二極管及其基本電路講稿

二極管及其基本電路FundamentalofElectronicTechnologyCTGU11半導(dǎo)體的基本知識3二極管的結(jié)構(gòu)類型4二極管的伏安特性及主要參數(shù)5特殊二極管2PN結(jié)的形成及特性內(nèi)容2一、半導(dǎo)體的基本知識

1半導(dǎo)體材料

2半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)

3本征半導(dǎo)體4雜質(zhì)半導(dǎo)體3

1半導(dǎo)體材料根據(jù)物體導(dǎo)電能力(電阻率)的不同，來劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。典型的半導(dǎo)體有硅Si和鍺Ge以及砷化鎵GaAs等。4

2半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)硅晶體的空間排列5

2半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)簡化模型及晶體結(jié)構(gòu)6

3本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體——化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)?？昭ā矁r鍵中的空位。電子空穴對——由熱激發(fā)而產(chǎn)生的自由電子和空穴對?？昭ǖ囊苿印昭ǖ倪\動是靠相鄰共價鍵中的價電子依次充填空穴來實現(xiàn)的。7電子空穴對8空穴的移動9空穴的移動104雜質(zhì)半導(dǎo)導(dǎo)體在本征半半導(dǎo)體中中摻入某某些微量量元素作作為雜質(zhì)質(zhì)，可使使半導(dǎo)體體的導(dǎo)電電性發(fā)生生顯著變變化。摻摻入的雜雜質(zhì)主要要是三價價或五價價元素。。摻入雜雜質(zhì)的本本征半導(dǎo)導(dǎo)體稱為為雜質(zhì)半導(dǎo)導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體——摻入五五價雜質(zhì)元元素（如磷磷）的半導(dǎo)導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體——摻入三三價雜質(zhì)元元素（如硼硼）的半導(dǎo)導(dǎo)體。11N型半導(dǎo)體體因五價雜質(zhì)質(zhì)原子中只只有四個價價電子能與與周圍四個個半導(dǎo)體原原子中的價價電子形成成共價鍵，，而多余的的一個價電電子因無共共價鍵束縛縛而很容易易形成自由由電子。在N型半導(dǎo)導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)數(shù)載流子（（多子），，它主要由雜雜質(zhì)原子提提供；空穴是少數(shù)數(shù)載流子（（少子）,由熱激發(fā)形形成。提供自由電電子的五價價雜質(zhì)原子子因帶正電電荷而成為為正離子，因此五價價雜質(zhì)原子子也稱為施主雜質(zhì)。12P型半導(dǎo)體體因三價雜質(zhì)質(zhì)原子在與與硅原子形形成共價鍵鍵時，缺少少一個價電電子而在共共價鍵中留留下一個空空穴。在P型半導(dǎo)導(dǎo)體中空穴是多數(shù)數(shù)載流子，，它主要由摻摻雜形成；自由電子是少數(shù)數(shù)載流子，，由熱激發(fā)形形成?？昭ê苋菀滓追@電子子，使雜質(zhì)質(zhì)原子成為為負(fù)離子。三價雜質(zhì)質(zhì)因而也也稱為受主雜質(zhì)。13本征半導(dǎo)體體、雜質(zhì)半半導(dǎo)體本小節(jié)中的的有關(guān)概念念自由電子、、空穴N型半導(dǎo)體體、P型半半導(dǎo)體多數(shù)載流子子、少數(shù)載載流子施主雜質(zhì)、、受主雜質(zhì)質(zhì)14二、PN結(jié)的形成及及特性1PN結(jié)的形形成2PN結(jié)的單單向?qū)щ娦孕?PN結(jié)的反反向擊穿（（了解）4PN結(jié)的電電容效應(yīng)（（了解）151PN結(jié)的形成成在一塊本征征半導(dǎo)體在在兩側(cè)通過過擴散不同同的雜質(zhì),分別形成成N型半導(dǎo)體和和P型半導(dǎo)體。。對于P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合面，離子薄層形成的空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)。在空間電荷區(qū)，由于缺少多子，所以也稱耗盡層。因濃度差空間電荷區(qū)區(qū)形成內(nèi)電電場內(nèi)電場促使使少子漂移移內(nèi)電場阻止止多子擴散散最后,多子子的擴散和少子的漂移達到動態(tài)平衡。多子的擴散散運動由雜質(zhì)離子形形成空間電電荷區(qū)162PN結(jié)的單單向?qū)щ娦孕援?dāng)外加電壓壓使PN結(jié)中P區(qū)的電位高高于N區(qū)的電位，，稱為加正向電壓，簡稱正偏；反之稱為加反向電壓，簡稱反偏。(1)PN結(jié)加加正向電壓壓時PN結(jié)加正向電電壓時的導(dǎo)導(dǎo)電情況低電阻大的正向擴擴散電流PN結(jié)的伏安特性17PN結(jié)的伏安特性2PN結(jié)的單單向?qū)щ娦孕援?dāng)外加電壓壓使PN結(jié)中P區(qū)的電位高高于N區(qū)的電位，，稱為加正向電壓，簡稱正偏；反之稱為加反向電壓，簡稱稱反偏偏。(2)PN結(jié)結(jié)加加反反向向電電壓壓時時PN結(jié)加加反反向向電電壓壓時時的的導(dǎo)導(dǎo)電電情情況況高電電阻阻很小小的的反反向向漂漂移移電電流流

在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)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(guān)，這個電流也稱為反向飽和電流。18PN結(jié)加正正向電壓時時，呈現(xiàn)低低電阻，具具有較大的的正向擴散散電流；PN結(jié)加反反向電壓時時，呈現(xiàn)高高電阻，具具有很小的的反向漂移移電流。由此可以得得出結(jié)論：：PN結(jié)具有有單向?qū)щ婋娦浴?92PN結(jié)的單單向?qū)щ娦孕?3)PN結(jié)的的伏安特性性其中PN結(jié)的伏安特性IS——反向飽飽和電流域值電壓＝＝0.5V20３PN結(jié)的反反向擊穿當(dāng)PN結(jié)的的反向電壓壓增加到一一定數(shù)值時時，反向電電流突然快快速增加，，此現(xiàn)象稱稱為PN結(jié)結(jié)的反向擊穿。反向擊穿———不可逆VBR反向向擊穿電壓21４PN結(jié)的電容容效應(yīng)(1)勢勢壘電容CB勢壘電容示意圖22４PN結(jié)的電容容效應(yīng)(2)擴擴散電容CD擴散電容示意圖23三、二極極管1半導(dǎo)體二極管管的結(jié)構(gòu)2二極管的伏安安特性3二極管的參數(shù)數(shù)241半導(dǎo)體二極管管的結(jié)構(gòu)在PN結(jié)上加加上引線和封封裝，就成為為一個二極管管。二極管按按結(jié)構(gòu)分有點接觸型、面面接觸型和平平面型三大類。(1)點點接觸型二極極管PN結(jié)面積小小，結(jié)電容小小，用于檢波波和變頻等高高頻電路。(a)點接觸型

二極管的結(jié)構(gòu)示意圖25(3)平平面型二極管管往往用于集成成電路制造藝藝中。PN結(jié)結(jié)面積可大大可小，用于于高頻整流和和開關(guān)電路中中。(2)面面接接觸型型二極極管PN結(jié)結(jié)面積積大，，用于于工頻頻大電電流整整流電電路。。(b)面接觸型(c)平面型(4)二二極管管的代代表符符號262二極管管的伏伏安特特性二極管管的伏伏安特特性硅二極管2CP10的V-I特性鍺二極管2AP15的V-I特性正向特特性反向特特性反向擊擊穿特特性關(guān)注：：域值值電壓壓反反向擊擊穿電電壓273二極管管的參參數(shù)(1)最最大整整流電電流IOM(2)反反向擊擊穿電電壓VBR和最大大反向向工作作電壓壓URM(3)反向電電流IRM（又稱稱反向向漏電電流））(4)正正向壓壓降VF(5)極極間電電容CB(6)最最高工工作頻頻率fM28半導(dǎo)體體二極極管圖圖片29303132四如如何用用萬用用表判判別二二極管管的好好壞和和正負(fù)負(fù)極1．判判別二二極管管的極極性用萬用用表測測量二二極管管的極極性時時，如如圖圖所示示，把把萬用用表的的開關(guān)關(guān)置于于R1K或或100擋擋(注注意調(diào)調(diào)零)，各各測二二極管管的正正、反反向電電阻一一次，，若測測得阻阻值小小的一一次，，黑表表筆(接內(nèi)內(nèi)電池池的正正極)所接接的一一極為為二極極管的的正極極，反反之，，測得得阻值值大的的一次次，紅紅表筆筆(接接內(nèi)電電池負(fù)負(fù)極)所接接的一一極為為二極極管的的正極極。33二極管管極性性的判判別342．判別二二極管性能的的好壞在判別二極管管的極性時，，若測得正反反向的阻值相相差越大，表表示二極管的的單