半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)

半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)第1頁/共15頁熱激發(fā)產(chǎn)生自由電子和空穴室溫下，由于熱運(yùn)動少數(shù)價電子掙脫共價鍵的束縛成為自由電子，同時在共價鍵中留下一個空位這個空位稱為空穴。失去價電子的原子成為正離子，就好象空穴帶正電荷一樣。在電子技術(shù)中，將空穴看成帶正電荷的載流子。每個原子周圍有四個相鄰的原子，原子之間通過共價鍵緊密結(jié)合在一起。兩個相鄰原子共用一對電子。1．半導(dǎo)體的導(dǎo)電特征第2頁/共15頁空穴運(yùn)動（與自由電子的運(yùn)動不同）有了空穴，鄰近共價鍵中的價電子很容易過來填補(bǔ)這個空穴，這樣空穴便轉(zhuǎn)移到鄰近共價鍵中。新的空穴又會被鄰近的價電子填補(bǔ)。帶負(fù)電荷的價電子依次填補(bǔ)空穴的運(yùn)動，從效果上看，相當(dāng)于帶正電荷的空穴作相反方向的運(yùn)動。本征半導(dǎo)體中有兩種載流子：帶負(fù)電荷的自由電子和帶正電荷的空穴熱激發(fā)產(chǎn)生的自由電子和空穴是成對出現(xiàn)的，電子和空穴又可能重新結(jié)合而成對消失，稱為復(fù)合。在一定溫度下自由電子和空穴維持一定的濃度。第3頁/共15頁在純凈半導(dǎo)體中摻入某些微量雜質(zhì)，其導(dǎo)電能力將大大增強(qiáng)。在純凈半導(dǎo)體硅或鍺中摻入磷、砷等5價元素，由于這類元素的原子最外層有5個價電子，故在構(gòu)成的共價鍵結(jié)構(gòu)中，由于存在多余的價電子而產(chǎn)生大量自由電子，這種半導(dǎo)體主要靠自由電子導(dǎo)電，稱為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體，其中自由電子為多數(shù)載流子，熱激發(fā)形成的空穴為少數(shù)載流子。N型半導(dǎo)體自由電子多數(shù)載流子（簡稱多子）空穴少數(shù)載流子（簡稱少子）第4頁/共15頁P(yáng)型半導(dǎo)體在純凈半導(dǎo)體硅或鍺中摻入硼、鋁等3價元素，由于這類元素的原子最外層只有3個價電子，故在構(gòu)成的共價鍵結(jié)構(gòu)中，由于缺少價電子而形成大量空穴，這類摻雜后的半導(dǎo)體其導(dǎo)電作用主要靠空穴運(yùn)動，稱為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體，其中空穴為多數(shù)載流子，熱激發(fā)形成的自由電子是少數(shù)載流子。自由電子多數(shù)載流子（簡稱多子）空穴少數(shù)載流子（簡稱少子）第5頁/共15頁無論是P型半導(dǎo)體還是N型半導(dǎo)體都是中性的，對外不顯電性。摻入的雜質(zhì)元素的濃度越高，多數(shù)載流子的數(shù)量越多。少數(shù)載流子是熱激發(fā)而產(chǎn)生的，其數(shù)量的多少決定于溫度。第6頁/共15頁2．PN結(jié)及其單向?qū)щ娦訮N結(jié)的形成半導(dǎo)體中載流子有擴(kuò)散運(yùn)動和漂移運(yùn)動兩種運(yùn)動方式。載流子在電場作用下的定向運(yùn)動稱為漂移運(yùn)動。在半導(dǎo)體中，如果載流子濃度分布不均勻，因?yàn)闈舛炔?，載流子將會從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域運(yùn)動，這種運(yùn)動稱為擴(kuò)散運(yùn)動。將一塊半導(dǎo)體的一側(cè)摻雜成P型半導(dǎo)體，另一側(cè)摻雜成N型半導(dǎo)體，在兩種半導(dǎo)體的交界面處將形成一個特殊的薄層→

PN結(jié)。第7頁/共15頁

多子擴(kuò)散

形成空間電荷區(qū)產(chǎn)生內(nèi)電場

少子漂移促使阻止

擴(kuò)散與漂移達(dá)到動態(tài)平衡形成一定寬度的PN結(jié)第8頁/共15頁①外加正向電壓（也叫正向偏置）外加電場與內(nèi)電場方向相反，內(nèi)電場削弱，擴(kuò)散運(yùn)動大大超過漂移運(yùn)動，N區(qū)電子不斷擴(kuò)散到P區(qū)，P區(qū)空穴不斷擴(kuò)散到N區(qū)，形成較大的正向電流，這時稱PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。PN結(jié)的單向?qū)щ娦缘?頁/共15頁②外加反向電壓（也叫反向偏置）外加電場與內(nèi)電場方向相同，增強(qiáng)了內(nèi)電場，多子擴(kuò)散難以進(jìn)行，少子在電場作用下形成反向電流IR，因?yàn)槭巧僮悠七\(yùn)動產(chǎn)生的，IR很小，這時稱PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。第10頁/共15頁半導(dǎo)體二極管一個PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線并用管殼封裝起來，就構(gòu)成了半導(dǎo)體二極管，簡稱二極管。半導(dǎo)體二極管按其結(jié)構(gòu)不同可分為點(diǎn)接觸型和面接觸型兩類。點(diǎn)接觸型二極管PN結(jié)面積很小，結(jié)電容很小，多用于高頻檢波及脈沖數(shù)字電路中的開關(guān)元件。面接觸型二極管PN結(jié)面積大，結(jié)電容也小，多用在低頻整流電路中。1．半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)與符號第11頁/共15頁2．半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線（1）正向特性外加正向電壓較小時，外電場不足以克服內(nèi)電場對多子擴(kuò)散的阻力，PN結(jié)仍處于截止?fàn)顟B(tài)。正向電壓大于死區(qū)電壓后，正向電流

隨著正向電壓增大迅速上升。通常死區(qū)電壓硅管約為0.5V，鍺管約為0.2V。外加反向電壓時，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)，反向電流

很小。

反向電壓大于擊穿電壓時，反向電流急劇增加。（2）反向特性第12頁/共15頁3．半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)1）最大整流電流IF：指管子長期運(yùn)行時，允許通過的最大正向平均電流。2）反向擊穿電壓UB：指管子反向擊穿時的電壓值。3）最大反向工作電壓UDRM：二極管運(yùn)行時允許承受的最大反向電壓（約為UB

的一半）。4）反向電流IR：指管子未擊穿時的反向電流，其值越小，則管子的單向?qū)щ娦栽胶谩?）最高工作頻率fm：主要取決于PN結(jié)結(jié)電容的大小。理想二極管：正向電阻為零，正向?qū)〞r為短路特性，正向壓降忽略不計；反向電阻為無窮大，反向截止時為開路特性，反向漏電流忽略不計。第13頁/共15頁穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管是一種用特殊工藝制造的半導(dǎo)體二極管，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓就是反向擊穿電壓。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用在于：電流增量很大，只引起很小的電壓變化。穩(wěn)壓管的主要參數(shù)：（1）穩(wěn)定電壓UZ。反向擊穿后穩(wěn)定工作的電壓。（2）穩(wěn)定電流IZ。工作電壓等于穩(wěn)定電壓時的電流。（3）動態(tài)電阻rZ。穩(wěn)定工作范圍內(nèi)，管子兩端電壓的變化量與相應(yīng)電流的變化量之比。即：rZ=ΔUZ/ΔIZ（4）額定功率PZ和最大穩(wěn)定電流IZM