第一章基本半导体分立器件ok

1、1第第1章章 常用半导体器件常用半导体器件o 1.1 半导体基础知识半导体基础知识o 1.2 半导体二极管半导体二极管o 1.3 晶体三极管晶体三极管o 1.4场效应管场效应管o 1.5单结晶体管和晶闸管单结晶体管和晶闸管21.1 1.1 半导体基础知识半导体基础知识o 1.1.11.1.1本本征半导体征半导体o 1.1.21.1.2杂质半导体杂质半导体 o 1.1.31.1.3PNPN结结3o导体导体：电阻率小于：电阻率小于1010-4-4.cm.cm，很容易导电，称，很容易导电，称为导体为导体.如铜、铝、银等金属材料；如铜、铝、银等金属材料；o绝缘体绝缘体：电阻率大于：电阻率大于10101

2、010.cm.cm，很难导电，称，很难导电，称为绝缘体，如塑料、橡胶、陶瓷等材料；为绝缘体，如塑料、橡胶、陶瓷等材料；o半导体半导体：电阻率在：电阻率在1010-3-310109 9.cm.cm，导电能力介，导电能力介于导体和绝缘体之间，例如硅于导体和绝缘体之间，例如硅(Si)(Si)和锗和锗(Ge)(Ge)等等半导体材料半导体材料；半导体材料制作电子器件的原因半导体材料制作电子器件的原因? ?o 不是因为它的导电能力介于导体和绝缘体之间，不是因为它的导电能力介于导体和绝缘体之间，而是在于半导体材料具有而是在于半导体材料具有热敏性热敏性、光敏性光敏性和和掺掺杂性杂性。4半导体材料制作电子器件的

3、原因半导体材料制作电子器件的原因?1 1、热敏性、热敏性：是半导体的导电能力随着温度的升高而迅速增加，：是半导体的导电能力随着温度的升高而迅速增加，例如例如纯净锗从纯净锗从2020升高升高到到3030时，电阻率时，电阻率下降下降为原来的为原来的1/21/2；2 2、光敏性、光敏性：半导体的导电能力随光照的变化有显著改变的特：半导体的导电能力随光照的变化有显著改变的特性；例如硫化镉薄膜在暗处：电阻为几十性；例如硫化镉薄膜在暗处：电阻为几十MM。光照：电。光照：电阻下降为几十阻下降为几十KK3 3、掺杂性、掺杂性：是半导体导能力，因掺入适量的杂质而发生很大：是半导体导能力，因掺入适量的杂质而发生很

4、大的变化，例如在半导体硅中，只要掺入亿分之一的硼杂质，的变化，例如在半导体硅中，只要掺入亿分之一的硼杂质，电阻率下降到原来的电阻率下降到原来的几万分之一几万分之一，利用这一特性，可以制，利用这一特性，可以制造出不同性能不同用途的半导体器件。造出不同性能不同用途的半导体器件。5 1 1、本征半导体、本征半导体的晶体的晶体 结构结构把非常纯净的把非常纯净的, ,原子结构原子结构排列非常整齐的半导体排列非常整齐的半导体称为称为本征半导体本征半导体。1.1.1.1. 本征半导体本征半导体6硅原子电子硅原子电子数为数为1414，最，最外层电子为外层电子为四个。四个。锗原子电子锗原子电子数为数为3232，

5、最，最外层电子为外层电子为四个。四个。常把原子核和内层电子数看作一个整体，常把原子核和内层电子数看作一个整体，称为惯性核。由于原子呈中性，惯性核带称为惯性核。由于原子呈中性，惯性核带4 4单位正电荷。这样，惯性核和外层价电单位正电荷。这样，惯性核和外层价电子构成一个简化的原子结构模型。子构成一个简化的原子结构模型。硅硅( (锗锗) )的原子结构的原子结构简化模型简化模型+4+14284+322 8 18 4硅硅( (锗锗) )的原子结构的原子结构硅硅锗锗SiGe1.1.1.1. 本征半导体本征半导体7+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键共价键A A硅原子电子数为硅原子电子数为1414，最

6、外层，最外层电子为四个，是四价元素电子为四个，是四价元素B B、硅原子结合方式是共价键、硅原子结合方式是共价键结合：结合：(i)(i)每个价电子都要受到相邻每个价电子都要受到相邻两个原子核的束缚两个原子核的束缚; ;(ii)(ii)半导体的价电子既不象导半导体的价电子既不象导体的价电子那样容易挣脱成为体的价电子那样容易挣脱成为自由电子，也不象绝缘体中被自由电子，也不象绝缘体中被束缚，所以其导电能力介于导束缚，所以其导电能力介于导体与绝缘体之间体与绝缘体之间1 1、本征半导体的原子结构、本征半导体的原子结构共价键结合，以硅原子为共价键结合，以硅原子为例。例。1.1.1.1. 本征半导体本征半导体

7、8+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键共价键2 2、本征半导体的激发与复合本征半导体的激发与复合空穴空穴自由电子自由电子空穴空穴A A、本征激发、本征激发 电子、空穴对的产生电子、空穴对的产生B B、电子与空穴的复合、电子与空穴的复合D D、最后达到动态的平衡、最后达到动态的平衡C C、空穴是可以移动的，其、空穴是可以移动的，其实是共价键的电子依次填补实是共价键的电子依次填补空穴，形成空穴的移动空穴，形成空穴的移动1.1.1.1. 本征半导体本征半导体9本征半导体小结：本征半导体小结： 本征半导体本征半导体带正电荷带正电荷的空穴的空穴1 1、本征半导体、本征半导体中两种载流子：中两种载流

8、子：. .是带负电荷的自由电子；是带负电荷的自由电子；. .是带正电荷的空穴。是带正电荷的空穴。2 2、本征半导体、本征半导体中电流由两部分组成：中电流由两部分组成： . . 自由电子移动产生的电流。自由电子移动产生的电流。 . . 空穴移动产生的电流。空穴移动产生的电流。带负电荷的带负电荷的自由电子自由电子103 3、温度越高，载流子的浓度越高，导电能力越、温度越高，载流子的浓度越高，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。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。这是半导体的一大特点。4 4、本征激发产生的、本征激发产生的载流子载流子数量很少，本征

9、半导体数量很少，本征半导体导电能力很差。只有在本征半导体中掺入适量导电能力很差。只有在本征半导体中掺入适量的杂质，才能极大提高其导电性能，成为的杂质，才能极大提高其导电性能，成为杂质杂质半导体半导体，用于制造各种半导体器件，用于制造各种半导体器件 。本征半导体浓度为书上本征半导体浓度为书上P11P11，公式（，公式（1.1.11.1.1），自己），自己看看。看看。本征半导体小结：本征半导体小结：11在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加了。杂

10、半导体的某种载流子浓度大大增加了。P P 型半导体：在本征半导体中掺入三价元素型半导体：在本征半导体中掺入三价元素( (如硼如硼) )构成的杂质半导体。构成的杂质半导体。N N 型半导体：在本征半导体中掺入五价元素型半导体：在本征半导体中掺入五价元素( (如磷如磷) )构成的杂质半导体。构成的杂质半导体。1.1.2 1.1.2 杂质半导体杂质半导体121 1、N N 型半导体型半导体o多余电子因不受共价键的束缚成为多余电子因不受共价键的束缚成为自由电子自由电子，同时磷原子就成同时磷原子就成为不能移动的带正电的离子，称为为不能移动的带正电的离子，称为施主原子。施主原子。o另外另外N N 型半导体

11、中还有少量的空穴，其浓度远小于自由电子的型半导体中还有少量的空穴，其浓度远小于自由电子的浓度，所以把自由电子称为浓度，所以把自由电子称为多数载流子多数载流子，空穴称为空穴称为少数载流子，少数载流子，简称简称多子多子和和少子少子。o在本征半导体中掺在本征半导体中掺入五价元素入五价元素多余电子多余电子磷原子磷原子+ +N N型硅表示型硅表示1.1.2 1.1.2 杂质杂质半半导导体体132 2、P 型半型半导导体体oP 型半型半导导体中空穴是体中空穴是多多数载数载流子流子，电电子是子是少少数载数载流子流子。o当当附近硅原子的外附近硅原子的外层电层电子由于子由于热运动填补热运动填补空穴空穴时时，硼原

12、子，硼原子成成为为不可移不可移动动的的负负离子。硼原子离子。硼原子称为称为受主原子受主原子。在本征半在本征半导导体中体中掺掺入入三价元素三价元素空穴空穴硼原子硼原子P型硅表示型硅表示1.1.2 1.1.2 杂质杂质半半导导体体143、杂质杂质半半导导体的示意表示法体的示意表示法+N 型半型半导导体体o杂质杂质型半型半导导体多子和少子的移体多子和少子的移动动都能形成都能形成电电流。流。但由于但由于数数量的量的关关系，起系，起导电导电作用的主要是多子作用的主要是多子。近似近似认为认为多子多子浓浓度度与与所所掺杂质浓掺杂质浓度相等度相等。整整块块的的半半导导体仍体仍为为中性中性. .P 型半型半导导

13、体体1.1.2 1.1.2 杂质杂质半半导导体体15小结小结4 4、P P型半导体中型半导体中空穴空穴是多子，是多子，自由电子自由电子是少子。是少子。 N N型半导体中型半导体中自由电子自由电子是多子，是多子，空穴空穴是少子。是少子。5 5、半导体的导电能力与、半导体的导电能力与温度温度、光强、杂质浓度、光强、杂质浓度 和材料性质有关。和材料性质有关。 1 1、半导体半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间。的导电能力介于导体与绝缘体之间。 2 2、在一定温度下，本征半导体因、在一定温度下，本征半导体因本征激发本征激发而产生自由而产生自由 电子和空穴对，故其有一定的导电能力。电子和空穴对，故其有一

14、定的导电能力。3 3、本征半导体的导电能力主要由、本征半导体的导电能力主要由温度温度决定；决定； 杂质半导体的导电能力主要由杂质半导体的导电能力主要由所掺杂质所掺杂质的浓度决定。的浓度决定。16P P型区型区N N型区型区内建电场内建电场 PN结结(1)(1)多子的扩散运动产生空间电荷区建立内电场多子的扩散运动产生空间电荷区建立内电场(2)(2)随着内电场由弱到强得建立随着内电场由弱到强得建立, ,少子漂移从无到有少子漂移从无到有, ,逐渐加强逐渐加强, ,而扩散运动逐渐减弱而扩散运动逐渐减弱, , 形成平衡的形成平衡的PNPN结。结。1 1、PN结结( (PN Junction) )的形成的

15、形成多子的扩散多子的扩散多子的扩散多子的扩散1.1.31.1.3 PNPN结结耗尽层耗尽层问题：问题：PNPN结是带正电，结是带正电，还是负电？还是负电？172 2、PNPN结的单向导电性结的单向导电性(1) (1) 正向偏置正向偏置( (forward biasforward bias外加外加正向正向电压电压) ) (2) (2) 反向偏置反向偏置( (reverse biasreverse bias外加反向电压外加反向电压) )1.1.31.1.3 PNPN结结18(1)(1)、外加、外加正向正向电压电压( (正向偏置正向偏置forward bias) ) P N内电场内电场外电场外电场正

16、向电流正向电流I IF FIF = I多子多子 I少子少子 I多子多子A A、正向偏压的接法：、正向偏压的接法：P P区接高电位，区接高电位，N N区接低电位区接低电位B B、正向偏压削弱内电场，有利多子的扩散运动，、正向偏压削弱内电场，有利多子的扩散运动，使使PNPN结空间电荷区变窄；结空间电荷区变窄；C C、正向偏压时，、正向偏压时，PNPN结为导通状态，外电路电流结为导通状态，外电路电流I IF F很大，很大，PNPN结呈现的正向电阻很小结呈现的正向电阻很小RUI多子多子PNPN结为导通状态结为导通状态1.1.31.1.3 PNPN结结限流限流电阻电阻19 P N内电场内电场IR = I

17、少子少子 0反向电流反向电流IRA A、反向偏压的接法：、反向偏压的接法：P P区接低电位，区接低电位，N N区接高电位区接高电位B B、反向偏压内电场增强，不利多子扩散运动，有利、反向偏压内电场增强，不利多子扩散运动，有利于少子的漂移运动，形反向电流于少子的漂移运动，形反向电流IR，IR很小，硅管为很小，硅管为纳安数量级，锗管为微安数量级。纳安数量级，锗管为微安数量级。C C、反向偏压，使、反向偏压，使PNPN结空间电荷区变宽。结空间电荷区变宽。D D、反向偏压、反向偏压PNPN结为截止状态，外电路电流接近为结为截止状态，外电路电流接近为O O，PNPN结呈现的反向电阻很大结呈现的反向电阻很

18、大(2) (2) 外加反向电压外加反向电压( (反向偏置反向偏置reverse bias）限流限流电阻电阻R外电场外电场UI少子少子PNPN结为截止状态结为截止状态1.1.31.1.3 PNPN结结20o PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；扩散电流； o由此可以得出结论：由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。结具有单向导电性。o PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流，漂移电流， PN结截止。结截止。总结总结211.21.2半导体二极管半导体二极管(Semiconduct

19、or Diode(Semiconductor Diode) )o 1.2.11.2.1半导体二极管的几种常见结构半导体二极管的几种常见结构o 1.2.21.2.2二极管的伏安特性二极管的伏安特性o 1.2.31.2.3二极管主要参数二极管主要参数o 1.2.41.2.4二极管的二极管的等效电路等效电路o 1.2.51.2.5稳压二极管稳压二极管o 1.2.61.2.6其它类型二极管其它类型二极管22构成：构成： PN 结结 + 引线引线 + 管壳管壳 = 二极管二极管( (Diode) )符号：符号：分类：分类：按材料分按材料分硅二极管硅二极管锗二极管锗二极管按结构分按结构分点接触型点接触型面

20、接触型面接触型平面型平面型1、结构与类型、结构与类型阳极阳极 阴极阴极1.2.11.2.1半导体二极管的几种常见结构半导体二极管的几种常见结构23负极负极引线引线点接触型点接触型正极正极引线引线金属触丝金属触丝N 型锗片型锗片外壳外壳负极引线负极引线 面接触型面接触型N型锗型锗PN 结结 正极引线正极引线铝合金铝合金小球小球底座底座金锑金锑合金合金正极正极引线引线负极负极引线引线 平面型平面型NP 型支持衬底型支持衬底PPNPN结结（常见二极管的结构和外型）（常见二极管的结构和外型）2、特点与用途、特点与用途1.2.11.2.1半导体二极管的几种常见结构半导体二极管的几种常见结构PNPN结面积

21、小结面积小结电容小结电容小适用于高频电路适用于高频电路和小功率整流和小功率整流工作频率高。工作频率高。不能通过较大的电流不能通过较大的电流PNPN结面积大结面积大能通过较大的电流能通过较大的电流结电容大结电容大能在低频下工作能在低频下工作一般仅作为整流一般仅作为整流管使用管使用PNPN结面积可大结面积可大可小可小视结面积的大视结面积的大小用于大功率小用于大功率整流和开关电整流和开关电路中路中o半导体二极管图片半导体二极管图片2526伏安特性曲线伏安特性曲线 通过二极管的电流随外加偏压的变化规律，通过二极管的电流随外加偏压的变化规律，称为二极管的伏安特性。称为二极管的伏安特性。以曲线的形式描绘出

22、来，以曲线的形式描绘出来， 就是伏安特性曲线。就是伏安特性曲线。 正向偏压正向偏压反向偏压反向偏压IFUFVmAIRURVA1.2.21.2.2二极管的伏安特性二极管的伏安特性27IS击穿电压击穿电压UBR图图1.2.3 1.2.3 二极管的伏安特性二极管的伏安特性FISI锗管锗管硅硅 管管0硅管硅管锗管锗管死区电压死区电压Uoni /mA正向电流正向电流104030200.20.60.41.00.8u/VUR/VIR/ A反向电流反向电流反向电压反向电压正向电压正向电压1.2.21.2.2二极管的伏安特性二极管的伏安特性伏安特性曲线伏安特性曲线导导通通电压电压: 硅管硅管0.60.8V,锗锗

23、管管0.10.3V死死区区（开启开启）电压电压Uon: 硅管硅管0.5V，锗锗管管0.1V28IS击穿电压击穿电压UBR图图 二极管的伏安特性二极管的伏安特性FISI锗管锗管硅硅 管管0硅管硅管锗管锗管死区电压死区电压Uoni /mA正向电流正向电流104030200.20.60.41.00.8u/VUR/VIR/ A反向电流反向电流反向电压反向电压正向电压正向电压1、正向特性、正向特性加正向偏压加正向偏压u A、 u 较小时，较小时，i 较小较小 B、 u大于死区电压时，大于死区电压时， i迅迅速增加，并按指数规律上升。速增加，并按指数规律上升。 C、当二极管电流变化很大、当二极管电流变化很

24、大时，二极管两端电压几乎不变，时，二极管两端电压几乎不变，硅管约硅管约0.60.8V，锗管约，锗管约0.10.3V，分别作为正向工作，分别作为正向工作时两端直流压降得估算值时两端直流压降得估算值。2、反向特性、反向特性加反向偏压加反向偏压UR A、反向电流、反向电流IR是少子漂移运动引是少子漂移运动引起，所以数量小，几乎不变，又称起，所以数量小，几乎不变，又称为反向饱和电流为反向饱和电流IS。 B、当温度升高，、当温度升高，IS增加增加 C、硅管、硅管IS小于小于1uA，锗管为几十，锗管为几十到几百到几百uA。3 3、击穿特性、击穿特性 当当UR继续增大，并超过某一个特继续增大，并超过某一个特

25、定电压值时，定电压值时，IR将急剧增大，这种将急剧增大，这种现象称为击穿，这时对应的电压叫现象称为击穿，这时对应的电压叫击穿电压击穿电压UBR。1.2.21.2.2二极管的伏安特性二极管的伏安特性伏安特性曲线伏安特性曲线291 1、最大整流电流、最大整流电流I IF 指二极管在一定温度下，指二极管在一定温度下， 长期允许通过的最大长期允许通过的最大正向平均电流正向平均电流2 2、最高反向工作电压最高反向工作电压UR指二极管工作时允许外加的最大反向电压。通指二极管工作时允许外加的最大反向电压。通常为击穿电压常为击穿电压U(BR)的一半。的一半。FIRU1.2.31.2.3二极管的主要参数二极管的

26、主要参数303 3、反向电流、反向电流IR（反向饱和电流反向饱和电流IS) ) 这个值越小，这个值越小， 则管子的单向导电性就越好。则管子的单向导电性就越好。RI1.2.31.2.3二极管的主要参数二极管的主要参数314 4、结电容与最高工作频率、结电容与最高工作频率fM PN PN 结的电容效应结的电容效应 (1)(1)PN结加电压后，结加电压后， 其空间电荷区会发生变化，其空间电荷区会发生变化， 这种变化造成的电容效应称为结电容。这种变化造成的电容效应称为结电容。 (2)(2)结电容越大。二极管的高频单向导电性越差。结电容越大。二极管的高频单向导电性越差。 (3)(3)fM就是二极管仍然保

27、持单向导电性的外加电压就是二极管仍然保持单向导电性的外加电压 最高频率。最高频率。PN1.2.31.2.3二极管的主要参数二极管的主要参数32IF /mA0.20.60.40.8UF/V5 5、二极管的温度特性、二极管的温度特性C20oC50o C50o C75oC75oC20oT 升高时，升高时，UD(on)以以 (2 2.5) mV/ C 下下降降,输入曲线左移输入曲线左移当温度当温度 升高升高10 C时，时，IR增加一倍增加一倍IR/ AUD(on)半导体具有热敏性，温度变半导体具有热敏性，温度变化化, ,使二极管参数发生变化，使二极管参数发生变化，使二极管工作不稳定。使二极管工作不稳定

28、。IF/ A1.2.31.2.3二极管的主要参数二极管的主要参数二极管是二极管是非线性非线性器件，器件， 由二极管构成电路是由二极管构成电路是非线性电路非线性电路。分析困难分析困难用用线性元件构成的电路线性元件构成的电路来来近似模拟二极管的特性近似模拟二极管的特性二极管的二极管的等效电路等效电路多种多种等效电路，等效电路，根据根据应用要求应用要求进行选择进行选择1.2.4 1.2.4 二极管的等效电路二极管的等效电路34 图图1.2.4 1.2.4 二极管的近似模型二极管的近似模型(1)理想模型理想模型 A、正向导通，管压降、正向导通，管压降为为0，即，即UF=0，视二极，视二极管为短路；管为

29、短路；B、反向截止，电流为、反向截止，电流为0，即即IF=0，视二极管为开，视二极管为开路路阳极阳极 阴极阴极阳极阳极 阴极阴极ui阳极阳极 阴极阴极理想二极管理想二极管1.2.4 1.2.4 二极管的等效电路二极管的等效电路35 图图1.2.41.2.4二极管的近似模型二极管的近似模型A、正向导通时二极管、正向导通时二极管 管压降为恒定值管压降为恒定值Uon： 硅管硅管0.7V 锗管锗管0.2V uiUon1.2.4 1.2.4 二极管的等效电路二极管的等效电路B、反向截止，、反向截止，i=0(2)恒恒压压降模型降模型 理想二极管理想二极管361.1 1.1 半导体基础知识半导体基础知识o

30、1.1.11.1.1本本征半导体征半导体o 1.1.21.1.2杂质半导体杂质半导体 o 1.1.31.1.3PNPN结结半导体材料制作电子器件的原因半导体材料制作电子器件的原因? ?是在于半导体材料具有是在于半导体材料具有热敏性热敏性、光敏性光敏性和和掺杂性掺杂性。复习页复习页37本征半导体小结：本征半导体小结：1 1、本征半导体、本征半导体中两种载流子：中两种载流子：. .带负电荷的自由电子；带负电荷的自由电子；. .带正电荷的空穴。带正电荷的空穴。2 2、本征半导体、本征半导体中电流由两部分组成：中电流由两部分组成： . . 自由电子移动产生的电流。自由电子移动产生的电流。 . . 空穴

31、移动产生的电流。空穴移动产生的电流。3 3、温度越高，载流子的浓度越高，导电能力越强。温、温度越高，载流子的浓度越高，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。度是影响半导体性能的一个重要的外部因素。4 4、本征激发产生的、本征激发产生的载流子载流子数量很少，本征半导体导电能力数量很少，本征半导体导电能力很差。只有在本征半导体中掺入适量的杂质，才能极大很差。只有在本征半导体中掺入适量的杂质，才能极大提高其导电性能，成为提高其导电性能，成为杂质半导体杂质半导体，用于制造各种半导，用于制造各种半导体器件体器件 。复习页复习页38P P 型半导体：在本征半导体中掺入三价元素型半导体：在

32、本征半导体中掺入三价元素( (如硼如硼) )构成的杂质半导体。构成的杂质半导体。N N 型半导体：在本征半导体中掺入五价元素型半导体：在本征半导体中掺入五价元素( (如磷如磷) )构成的杂质半导体。构成的杂质半导体。1.1.2 1.1.2 杂质半导体杂质半导体杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为多子浓度与所掺杂质浓度相等近似认为多子浓度与所掺杂质浓度相等。整块的整块的半导体仍为中性半导体仍为中性. .复习页复习页39小结小结4 4、P P型半导体中型半导体中

33、空穴空穴是多子，是多子，自由电子自由电子是少子。是少子。 N N型半导体中型半导体中自由自由电子电子是多子，是多子，空穴空穴是少子。是少子。5 5、半导体的导电能力与、半导体的导电能力与温度温度、光强、杂质浓度、光强、杂质浓度 和材料性质有关。和材料性质有关。 1 1、半导体半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间。的导电能力介于导体与绝缘体之间。 2 2、在一定温度下，本征半导体因、在一定温度下，本征半导体因本征激发本征激发而产生自由而产生自由 电子和空穴对，故其有一定的导电能力。电子和空穴对，故其有一定的导电能力。3 3、本征半导体的导电能力主要由、本征半导体的导电能力主要由温度温度决定；决定

34、； 杂质半导体的导电能力主要由杂质半导体的导电能力主要由所掺杂质所掺杂质的浓度决定。的浓度决定。复习页复习页401.1.31.1.3 PNPN结结o PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流，扩散电流，PN结导通。扩散运动是因浓度差引起的；结导通。扩散运动是因浓度差引起的； o由此可以得出结论：由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。结具有单向导电性。o PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流，漂移电流，硅管为纳安数量级，锗管为微安数量级，硅管为纳安数量级，锗管为微安数量级，PN结

35、截止。漂移运动是因电位差而产生的。结截止。漂移运动是因电位差而产生的。 。复习页复习页411.21.2半导体二极管半导体二极管构成：构成： PN 结结 + 引线引线 + 管壳管壳 = 二极管二极管( (Diode) )符号：符号：阳极阳极 阴极阴极正向偏压正向偏压IFUF反向偏压反向偏压IRUR复习页复习页42IS击穿电压击穿电压UBR图图1.2.3 1.2.3 二极管的伏安特性二极管的伏安特性FISI锗管锗管硅硅 管管0硅管硅管锗管锗管死区电压死区电压Uoni /mA正向电流正向电流104030200.20.60.41.00.8u/VUR/VIR/ A反向电流反向电流反向电压反向电压正向电压

36、正向电压二极管伏安特性曲线二极管伏安特性曲线导导通通电压电压: 硅管硅管0.60.8V,锗锗管管0.10.3V死死区区（开启开启）电压电压Uon: 硅管硅管0.5V，锗锗管管0.1V复习页复习页431 1、最大整流电流、最大整流电流I IF2 2、最高反向工作电压最高反向工作电压UR1.2.31.2.3二极管的主要参数二极管的主要参数3 3、反向电流、反向电流IR（反向饱和电流反向饱和电流IS) ) 这个值越小，这个值越小， 则管子的单向导电性就越好。则管子的单向导电性就越好。4 4、结电容与最高工作频率、结电容与最高工作频率fM PN PN 结的电容效应结的电容效应(1)(1)结电容越大。二

37、极管的高频单向导电性越差。结电容越大。二极管的高频单向导电性越差。(2)(2)fM就是二极管仍然保持单向导电性的外加电压最高频率。就是二极管仍然保持单向导电性的外加电压最高频率。5 5、二极管的温度特性、二极管的温度特性半导体具有热敏性，温度变化半导体具有热敏性，温度变化, ,使二极管参数发生变化，使二使二极管参数发生变化，使二极管工作不稳定。极管工作不稳定。复习页复习页441.2.4 1.2.4 二极管的等效电路二极管的等效电路 图图1.2.4 1.2.4 二极管的近似模型二极管的近似模型(1)理想模型理想模型 A、正向导通，管压降、正向导通，管压降为为0，即，即UF=0，视二极，视二极管为

38、短路；管为短路；B、反向截止，电流为、反向截止，电流为0，即即IF=0，视二极管为开，视二极管为开路路阳极阳极 阴极阴极阳极阳极 阴极阴极ui阳极阳极 阴极阴极理想二极管理想二极管复习页复习页45 图图1.2.41.2.4二极管的近似模型二极管的近似模型(2)恒压降模型恒压降模型uiUon1.2.4 1.2.4 二极管的等效电路二极管的等效电路 理想二极管理想二极管B、反向截止，、反向截止，i=0A、正向导通时二极管、正向导通时二极管 管压降为恒定值管压降为恒定值Uon： 硅管硅管0.7V 锗管锗管0.2V 复习页复习页46 图图1.2.41.2.4（）二极管的折线模型（）二极管的折线模型(3

39、)折线模型折线模型uiUonA、二极管、二极管 正向电压正向电压UUon后，其电流后，其电流I和和U成线性关系，直线斜率成线性关系，直线斜率为为1/rD。B、反向截止，、反向截止，i=0因此，等效电路是理想因此，等效电路是理想二极管串联电压源和电二极管串联电压源和电阻阻rD。 理想二极管理想二极管1.2.4 1.2.4 二极管的等效电路二极管的等效电路47若若RVI 则则DUV 若若RUVION 则则ONDUU RrUVIDON 精确精确计计算算DIOUVU例：例： P21 UD=0.7VS断开时断开时：D导导通通VVV3 . 57 . 06VVUO122S闭闭合合时时：D截止截止48例例1

40、电路如图所示，试判断二极管是导通还是电路如图所示，试判断二极管是导通还是截止，并求出截止，并求出AO两端电压两端电压UAO, 设二极管是理想的。设二极管是理想的。D6VAV12k3O解：解： 假设不成立，所以假设不成立，所以D导通，导通， 相当于导线，相当于导线， UAO= - 6V 。 BCVB=-6VVC=-12V假设二极管不导通假设二极管不导通49二极管在电子技术中的应用简介二极管在电子技术中的应用简介1 1、整流应用、整流应用 利用二极管单向导电性把大小和方向都变化的利用二极管单向导电性把大小和方向都变化的正正弦弦交流电变为单向脉动的直流电交流电变为单向脉动的直流电50UiUott截止

41、截止导通UiUoUDRL(a) (a) 二极管整流电路二极管整流电路; (b) ; (b) 输入与输出波形输入与输出波形1 1、整流应用、整流应用( (假设二极管是理想二极管假设二极管是理想二极管) )512 2、限幅的应用、限幅的应用利用二极管单向导性，将输出电压限定在要求利用二极管单向导性，将输出电压限定在要求的范围之内，称为限幅。的范围之内，称为限幅。52导通截止截止导通截止截止2 2、限幅的应用、限幅的应用uoUit-3t+3-5uo/vui/v+5E1 3v3v E2（a） 双向限幅电路双向限幅电路; （b） 输入与输出波形输入与输出波形1DV2DVv3v3 Ui3V: VD1导通导

42、通, ,VD2截止截止U0=3VUi-3V: : VD2导通导通, ,VD1截止截止 U0=-3V-3VUi3V:VD1、VD2都截止都截止 U0=Ui531.3 1.3 特殊二极管特殊二极管o 1.3.1 1.3.1 稳压二极管稳压二极管o 1.3.2 1.3.2 发光二极管与光敏二极管发光二极管与光敏二极管o 1.3.3 1.3.3 变容二极管变容二极管1.2.31.2.3二极管的主要参数二极管的主要参数541 1、稳压二极管伏安特性曲线及其工作原理、稳压二极管伏安特性曲线及其工作原理 稳压管的稳压作用在于：在反向击穿区内，反向稳压管的稳压作用在于：在反向击穿区内，反向电流电流 i有很大变化，而稳压管两端电压有很大变化，而稳压管两端电压 u几乎保几乎保持不变。只要持不变。只要IzminIZ IZmin. IZmin约为几约为几mAmA以上以上 (3)(3)额定功耗额定功耗PZM：PZM等于等于UZ与最与最大稳定电流大稳定电流IZM的乘积。的乘积。 IZ 0, uBC0 特点：失去放大能力，即特点：失去放大能力，即iCiB不成立不成立,即即i