半导体二极管及其基本电路

1、 Chapt2 Chapt2 逻辑门电路模电内容补充逻辑门电路模电内容补充浙江万里学院电信学院浙江万里学院电信学院 钱裕禄钱裕禄 制作制作2022-4-7第二章第二章 内容内容2 半导体二极管及其基本电路半导体二极管及其基本电路半导体器件的优点：体积小、重量轻、使用寿命长、输入功率半导体器件的优点：体积小、重量轻、使用寿命长、输入功率小和功率转换效率高等。小和功率转换效率高等。2.1 半导体的基本知识半导体的基本知识一、半导体材料：一、半导体材料：1、本征半导体：是一种完全纯净的结构完整的半导体晶体。、本征半导体：是一种完全纯净的结构完整的半导体晶体。2、空穴：电子挣脱共价键的束缚成为自由电子

2、后，共价键中、空穴：电子挣脱共价键的束缚成为自由电子后，共价键中所留下的空位。所留下的空位。3、半导体区别于导体的一个重要特点是空穴的出现。、半导体区别于导体的一个重要特点是空穴的出现。4、P（3价）、价）、N型半导体（型半导体（5价）。价）。 Chapt2 Chapt2 逻辑门电路模电内容补充逻辑门电路模电内容补充浙江万里学院电信学院浙江万里学院电信学院 钱裕禄钱裕禄 制作制作2022-4-7 Chapt2 Chapt2 逻辑门电路模电内容补充逻辑门电路模电内容补充浙江万里学院电信学院浙江万里学院电信学院 钱裕禄钱裕禄 制作制作2022-4-72.2 PN结的形成及特性结的形成及特性一、一、

3、PN结的形成：结的形成：二、二、PN结的单向导电性。结的单向导电性。1、外加正向电压（正偏）。、外加正向电压（正偏）。2、外加反向电压（反偏）。、外加反向电压（反偏）。3、PN结的单向导电性是指正向电阻很小，反向电阻很大，其结的单向导电性是指正向电阻很小，反向电阻很大，其关键在于它的耗尽区的存在，且其宽度随外加电压而变化。关键在于它的耗尽区的存在，且其宽度随外加电压而变化。三、三、PN结结VI特性的表达式：特性的表达式：四、四、PN结的反向击穿：结的反向击穿：1、反向击穿；、反向击穿；2、反向击穿电压；、反向击穿电压；3、热击穿；、热击穿；4、产生、产生PN结结电击穿的原因是：在强电场作用下，

4、大大地增加了自由电子和电击穿的原因是：在强电场作用下，大大地增加了自由电子和空穴的数，引起反向电流的急剧增加。分为两类：雪崩击穿：空穴的数，引起反向电流的急剧增加。分为两类：雪崩击穿：碰撞理论解释；齐纳击穿：杂质浓度大（稳压管，齐纳二极碰撞理论解释；齐纳击穿：杂质浓度大（稳压管，齐纳二极管）。管）。 Chapt2 Chapt2 逻辑门电路模电内容补充逻辑门电路模电内容补充浙江万里学院电信学院浙江万里学院电信学院 钱裕禄钱裕禄 制作制作2022-4-7 Chapt2 Chapt2 逻辑门电路模电内容补充逻辑门电路模电内容补充浙江万里学院电信学院浙江万里学院电信学院 钱裕禄钱裕禄 制作制作2022

5、-4-7N区的电位比区的电位比P区高区高V0,而在而在PN Chapt2 Chapt2 逻辑门电路模电内容补充逻辑门电路模电内容补充浙江万里学院电信学院浙江万里学院电信学院 钱裕禄钱裕禄 制作制作2022-4-72.3 半导体二极管半导体二极管一、半导体二极管的结构：一、半导体二极管的结构：点接触型：点接触型：PN结面积小，适于做高频检波和脉冲数字电路里结面积小，适于做高频检波和脉冲数字电路里的开关，也可作小电流整流。的开关，也可作小电流整流。面接触型：适用于整流，不宜用于高频电路。面接触型：适用于整流，不宜用于高频电路。二、二极管的二、二极管的 -I特性特性：（同：（同PN结）结）1、正向特

6、性：、正向特性：2、反向特性：电流很小。、反向特性：电流很小。3、反向击穿，同、反向击穿，同PN结。结。三、二极管的参数三、二极管的参数1、最大整流电流、最大整流电流IF是指管子长期运行时，允许通过的最大正是指管子长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。向平均电流。2、反向击穿电压、反向击穿电压VBR：指管子未击穿时的电压值。：指管子未击穿时的电压值。3、反向电流、反向电流IR：指管子未击穿时的反向电流：指管子未击穿时的反向电流。 Chapt2 Chapt2 逻辑门电路模电内容补充逻辑门电路模电内容补充浙江万里学院电信学院浙江万里学院电信学院 钱裕禄钱裕禄 制作制作2022-4-7 Chapt

7、2 Chapt2 逻辑门电路模电内容补充逻辑门电路模电内容补充浙江万里学院电信学院浙江万里学院电信学院 钱裕禄钱裕禄 制作制作2022-4-7 Chapt2 Chapt2 逻辑门电路模电内容补充逻辑门电路模电内容补充浙江万里学院电信学院浙江万里学院电信学院 钱裕禄钱裕禄 制作制作2022-4-74.半导体三极管及放大电路基础半导体三极管及放大电路基础2.4 半导体半导体BJT一、一、BJT（Bipolar Junction Transistor)：是通过一定的工艺，：是通过一定的工艺，将两个将两个PN结结合在一起的器件。结结合在一起的器件。二、二、BJT（晶体管）分类：（晶体管）分类：1、按频

8、率分：高频管；低频管、按频率分：高频管；低频管2、按功率分：大功率管；中功率管；小功率管、按功率分：大功率管；中功率管；小功率管3、按材料分：硅管；锗管、按材料分：硅管；锗管4、按结构分：、按结构分：NPN型：虽然发射区和集电区都是型：虽然发射区和集电区都是N型半导体，型半导体，但发射区比集电区掺的杂质多，面积小。但发射区比集电区掺的杂质多，面积小。PNP型：型： Chapt2 Chapt2 逻辑门电路模电内容补充逻辑门电路模电内容补充浙江万里学院电信学院浙江万里学院电信学院 钱裕禄钱裕禄 制作制作2022-4-7 Chapt2 Chapt2 逻辑门电路模电内容补充逻辑门电路模电内容补充浙江万

9、里学院电信学院浙江万里学院电信学院 钱裕禄钱裕禄 制作制作2022-4-7三、三、BJT的电流分配与放大作用：的电流分配与放大作用：1、BJT的放大作用：的放大作用：1）外部条件：发射结要正向偏置，集电结要反向偏置。）外部条件：发射结要正向偏置，集电结要反向偏置。2）内部条件：发射区杂质浓度要远大于基区杂质浓度，）内部条件：发射区杂质浓度要远大于基区杂质浓度，同时基区厚度要很小。同时基区厚度要很小。2、BJT内部载流子的传输过程：内部载流子的传输过程：1）发射区向基区注入电子；）发射区向基区注入电子；2）电子在基区中的扩散与复合，基极电流就是电子在）电子在基区中的扩散与复合，基极电流就是电子在

10、基区与空穴复合的电流。基区与空穴复合的电流。3）集电区收集扩散过来的电子。）集电区收集扩散过来的电子。3、电流分配关系：、电流分配关系： Chapt2 Chapt2 逻辑门电路模电内容补充逻辑门电路模电内容补充浙江万里学院电信学院浙江万里学院电信学院 钱裕禄钱裕禄 制作制作2022-4-74、放大作用：输入信号、放大作用：输入信号 VI是首先通过发射结的电压变是首先通过发射结的电压变化改变输入电流化改变输入电流IE的，再利用的，再利用IE的变化去控制的变化去控制IC，而表，而表征征NJT电流控制作用的参数就是电流放大系数电流控制作用的参数就是电流放大系数 。三极管工作情况总结三极管工作情况总结1：状态发射结集电结截止反偏或零偏反偏0放大正偏反偏饱和正偏正偏或零偏ICbBI ICQ/ b b，管子工作在，管子工作在饱和区；饱和区