側(cè)面積累而形成的。因PN結(jié)正偏時(shí)，由N區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)的電子，與外電源提供的空穴相復(fù)合，形成正向電流。剛擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子就堆積在 P 區(qū)內(nèi)緊靠PN結(jié)的附近，形成一定的多子濃度梯度分布曲線。(2) 擴(kuò)散電容CD 反之，由P區(qū)擴(kuò)散到N區(qū)的空穴，在N區(qū)內(nèi)也形成類似的濃度梯度分布曲線。擴(kuò)散電容的示意圖如圖1.10所示。 圖 1.10 擴(kuò)散電容示意圖 當(dāng)外加正向電壓不同時(shí)，擴(kuò)散電流即外電路電流的大小也就不同。所以PN結(jié)兩側(cè)堆積的多子的濃度梯度分布也不同，這就相當(dāng)電容的

15、充放電過(guò)程。勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容均是非線性電容。1.2 半導(dǎo)體二極管1.2.1 半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)1.2.2 二極管的伏安特性二極管的伏安特性1.2.3 二極管的參數(shù)二極管的參數(shù)1.2.1 半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)類型 在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分有點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型三大類。它們的結(jié)構(gòu)示意圖如圖01.11所示。(1) 點(diǎn)接觸型二極管 PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。(a)點(diǎn)接觸型 圖 01.11 二極管的結(jié)構(gòu)示意圖 圖 01.11 二極管的結(jié)構(gòu)示意圖(c)平面型(3) 平面型二極管 往往用于集成電路制造工藝中。PN 結(jié)面積可大可

16、小，用于高頻整流和開(kāi)關(guān)電路中。(2) 面接觸型二極管 PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。(b)面接觸型1.2.2 半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線 式中IS 為反向飽和電流，u 為二極管兩端的電壓降，UT =kT/q 稱為溫度的電壓當(dāng)量，k為玻耳茲曼常數(shù)，q 為電子電荷量，T 為熱力學(xué)溫度。對(duì)于室溫（相當(dāng)T=300 K），則有UT=26 mV。TS(e1)uUII 半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線如圖01.12所示。處于第一象限的是正向伏安特性曲線，處于第三象限的是反向伏安特性曲線。根據(jù)理論推導(dǎo)，二極管的伏安特性曲線可用下式表示(1.1)圖 01.12 二極管的伏安特性曲線圖示材料材料開(kāi)啟電壓開(kāi)啟電壓

17、導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓反向飽和電流反向飽和電流硅硅Si0.5V0.60.8V0.1A以下鍺鍺Ge0.1V0.10.3V幾十A(1) 正向特性 硅二極管的死區(qū)電壓Uth=0.5 V左右， 鍺二極管的死區(qū)電壓Uth=0.1 V左右。 當(dāng)0uUth時(shí)，正向電流為零，Uth稱為死區(qū)電壓或開(kāi)啟電壓。 當(dāng)u0即處于正向特性區(qū)域。正向區(qū)又分為兩段： 當(dāng)uUth時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)正向電流，并按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。(2) 反向特性當(dāng)u0時(shí)，即處于反向特性區(qū)域。反向區(qū)也分兩個(gè)區(qū)域： 當(dāng)UBRu0時(shí)，反向電流很小，且基本不隨反向電壓的變化而變化，此時(shí)的反向電流也稱反向飽和電流IS 。 當(dāng)u=UBR時(shí)，反向電流急劇增加，UBR稱為反向

18、擊穿電壓 。 在反向區(qū)，硅二極管和鍺二極管的特性有所不同。 硅二極管的反向擊穿特性比較硬、比較陡，反向飽和電流也很小；鍺二極管的反向擊穿特性比較軟，過(guò)渡比較圓滑，反向飽和電流較大。 從擊穿的機(jī)理上看，硅二極管若|UBR|7V時(shí),主要是雪崩擊穿；若|UBR|4V時(shí), 則主要是齊納擊穿。當(dāng)在4V7V之間兩種擊穿都有，有可能獲得零溫度系數(shù)點(diǎn)。，則加反向電壓時(shí)，若；，則加正向電壓時(shí)，若SSTeIiUuIiUuTUuT) 1e (TSUuIi2 2、伏安特性受溫度影響、伏安特性受溫度影響T（）在電流不變情況下管壓降在電流不變情況下管壓降u 反向飽和電流反向飽和電流IS，U(BR) T（）正向特性左移正向

19、特性左移，反向特性下移，反向特性下移1.2.3 半導(dǎo)體二極管的參數(shù) 半導(dǎo)體二極管的參數(shù)包括最大整流電流IF、反向擊穿電壓VBR、最大反向工作電壓VRM、反向電流IR、最高工作頻率fmax和結(jié)電容Cj等。幾個(gè)主要的參數(shù)介紹如下： (1) 最大整流電流IF二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)，允許通過(guò)二極管的最大整流電流的平均值。(2) 反向擊穿電壓UBR和最大反向工作電壓UR 二極管反向電流急劇增加時(shí)對(duì)應(yīng)的反向電壓值稱為反向擊穿電壓UBR。 為安全計(jì)，在實(shí)際工作時(shí)，最大反向工作電壓UR一般只按反向擊穿電壓UBR的一半計(jì)算。 (3) 反向電流IR (4) 正向壓降UF(5) 動(dòng)態(tài)電阻rd 在室溫下，在規(guī)定的反向電

20、壓下，一般是最大反向工作電壓下的反向電流值。硅二極管的反向電流一般在納安(nA)級(jí)；鍺二極管在微安(A)級(jí)。 在規(guī)定的正向電流下，二極管的正向電壓降。小電流硅二極管的正向壓降在中等電流水平下，約0.60.8V；鍺二極管約0.20.3V。 反映了二極管正向特性曲線斜率的倒數(shù)。顯然， rd與工作電流的大小有關(guān)，即 rd =UF /IF二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)最大整流電流最大整流電流IF：最大平均值：最大平均值最大反向工作電壓最大反向工作電壓UR：最大瞬時(shí)值：最大瞬時(shí)值反向電流反向電流 IR：即：即IS最高工作頻率最高工作頻率fM：因：因PN結(jié)有電容效應(yīng)結(jié)有電容效應(yīng)結(jié)電容為結(jié)電容為擴(kuò)散電容擴(kuò)

21、散電容與與勢(shì)壘電容勢(shì)壘電容之和。之和。擴(kuò)散路程中擴(kuò)散路程中電荷的積累電荷的積累與釋放與釋放空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)寬窄的變化寬窄的變化有電荷的積有電荷的積累與釋放累與釋放1.3 二極管基本電路及其分析方法1.3.1 二極管的等效電路1.3.2 二極管電路模型分析法1.3.1 半導(dǎo)體二極管的等效模型 線性化：用線性電路的方法來(lái)處理，將非線性器件用恰當(dāng)?shù)脑M(jìn)行等效，建立相應(yīng)的模型。（1）理想二極管模型：相當(dāng)于一個(gè)理想開(kāi)關(guān)，正偏時(shí)二極管導(dǎo)通管壓降為0V，反偏時(shí)電阻無(wú)窮大，電流為零。（2）理想二極管串聯(lián)恒壓降模型：二極管導(dǎo)通后，其管壓降認(rèn)為是恒定的，且不隨電流而變，典型值為0.7V。該模型提供了合理的近

22、似，用途廣泛。注意：二極管電流近似等于或大于1mA正確。（3）折線模型：修正恒壓降模型，認(rèn)為二極管的管壓降不是恒定的，而隨二極管的電流增加而增加，模型中用一個(gè)電池和電阻 rD來(lái)作進(jìn)一步的近似，此電池的電壓選定為二極管的門坎電壓Uth，約為0.5V，rD的值為200歐。由于二極管的分散性，Uth、rD的值不是固定的。（4）小信號(hào)模型：如果二極管在它的V-I特性的某一小范圍內(nèi)工作，例如靜態(tài)工作點(diǎn)Q（此時(shí)有uD=UD、iD=ID）附近工作，則可把V-I特性看成一條直線，其斜率的倒數(shù)就是所求的小信號(hào)模型的微變電阻rd。三、二極管的等效電路三、二極管的等效電路1 1、將伏安特性折線化、將伏安特性折線化理

23、想理想二極管二極管近似分析近似分析中最常用中最常用2 2、微變等效電路、微變等效電路QDiurQ越高，越高，rD越小。越小。 在一直流電壓和電流的在一直流電壓和電流的基礎(chǔ)上的低頻小信號(hào)下的基礎(chǔ)上的低頻小信號(hào)下的等效電路。等效電路。半導(dǎo)體二極管的型號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片例例1：二極管：死區(qū)電壓：二極管：死區(qū)電壓=0 .5V，正向壓降，正向壓降 0.7V(硅二極管硅二極管) 理想二極管：死區(qū)電壓理想二極管：死區(qū)電壓=0 ，正向壓降，正向壓降=0 RLuiuOuiuott二極管半波整流二極管半波整流1.4 特殊二極管 穩(wěn)壓二極管是應(yīng)

24、用在反向擊穿區(qū)的特殊硅二極管。穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線與硅二極管的伏安特性曲線完全一樣，穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線的反向區(qū)、符號(hào)和典型應(yīng)用電路如圖01.14所示。 特殊二極管包括穩(wěn)壓管、光電二極管、發(fā)光二極管等，下面著重介紹穩(wěn)壓二極管。1.4.1 穩(wěn)壓二極管 圖 01.14 穩(wěn)壓二極管的伏安特性 (a)符號(hào) (b) 伏安特性 (c)應(yīng)用電路(b)(c)(a)圖示 從穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線上可以確定穩(wěn)壓二極管的參數(shù)。 (1) 穩(wěn)定電壓UZ (2) 動(dòng)態(tài)電阻rZ 在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流IZ下，所對(duì)應(yīng)的反向工作電壓。 其概念與一般二極管的動(dòng)態(tài)電阻相同，只不過(guò)穩(wěn)壓二極管的動(dòng)態(tài)電阻是從它的反向特性上求取的。 rZ愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。 rZ =UZ /IZ (3) 最大耗散功率 PZM