[工学]第三章二极管及其基本电路模电康第五版.ppt

第三章 二极管及其基本电路,3.1 半导体的基本知识,3.2 PN结的形成及特性,3.3 二极管,3.4 二极管的基本电路及其分析方法,教学内容,3.5 特殊二极管,了解半导体材料的基本结构及PN结的形成；掌握PN结的单向导电工作原理；了解二极管（包括稳压管）的V-I特性及主要性能指标；掌握二极管电路的分析方法。,教学重点,教学要求,本征半导体、空穴、P型杂质半导体、N型杂质半导体的概念；PN结的单向导电工作原理、击穿特性；半导体二极管的结构、V-I特性；二极管电路的分析方法。,理论课7学时。,PN结的单向导电工作原理、击穿特性；二极管电路的分析方法。,教学难点,教学学时,根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。 半导体的电阻率为10-3109cm。 典型的半导体有硅Si和锗Ge以及化合物半导体，如砷化镓GaAs等。 半导体具有某些特殊性质：如光敏性、热敏性及掺杂特性，导电能力改变。,一、半导体材料,3.1 半导体的基本知识,3.1 半导体的基本知识,二、半导体的共价键结构,现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。,通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。,硅和锗是四价元素，它们分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。共价键中的价电子为这些原子所共有并为它们所束缚，在空间形成排列有序的晶体。,共价键共用电子对,+4表示除去价电子后的原子,共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。,形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。,共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。,3.1 半导体的基本知识,3.1 半导体的基本知识,三、本征半导体、空穴及其导电作用,本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。,半导体的重要物理特性是它的电导率，电导率与材料内单位体积中所含的电荷载流子的数目有关。 电荷载流子的浓度愈高，其导电率愈高。 载流子的浓度取决于材料的基本性质、温度值及杂质的存在。 在绝对 0度（T = 0K）和没有外界激发时，价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电能力为 0，相当于绝缘体。,3.1 半导体的基本知识,当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子。,自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，原子的电中性被破坏，呈现出正电性，其正电量与电子的负电量相等，人们常称呈现正电性的这个空位为空穴。 空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点。,这一现象称为本征激发，也称热激发。,动画：本征激发,3.1 半导体的基本知识,自由电子,空穴,束缚电子,由于共价键中出现了空位，在其它力的作用下，空穴吸引附近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。,动画：电子与空穴的移动,3.1 半导体的基本知识,自由电子的定向运动形成了电子电流，空穴的定向运动也可形成空穴电流，它们的方向相反。只不过空穴的运动是靠相邻共价键中的价电子依次充填空穴来实现的。,本征半导体中电流由两部分组成： 自由电子移动产生的电流； 空穴移动产生的电流。,3.1 半导体的基本知识,因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对。游离的部分自由电子也可能回到空穴中去，称为复合。,本征激发和复合在一定温度下会达到动态平衡。,温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。,本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。,3.1 半导体的基本知识,四、杂质半导体,在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质后的本征半导体称为杂质半导体。 根据掺入杂质的性质不同，分为： N型半导体：掺入五价杂质元素的半导体。 P型半导体：掺入三价杂质元素的半导体。,1. P型半导体,本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓、铟等形成 P型半导体，也称为空穴型半导体。 因三价杂质原子与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一个空穴。,空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质因而也称为受主杂质。,3.1 半导体的基本知识,P型半导体中空穴是多数载流子，主要由掺杂形成；电子是少数载流子，由热激发形成。,在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，可形成N型半导体,也称电子型半导体。 因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。,2. N 型半导体,3.1 半导体的基本知识,在N型半导体中自由电子是多数载流子，它主要由 杂质原子提供；空穴是少数载流子，由热激发形成。,提供自由电子的五价杂质原子因自由电子脱离而带正电荷成为正离子，因此，五价杂质原子也被称为施主杂质。,3.1 半导体的基本知识,少量掺杂，平衡状态下：ni2 =np 其中，ni为本征浓度，n为自由电子浓度，p为空穴浓度。 温度增加，本征激发加剧，但本征激发产生的多子远小杂质电离产生的多子。,3. 杂质半导体的载流子浓度,3.1 半导体的基本知识,T = 300K室温下,本征硅的电子和空穴浓度： n = p =1.41010/cm3,本征硅的原子浓度：4.961022/cm3,以上三个浓度基本上依次相差106/cm3。,掺杂后N型半导体中的自由电子浓度：n= 51016/cm3,一、载流子的漂移与扩散,3.2 PN结的形成及特性,漂移：由于电场作用而导致载流子的运动。,对于空穴，其移动方向与电场方向相同； 对于电子，其移动方向与电场的方向相反。,扩散：基于载流子的浓度差异和随机热运动速度，载流子由高浓度区域向低浓度的区域扩散，从而形成扩散电流。,若无外来的超量载流子的注入或电场的作用，晶体内的载流子浓度趋向于均匀直至扩散电流为零。,3.2 PN结的形成及特性,二、PN结的形成,在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。此时将在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程：,因浓度差, 空间电荷区形成 内电场, 内电场促使少子漂移, 内电场阻止多子扩散,多子的扩散运动,由杂质离子形成空间电荷区,最后多子扩散和少子的漂移达到动态平衡。 对于P型半导体和N型半导体结合面，不能移动的带电粒子形成的空间电荷区称为PN结。 在空间电荷区，由于多子已扩散到对方并复合掉了或者说消耗尽了，所以空间电荷区也称耗尽区。,动画：PN结的形成,3.2 PN结的形成及特性,三、PN结的单向导电性,如果外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；,PN结具有单向导电性，若外加电压使电流从P 区流到N区，PN结呈低阻性，所以电流大；反之是高阻性，电流小。,P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压，简称反偏。,3.2 PN结的形成及特性,1. 外加正向电压,外加的正向电压有一部分降落在 PN结区，方向与PN结内电场方向相反，削弱内电场。,内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响, PN结呈现低阻性。,动画：PN结正向偏置,3.2 PN结的形成及特性,PN结正向偏置,内电场被削弱，多子的扩散加强能够形成较大的扩散电流。,3.2 PN结的形成及特性,2. 外加反向电压,外加的反向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结内电场方向相同，加强了内电场。,内电场对多子扩散运动的阻碍增强，扩散电流大大减小。此时PN结区的少子在内电场的作用下形成的漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电流，由于漂移电流本身就很小，PN结呈现高阻性。,在一定温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为反向饱和电流。,动画：PN结反向偏置,3.2 PN结的形成及特性,PN结反向偏置,内电场被加强，多子的扩散受抑制。少子漂移加强，但少子数量有限，只能形成较小的反向电流。,3.2 PN结的形成及特性,PN结外加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流，PN结导通；PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流，PN结截止。 由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。 PN结的单向导电性关键在于它的耗尽区的存在，且其宽度随外加电压而变化。,3.2 PN结的形成及特性,3. PN结VI 特性的表达式,其中：,IS 反向饱和电流,VT 温度的电压当量,且在常温下（T=300K）,PN结所加端电压vD与流过它的电流iD的关系为：,k为玻耳兹曼常数，T为热力学温度，q为电子的电量。,n 发射系数,3.2 PN结的形成及特性,二极管处于反向偏置时，在一定的电压范围内，流过PN结的电流很小，但电压超过某一数值时，反向电流急剧增加，这种现象我们就称为反向击穿。 击穿形式分为两种： 雪崩击穿 齐纳击穿,击穿并不意味着PN结烧坏,四、PN结的反向击穿,3.2 PN结的形成及特性,雪崩击穿：如果掺杂浓度较低，不会形成齐纳击穿，而当反向电压较高时，能加快少子的漂移速度，从而把电子从共价键中撞出，形成雪崩式的连锁反应。 对于硅材料的PN结来说击穿电压7v时为（雪崩击穿），4v时为（齐纳击穿）。在4v与7v之间，两种击穿都有。这种现象破坏了PN结的单向导电性，我们在使用时要避免。,齐纳击穿：高掺杂情况下，耗尽层很窄，宜于形成强电场，而破坏共价键，使价电子脱离共价键束缚形成电子空穴对，致使电流急剧增加。,热击穿不可逆,3.2 PN结的形成及特性,1. 扩散电容,五、PN结的电容效应,扩散电容是由多子扩散后，在PN结的另一侧面积累而形成的。因PN结正偏时，由N区扩散到P区的电子与外电源提供的空穴相复合，形成正向电流。刚扩散过来的电子就堆积在P区内紧靠PN结的附近，形成一定的多子浓度梯度分布曲线。,3.2 PN结的形成及特性,反之，由P区扩散到N区的空穴，在N区内也形成类似的浓度梯度分布曲线。,当外加正向电压不同时，扩散电流即外电路电流的大小也就不同。 所以PN结两侧堆积的多子的浓度梯度分布也不相同，这就相当电容的充放电过程。,3.2 PN结的形成及特性,2. 势垒电容,势垒电容是由空间电荷区离子薄层形成的。当外加电压使PN结上压降发生变化时，离子薄层的厚度也相应地随之改变，这相当PN结中存储的电荷量也随之变化，犹如电容的充放电。,3.2 PN结的形成及特性,3.3 二极管,一、二极管的结构,在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。 二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大类。,3.3 二极管,1. 点接触型二极管,PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。,3.3 二极管,2. 面接触型二极管,PN结面积大，用于工频大电流整流电路。,3.3 二极管,3. 平面型二极管,4. 二极管的代表符号,往往用于集成电路制造艺中。PN结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。,3.3 二极管,二、二极管的V-I特性,正向特性,反向特性,反向击穿特性,二极管的伏安特性曲线可用下式表示,3.3 二极管,3.3 二极管,1.正向特性,硅二极管的死区电压Vth=0.5V左右， 锗二极管的死区电压Vth=0.1V左右。,当0VVth时，正向电流为零，Vth称为死区电压或门坎电压。,当V0时处于正向特性区域，正向区分为两段：,当VVth时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。,3.3 二极管,2. 反向特性,当V0时处于反向特性区域，反向区分两个区域：,当VBRV0时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流称反向饱和电流IS 。,当VVBR时，反向电流急剧增加，VBR称为反向击穿电压。,3.3 二极管,在反向区，硅二极管的反向击穿特性比较硬、比较陡，反向饱和电流也很小；锗二极管的反向击穿特性比较软，过渡比较圆滑，反向饱和电流较大。,从击穿的机理上看，硅二极管若|VBR|7V时，主要是雪崩击穿；若|VBR|4V时，则主要是齐纳击穿。当在,4V7V之间两种击穿都有，有可能获得零温度系数点。,3.3 二极管,三、二极管的主要参数,1.最大整流电流 IF,二极管长期运行时，允许流过二极管的最大正向平均电流。,2.反向击穿电压VBR,二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至因过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压VWRM一般是VBR的一半，以确保管子安全运行。,3.3 二极管,3. 反向电流 IR,指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。,4. 正向压降VF,在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。小电流硅二极管的正向压降在中等电流水平下，约0.60.8V；锗二极管约0.20.3V。,它反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数。,5. 动态电阻 rd,rd 是二极管特性曲线上工作点Q 附近电压的变化与电流的变化之比：,显然，rd 是对Q 附近的微小变化区域内的电阻。,3.3 二极管,3.3 二极管,6. 极间电容Cd,极间电容是反映二极管中PN结电容效应的参数。它由两部分组成：势垒电容CB和扩散电容CD。 在高频或开关状态运用时，必须考虑极间电容的影响。,二极管的参数是正确使用二极管的依据，一般半导体器件手册中都给出不同型号管子的参数。 使用时，应特别注意不要超过最大整流电流和最高反向工作电压，否则管子容易损坏。,国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：,3.3 二极管,3.3 二极管,3.4 二极管的基本电路及其分析方法,一、简单二极管电路的图解分析方法,二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用非线性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图解分析法则较简单，但前提条件是已知二极管的V-I特性曲线。,在电子技术中，二极管电路得到广泛的应用。本节重点介绍采用简化模型，分析几种基本的二极管电路，如限幅电路、开关电路、低电压稳压电路等。,3.4 二极管的基本电路及其分析方法,例3.4.1 二极管电路及二极管的V-I 特性曲线如图所示。已知电源VDD和电阻R，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD。,3.4 二极管的基本电路及其分析方法,解：,Q点称为电路的工作点，其坐标值即为所求。,图解法简单直观，但不现实，并不实用，仅对电路的工作原理和相关重要概念有很大帮助。,二极管的伏安特性曲线可用下式表示,3.4 二极管的基本电路及其分析方法,迭代法：,n取1时，有 ，称为指数模型,又,联立求解上述两式，即可求出vD和iD。,图解法和迭代法都不实用。工程上，通常在一定条件下，利用简化模型代替二极管非线性特性，来分析二极管电路，从而使分析大为简化。 简化模型分析方法是非常简单有效的工程近似分析方法。,二、二极管电路的简化模型分析方法,1. 二极管V - I 特性的建模,（1）理想模型,如图所示，在正向偏置时，其管压降为0V，而当二极管处于反向偏置时，认为它的电阻为无穷大，电流为零。,在实际电路中，当电源电压远比二极管的管压降大时，可利用此模型来近似分析。,3.4 二极管的基本电路及其分析方法,3.4 二极管的基本电路及其分析方法,（2）恒压降模型,如图所示，当二极管处于正向偏置时，其管压降认为是恒定的，且不随电流而改变，典型值为0.7V。,不过，这只有当二极管的电流iD近似等于或大于1mA时才是正确的。该模型提供了合理的近似，因此，应用也较广。,3.4 二极管的基本电路及其分析方法,（3）折线模型,为了较真实地描述二极管的伏安特性，在恒压降模型的基础上，作一定地修正，即认为二极管的管压降随其电流的增加而增加，可以用一个电源和内阻rD来近似。,rD的确定：当二极管的导通电流为1mA时，管压降为0.7V，则,由于二极管特性的分散性，Vth和rD的值不是固定不变的。,3.4 二极管的基本电路及其分析方法,（4）小信号模型,二极管工作在正向特性的某一小范围内时，其正向特性可以等效成一个微变电阻rd，即,得Q点处的微变电导gd,则,（常温下，T=300K）,Q点处，,则,3.4 二极管的基本电路及其分析方法,2. 模型分析法应用举例,（1）整流电路,例3.4.2 二极管基本电路如图所示。已知vs为正弦波，如图所示。试利用二极管理想模型定性地绘出vo的波形。,当vs为正半周时，二极管正向偏置，导通，vo= vs ；,当vs为负半周时，二极管反向偏置，截止，vo= 0 。,解：,3.4 二极管的基本电路及其分析方法,（2）二极管的静态工作情况分析,理想模型,例3.4.3 如图为硅二极管基本电路，R=10k，对于下列两种情况，求电路的ID和VD：（1）VDD=10V；（2）VDD=1V。在每种情况下，应用理想模型、恒压降模型和折线模型求解。设折线模型中rD=0.2k。,解：（1）VDD=10V时,3.4 二极管的基本电路及其分析方法,折线模型,（硅二极管典型值）,恒压降模型,（硅二极管典型值）,理想模型,（2）VDD=1V,折线模型,（硅二极管典型值）,恒压降模型,（硅二极管典型值）,上例表明，在电源电压远大于二极管压降时，恒压降模型得出的结果较合理；当电源电压较低时，折线模型得出的结果较合理。,3.4 二极管的基本电路及其分析方法,（3）限幅电路,在电子电路中，常用限幅电路对各种信号进行处理。它是用来让信号在预置的电平范围内，有选择地传输一部分。,例3.4.4 如图，R = 1k，VREF = 3V，二极管为硅二极管。分别用理想模型和恒压降模型求解以下两问：（1）vI = 0V、4V、6V时，求相应的输出电压vo的值；（2）vI = 6sintV时，绘出相应的输出电压vo的波形。,（1）理想模型电路,解：,当 时，二极管截止，所以 ；,当 时，二极管导通，所以 ；,当 时，二极管导通，所以 。,（2）理想模型电路,当 时， ；,当 时， 。,3.4 二极管的基本电路及其分析方法,（1）恒压降模型电路,当 时，二极管截止，所以 ；,当 时，二极管导通，所以 ；,（2）恒压降模型电路,当 时， ；,当 时，二极管导通，所以 。,当 时， 。,3.4 二极管的基本电路及其分析方法,3.4 二极管的基本电路及其分析方法,（4）开关电路,在开关电路中，利用二极管的单向导电性以接通或断开电路，这在数字电路中得到广泛的应用。 分析原则： 判断二极管处于导通还是截止状态，可先将二极管断开，然后计算阳、阴两极间是正向电压还是反向电压，若是正向电压则二极管导通，否则截止。,例3.4.5 如图，利用二极管理想模型求解：当vI1 和vI2 为0V或5V时，求vI1 和vI2的值不同组合情况下，输出电压vo的值。,D1为正向偏置，vo= 0V，此时D2的阴极电位为5V，阳极为0V，处于反向偏置，故D2截止。,3.4 二极管的基本电路及其分析方法,（2）如下表所示,输入电压只要有一个为0V，则输出为0V； 只有当输入电压均为5V时，输出才为5V。 这种关系在数字电路中称为与逻辑。,（5）低电压稳压电路,3.4 二极管的基本电路及其分析方法,稳压电源是电子电路中常见的组成部分，利用二极管的正向压降特性，可获得较好的稳压性能。,（6）小信号工作情况分析,在利用小信号模型分析二极管电路时，要特别注意微变电阻rD与静态工作点Q有关。 一般首先分析电路的静态工作情况，求得静态工作点Q；其次，根据Q点算出微变电阻rD；再次，根据小信号模型交流电路模型，求出小信号作用下电路的交流电压、电流；最后与静态值叠加，得到完整的结果。,3.4 二极管的基本电路及其分析方法,例3.4.6 如图所示，VDD=5V，R=5k，恒压降模型的VD=0.7V，vs=0.1sintV。（1）求输出电压vO的交流量和总量；（2）绘出vo的波形。,3.4 二极管的基本电路及其分析方法,解：,（1）由直流通路可知，二极管是导通的。,由交流通路，得,3.5 特殊二极管,一、齐纳二极管,齐纳二极管又称稳压管，是一种用特殊工艺制造的面结型硅半导体二极管。 这种管子的杂质浓度比较高，空间电荷区内的电荷密度也大，因而该区域很窄，容易形成强电场。当反向电压加到某一定值时，反向电流急增，产生反向击穿。 利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压管稳压时工作在反向电击穿状态。,1. 符号及稳压特性,3.5 特殊二极管,VZ：反向击穿电压，即稳压管的稳定电压，它是在特定的测试电流IZT下得到的电压值。,稳压管的稳压作用在于：电流增量IZ很大，只引,-VZ0是过Q点（测试工作点）的切线与横轴的交点，切线的斜率为1/rZ。,起很小的电压变化VZ，曲线越陡，动态电阻rZ=VZ/IZ越小，稳压管的稳压性能越好。,3.5 特殊二极管,3.5 特殊二极管,IZ(min)：稳压管工作在正常稳定状态的最小工作电流。 IZ(max)：稳压管工作在正常稳定状态的最大工作电流。,反向电流小于IZ(min)时，稳压管进入反向截止状态，稳压特性消失。,反向电流大于IZ(max)时，稳压管可能被烧毁。,下图为稳压管反向击穿时的等效模型：,一般稳压值较大时，可忽略rZ的影响，VZ为恒定值。,3.5 特殊二极管,稳压管在直流稳压电源中获得广泛的应用，下图为并联式稳压电路。,DZ为稳压管，R为限流电阻，它的作用是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，,取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用，并限定电路的工作电流（IZ(min)IZIZ(max)），以保护稳压管。,3.5 特殊二极管,例3.5.1 如图所示，VI=10V，R=180，RL=1k，稳压管的VZ=6.8V，IZT=10mA， rZ=20，IZ(min)=5mA。试分析当VI出现1V的变化时，VO的变化是多少？,解：,3.5 特殊二极管,当 时,能正常工作,当 时,稳压管的变化电流为,输出电压变化为,当VI变化1V时，VO只变化了0.20V，稳压特性明显。,(1) 稳定电压VZ,(2) 动态电阻rZ,在规定的稳压管反向工作电流 IZ下，所对应的反向工作电压。,rZ =VZ /IZ,(3) 最大耗散功率 PZM,2. 稳压二极管主要参数,3.5 特殊二极管,从反向特性上看，rZ愈,小，反映稳压管的击穿特性愈陡。,温度的变化将使VZ改变，在稳压管中，当VZ 7V时，VZ具有正温度系数，反向击穿是雪崩击穿。 当VZ4V时，VZ具有负温度系数，反向击穿是齐纳击穿。 当4VVZ7V时，稳压管可获得接近零的温度系数。这样的稳压二极管可以作为标准稳压管使用。,3.5 特殊二极管,稳压管的最大稳定工作电流取决于最大耗散功率PZmax ，即PZmax =VZIZmax 。而IZmin对应于VZmin，若IZ IZmin ，则不能起稳压作用。,(5) 稳定电压温度系数Vz,(4) 最大稳定工作电流IZmax和最小稳定工作电流IZmin,变容二极管：结电容随反向电压的增加而减小。 对于一般的半导体二极管，总希望尽量减小结电容，而对于变容二极管，却是要利用结电容。,3.5 特殊二极管,二、变容二极管,变容二极管应用很广泛，尤其在高频技术中。,3.5 特殊二极管,三、肖特基二极管（SBD）,四、光电子器件,利用金属与N型半导体接触在交界面形成势垒的二极管。,光电子系统的优点：抗干扰能力强，可大量传送信息，传输损耗小，工作可靠。,光电子系统的缺点：光路复杂，光信号的操作与调制需要精心的设计。,光信号与电信号的接口需要一些特殊的光电子器件。,3.5 特殊二极管,1.光电二极管,它的PN结在反向偏置状态下运行，其反向电流随光照强度的增加而上升。,2.发光二极管,有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管类似。,小 结,PN结是半导体二极管和组成其他半导体器件的基础，它是由P型半导体和N型半导体相结合而形成的。对纯净的半导体掺入受主杂质或施主杂质，便可制成P型和N型半导体。空穴参与导电是半导体不同于金属导电的重要特点。,当PN结外加正向电压（正向偏置）时，耗尽区变窄，有电流流过；而当外加反向电压（反向偏置）时，耗尽区变宽，没有电流流过