第9 半导体二极管及其电路ppt课件

1、第9章 半导体二极管及其电路9.1 半导体的导电特性半导体的三大特性：（1热敏性： 如锰、钴、镍的氧化物（2光敏性： 如镉铅的硫化物与硒化物（3掺杂性： 如硅、锗材料1. 本征半导体（1晶体结构：完全纯净的、晶格完整的半导体称为本征半导体。图1 Si的原子结构（2共价键 空穴与自由电子的形成 两种载流子：电子电流 空穴电流自由电子和空穴称为载流子。图2 共价键结构图图3 本征激发产生电子-空穴对2. 杂质半导体(1) N 型半导体(2) P 型半导体掺入五价杂质元素如磷）图4 N 型半导体共价键图5 P型半导体共价键掺入三价杂质元素如硼）多数载流子为自由电子多数载流子为空穴注意：不论N 型或P

2、型半导体，本身呈中性，不带电。9-2 PN结及其单向导电性1. PN结的形成当扩散与漂移达到动态平衡，即扩散力与内电场力相平衡时，形成稳定的PN结。图6 载流子的扩散图7 PN结的形成（1多子的扩散 多子的扩散形成空间电荷区耗尽层），即PN结。（2少子的漂移内电场作用，产生与扩散方向相反的少子漂移，PN结变窄。（3动态平衡2. PN结的单向导电性（1） PN结加正向电压 (正向偏置)，导通图8 PN结加正向电压 PN结平衡被打破，外电场削弱内电场作用，扩散继续进行，形成扩散电流I。 进入对方的多子和原来的离子中和，PN结变窄，结电阻减小，势垒降低，扩散持续进行。 少子形成的漂移电流很小，可忽略

3、。（2） PN结加反向电压 (反向偏置)，截止图9 PN结加反向电压外电场使内电场的作用加强，那么P区的多子空穴N区电子离开PN结，耗尽层加宽，势垒加强，扩散难以进行，无扩散电流。 两电场作用使少子漂移，此电流很弱，近似为0。此电流称为反向饱和电流。PN结正偏，呈低阻性，有较大的正向扩散电流； PN结反偏，呈高阻性，有较小的反向漂移电流。此为PN结的单向导电性。I0(3)PN结的伏安特性图10 PN结的伏安特性3.PN结的反向击穿电击穿：高电压、小电流击穿，可 逆。如稳压管。热击穿：高电压、大电流击穿，PN 烧毁，不可逆。4.PN结的电容效应(1)势垒电容势垒区的电荷存储和离开，类似于充放电产

4、生 的结电容。PN结反偏时，耗尽区宽，势垒强，其值较大。(2)扩散电容PN结正偏时，载流子扩散中的积累或减少所产生的结电容。9.3 半导体二极管1. 构造：（P224）图文符号：点接触型：工作电流小，高频性能好，应用于小功率高频场合。面接触型：工作电流较大，工作频率较低，应用于整流。平面型：工作电流大，应用于大功率整流和数字电路开关元件。 （1按材料分：硅管和锗管。（2按结构分：有点接触型，面接触型和平面型 三类。（3按用途分；整流管、发光管、光电管、稳压管等。硅二极管的伏安特性图1 2CZ52A 硅二极管图2 2AP2 锗二极管2. 二极管的伏安特性：图3 温度对伏安特性的影响3. 主要参数

5、： （1最大整流电流om 允许流过二极管的最大正向平均电流。（2反向工作峰值电压RM 最大工作电压，确保管子不被击穿的反向峰值电压。（3反向峰值电流RM 工作于RM时反向电流。其值越大，说明管子的单向 导电性能差，受温度影响大。（4最高工作频率 f M 管子的导电性能明显退化时交流信号的频率。管子外 加高频电压时，受PN结电容效应的影响。应用：整流，检波，限幅及开关等。（1检波图4由RC微分电路P122）和二极管组成的检波电路。根据输入画出输出波形。图4 检波电路图5 二极管的检波应用(=RC) tP_（钳位（续流图6 二极管的钳位作用图7 二极管的续流作用例：求下图所示电路的输出电压。设二极管导通电压UD=0.7V。Uo=1.3VUo=-2V14.4 稳压二极管1. 伏安特性：（1稳定电压UZ（2电压温度系数（3动态电阻rZ(=UZ/IZ) 曲线愈陡， rZ愈小，稳 压效果愈好。（4最大稳定电流 IZM（5最大允许耗散功率 PZM=UZIZM图8 稳压二极管的伏安特性2.