PN结与二极管

1、1 多子扩散 形成空间电荷区 建立内电场 少子漂移 方向相反动态平衡I j = 0PNPNPNUD空间电荷区耗尽层内电场PNUD空间电荷区耗尽层内电场2）PN结内电场的形成22. PN结的单向导电性1) PN结外加正向电压时处于导通状态 外电场与内电场的方向相反，空间电荷区变窄，内电场被削弱，多子扩散得到加强，少子漂移将被削弱，扩散电流大大超过漂移电流，最后形成较大的正向电流。 PN内电场外电场IUER空间电荷区PN内电场外电场IUER空间电荷区32) PN结外加反向电压时处于截止状态 外电场与内电场方向一致，空间电荷区变宽内电场增强，不利于多子的扩散，有利于少子的漂移。在电路中形成了基于少子

2、漂移的反向电流。由于少子数量很少，因此反向电流很小。结论：PN结具有单向导电性， 即正偏导通，反偏截止。 PNERIU内电场外电场空间电荷区 PNERIU内电场外电场空间电荷区41) PN结的电流方程) 1(S kTqueIi) 1(S TUueIi令: uT=kT/q 称温度电压当量T=300K时， uT=26mV 3. PN结（二极管）的伏安特性iu0U(BR)iu0U(BR)52) PN结的正向伏安特性u0，正向特性:uUT,指数特性u0，反向特性:u-UT，i-IS TUueIiS u UBR ，击穿特性:齐纳击穿、雪崩击穿iu0U(BR)iu0U(BR)3) PN结的反向击穿特性64

3、) PN结的电容效应1）势垒电容: Cb PNUURQQLLL PNUURQQLLLCbu0Cbu072) 扩散电容: CdCj=Cb+CdPNPN81.二极管的结构及类型1）二极管的外形PN结+管壳+引线1.2.2 二极管及其伏安特性9阴极引线阳极引线二氧化硅保护层P型硅N型硅(c) 平面型铝合金小球N型硅阳极引线PN结金锑合金底座阴极引线(b) 面接触型阴极阳极 (d) 符号D(a) 点接触型2）二极管的内部结构与符号10按 PN 结结构分：有点接触型和面接触型二极管。点接触型管子中不允许通过较大的电流，因结电容小，可在高频下工作。面接触型二极管 PN 结的面积大，允许流过的电流大，但只能

4、在较低频率下工作。按用途划分：有整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管等。按半导体材料分：有硅二极管、锗二极管等。3）二极管的类型11正向特性硅管的伏安特性604020 0.002 0.00400.5 1.02550I / mAU / V击穿电压U(BR)在二极管的两端加上电压，测量流过管子的电流，则I = f (U )之间的关系曲线为伏安特性。 50I / mAU / V0.20.4 25510150.010.02锗管的伏安特性02. 二极管的伏安特性121）正向特性当正向电压比较小时，正向电流很小，几乎为零。相应的电压叫死区电压。范围称死区。死区电压与材料和

5、温度有关，硅管约 0.5 V 左右，锗管约 0.1 V 左右。正向特性当正向电压超过死区电压后，随着电压的升高，正向电流迅速增大。60402000.4 0.8I / mAU / V132）反向特性 0.02 0.0402550I / mAU / V反向特性当电压超过零点几伏后，反向电流不随电压增加而增大，即饱和；二极管加反向电压，反向电流很小；如果反向电压继续升高，大到一定数值时，反向电流会突然增大；反向饱和电流 这种现象称击穿，对应电压叫反向击穿电压。击穿并不意味管子损坏，若控制击穿电流，电压降低后，还可恢复正常。击穿电压U(BR)143）伏安特性表达式(二极管方程) 1(TDUUIIeSI

6、S ：反向饱和电流UT ：温度的电压当量在常温(300 K)下， UT 26 mV二极管加反向电压，即 UD UT ，则 I IS。二极管加正向电压，即 UD 0，且 UD UT ，则，可得 ，说明电流 I 与电压 UD基本上成指数关系。1eTUUTUUIIeS 154)结论：二极管具有单向导电性。加正向电压时导通，呈现很小的正向电阻，如同开关闭合；加反向电压时截止，呈现很大的反向电阻，如同开关断开。从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管的电压与电流变化不呈线性关系，其内阻不是常数，所以二极管属于非线性器件。161.2.3 二极管的主要参数1） 最大整流电流 IF 二极管长期运行时，允许通过的最

7、大正向平均电流。2）最高反向工作电压 UR工作时允许加在二极管两端的反向电压值。通常将击穿电压 UBR 的一半定义为 UR 。3）反向电流 IR通常希望 IR 值愈小愈好。4）最高工作频率 fMfM 值主要 决定于 PN 结结电容的大小。结电容愈大，二极管允许的最高工作频率愈低。17182) PN结外加反向电压时处于截止状态 外电场与内电场方向一致，空间电荷区变宽内电场增强，不利于多子的扩散，有利于少子的漂移。在电路中形成了基于少子漂移的反向电流。由于少子数量很少，因此反向电流很小。结论：PN结具有单向导电性， 即正偏导通，反偏截止。 PNERIU内电场外电场空间电荷区 PNERIU内电场外电场空间电荷区192) PN结的正向伏安特性u0，正向特性:uUT,指数特性u0，反向特性:u-UT，i-IS TUueIiS u UBR ，击穿特性:齐纳击穿、雪崩击穿iu0U(BR)iu0U(BR)3) PN结的反向击穿特性201）正向特性当正向电压比较小时，正向电流很小，几乎为