(下册)第1章半导体器件

1、一、电子技术的发展一、电子技术的发展 电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无孔不入无孔不入”，应用广泛！，应用广泛！广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电话、广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电话、手机手机网络：路由器、网络：路由器、ATMATM交换机、收发器、调制解调器交换机、收发器、调制解调器工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床交通：飞机、火车、轮船、汽车交通：飞机、火车、轮船、汽车军事：雷达、电子导航军事：雷达、电子导航航空航天：卫星定位、监测航空航天：卫星定位、监测医

2、学：医学：刀、刀、CTCT、B B超、微创手术超、微创手术消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照相消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统绪绪 论论1904年年电子管问世电子管问世1947年年晶体管诞生晶体管诞生1958年集成电年集成电路研制成功路研制成功电子管、晶体管、集成电路比较电子管、晶体管、集成电路比较 电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展上。从电子管半导体管集成电路半导体元器件的发展半导体元器件的发展1947年 贝尔实验室制成第一只晶体管1958年 集成电路196

3、9年 大规模集成电路1975年 超大规模集成电路 第一片集成电路只有第一片集成电路只有4个晶体管，而个晶体管，而1997年一片集成电路年一片集成电路中有中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍倍/6年年的速度增长，到的速度增长，到2015或或2020年达到饱和。年达到饱和。第一只晶体管的发明者第一只晶体管的发明者（by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab）第一个集成电路及其发明者第一个集成电路及其发明者（ Jack Kilby from TI ） 19

4、58年年9月月12日，在德州仪器公司日，在德州仪器公司的实验室里，实现了把电子器件集成的实验室里，实现了把电子器件集成在一块半导体材料上的构想。在一块半导体材料上的构想。42年以年以后，后， 2000年获诺贝尔物理学奖。年获诺贝尔物理学奖。 “为为现代信息技术奠定了基础现代信息技术奠定了基础”。 他们在他们在1947年年11月底发明了晶月底发明了晶体管，并在体管，并在12月月16日正式宣布日正式宣布“晶晶体管体管”诞生。诞生。1956年获诺贝尔物理年获诺贝尔物理学奖。巴因所做的超导研究于学奖。巴因所做的超导研究于1972年第二次获得诺贝尔物理学奖。年第二次获得诺贝尔物理学奖。值得纪念的几位科学

5、家！二、模拟信号与模拟电路1. 电子电路中信号的分类电子电路中信号的分类数字信号数字信号：离散性：离散性模拟信号：连续性。模拟信号：连续性。大多数物理量为模拟信号。大多数物理量为模拟信号。 2. 模拟电路模拟电路 模拟电路模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。是对模拟信号进行处理的电路。 最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放大电路。大电路。 其它模拟电路多以放大电路为基础。其它模拟电路多以放大电路为基础。“1”的电的电压当量压当量“1”的倍的倍数数任何瞬间的任何任何瞬间的任何值均是有意义的值均是有意义的三、电子信息系统的组成模拟电子电路

6、模拟电子电路数字电子电路（系统）数字电子电路（系统）传感器传感器接收器接收器隔离、滤隔离、滤波、放大波、放大运算、转运算、转换、比较换、比较功放功放模拟模拟- -数字混合电子电路数字混合电子电路模拟电子系统模拟电子系统执行机构执行机构第第1 1章章 半导体器件半导体器件1.1 1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识1.2 PN 1.2 PN 结与二极管结与二极管1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管1.4 1.4 场效应管场效应管1.1 1.1 半导体的导电性能半导体的导电性能 、导体、半导体和绝缘体、导体、半导体和绝缘体导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，导体：自然界中很容易导电的物

7、质称为导体，金属一般都是导体。金属一般都是导体。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：另有一类物质的导电特性处于导体半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。等。半导体的导电特性半导体的导电特性半导体的导电特性：半导体的导电特性：( (可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻) )。掺杂性：掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入

8、某些杂质，导电 能力明显改变能力明显改变( (可做成各种不同用途的半导可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。光敏性：光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化 ( (可做可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等管、光敏三极管等) )。热敏性：热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。半导体。晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列

9、方式硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构共价健共价健共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为价电子价电子。 Si Si Si Si价电子价电子1.1.11.1.1本征半导体本征半导体 硅原子外层轨道硅原子外层轨道4 4个价电子，它与相邻原子靠得很个价电子，它与相邻原子靠得很 近，使价电子成为两个原子共有，形成共价键结构。近，使价电子成为两个原子共有，形成共价键结构。 Si Si Si Si价电子价电子 价电子在获得一定能量价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同为自由电子（带负电），

10、同时共价键中留下一个空位，时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）称为空穴（带正电）。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征激发：本征激发：空穴空穴温度愈高，晶体中产生的温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。自由电子便愈多。自由电子自由电子 在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动），运动（相当于正电荷的移动），产生电流产生电流。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两当

11、半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流部分电流 ： (1)自由电子作定向运动自由电子作定向运动 电子电流电子电流 (2)价电子递补空穴价电子递补空穴 空穴电流空穴电流注意：注意： (1) 本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差；其导电性能很差； (2) 温度愈高，温度愈高， 载流子的数目愈多载流子的数目愈多,半导体的导电性能半导体的导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。自由电子和自由电子和空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。 自由电子和自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复空穴成对地产生

12、的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。1.1.2 1.1.2 杂质半导体杂质半导体在本征半导体硅或锗中掺入微量的其它适当元素在本征半导体硅或锗中掺入微量的其它适当元素后所形成的半导体。根据掺杂的不同，杂质半导体分后所形成的半导体。根据掺杂的不同，杂质半导体分为：为：N N型半导体：在纯净半导体中掺入微量的型半导体：在纯净半导体中掺入微量的五价元素（如磷、砷）后形成五价元素（如磷、砷）后形成P P型半导体：在纯净半导体中掺入微量的型半导体：在纯净半导体中掺

13、入微量的三价元素（如硼）后形成。三价元素（如硼）后形成。 N型半导体型半导体掺杂后自由电子数目掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体电方式，称为电子半导体或或N型半导体。型半导体。掺入五价元素掺入五价元素 Si Si Si Sip+多多余余电电子子磷原子磷原子在常温下即可在常温下即可变为自由电子变为自由电子失去一个失去一个电子变为电子变为正离子正离子 在本征半导体中掺入微量的五价元素在本征半导体中掺入微量的五价元素 在在N 型半导体中自由电子型半导体中自由电子是多数载流子（多子），空是多数载流子（多子），

14、空穴是少数载流子（少子）。穴是少数载流子（少子）。P 型半导体型半导体掺杂后空穴数目大量掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或式，称为空穴半导体或 P型半导体。型半导体。掺入三价元素掺入三价元素 Si Si Si SiP 型半导体中空穴是多数载流型半导体中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。子，自由电子是少数载流子。B硼原子硼原子空穴空穴在本征半导体中掺入微量三价元素在本征半导体中掺入微量三价元素思考：思考：N型半导体中的自由电子多于空穴型半导体中的自由电子多于空穴P型半导体中的空穴多于自由电子型半导体中的空穴

15、多于自由电子是否是否N型半导体带负电，而型半导体带负电，而P型半导体带正电？型半导体带正电？不是。不是。当原子没有被激发时，价电子被共价键束缚得很紧，当原子没有被激发时，价电子被共价键束缚得很紧，此时晶体没有导电能力；而被激发形成了此时晶体没有导电能力；而被激发形成了N或或P型型导体以后，载流子的多少，只表示导电能力的大小，导体以后，载流子的多少，只表示导电能力的大小，对外并不显电性。对外并不显电性。当掺入三价元素的密度大于五价元素的密度时，可当掺入三价元素的密度大于五价元素的密度时，可将将N型转型为型转型为P型；型；杂质半导体的转型：杂质半导体的转型：当掺入五价元素的密度大于三价元素的密度时

16、，可当掺入五价元素的密度大于三价元素的密度时，可将将P型转型为型转型为N N型型问题：问题：N N型半导体可否转成型半导体可否转成P P型？或是型？或是P P型半导体能型半导体能否转成否转成N N型？型？通过特殊的掺杂工艺，使半导体的一边形成通过特殊的掺杂工艺，使半导体的一边形成N型区，另一边形成型区，另一边形成P型区，交界处将形成一个特型区，交界处将形成一个特殊的薄层，称为殊的薄层，称为。N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - -

17、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -PN结的形成结的形成1.2 PN1.2 PN结与二极管结与二极管（1 1）由于载流子的浓度差别作用下，多子做扩散运）由于载流子的浓度差别作用下，多子做扩散运动，电子从动，电子从 N区区P向区扩散，在交界面向区扩散，在交界面N N区附近留下区附近留下一些带正电的五价杂质离子，形成正空间电荷区一些带正电的五价杂质离子，形成正空间电荷区N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - -

18、- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -N N区一侧失去电子留下不能移动的正离子，区一侧失去电子留下不能移动的正离子，该离子不能参与导电。该离子不能参与导电。同样，在浓度差的作用下，空穴从同样，在浓度差的作用下，空穴从 P区向区向N区扩散区扩散N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

19、 - - - - - -P P区一侧失去空穴留下不能移动的负离子，区一侧失去空穴留下不能移动的负离子，该离子该离子也不能参与导电。也不能参与导电。在交界面在交界面P P区附近留下一些带负电的三价杂质离子，区附近留下一些带负电的三价杂质离子，形成负空间电荷区形成负空间电荷区在浓度差的作用下，两边多子互相扩散。在在浓度差的作用下，两边多子互相扩散。在P P区和区和N N区区交界面上，留下了一层不能移动的正、负离子，称为交界面上，留下了一层不能移动的正、负离子，称为空间电荷区。空间电荷区。空间电荷区空间电荷区N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

20、 + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -PN结结空间电荷区空间电荷区N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -正负空间电荷在交界面两侧形成一个电场，称为内电场正负空间电荷在交界面

21、两侧形成一个电场，称为内电场内电场方内电场方向向N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -内电场方向是从带正电的内电场方向是从带正电的N N区指向带负电的区指向带负电的P P区区 内电场对多数载流子的扩散运动起阻挡作用，内电场对多数载流子的扩散运动起阻挡作用，即即PN结结阻碍多子的扩散阻碍多子的扩散，这是一方面；，这是一方面；N+ + + +

22、 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -P向向N区扩撒的空穴在空间电荷区将受到内电场的阻力区扩撒的空穴在空间电荷区将受到内电场的阻力N向向P区扩撒的自由电子也将受到内电场的阻力区扩撒的自由电子也将受到内电场的阻力此时少数载流子在内电场作用下有规则的运动，此时少数载流子在内电场作用下有规则的运动，即即PN结另一方面还要结另一方面还要加速少子的漂移运动加速少子

23、的漂移运动N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -PN结结一方面阻碍多子的扩散，另一方面内电场对与一方面阻碍多子的扩散，另一方面内电场对与少数载流子则可推动它们越过空间电荷区，进入对方少数载流子则可推动它们越过空间电荷区，进入对方N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

24、 + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -扩散和漂移互相联系又互相矛盾，逐渐达到平衡动态平扩散和漂移互相联系又互相矛盾，逐渐达到平衡动态平衡。当空间电荷区的宽度基本稳定下来，衡。当空间电荷区的宽度基本稳定下来，PN结处于相结处于相对稳定的状态。对稳定的状态。当扩散与漂移作用平衡时当扩散与漂移作用平衡时a. 流过流过PN结的净电流为零。结的净电流为零。b. PN结的厚度一定（约几个微米）。结的厚度一定（约几个微米）。c. 接触电势一定（约零点几伏）。接触

25、电势一定（约零点几伏）。N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -当当N区和区和P区的掺杂浓度不等时：区的掺杂浓度不等时：离子密离子密度大度大空间电荷空间电荷区的宽度区的宽度较窄较窄离子密离子密度小度小空间电荷空间电荷区的宽度区的宽度较宽较宽高掺杂浓度区高掺杂浓度区域用域用N+表示表示+_PN+1.2.2 PN结的单向导电性结的单向导电性PN

26、 结结正向偏置正向偏置结构：结构： P 区加正电区加正电压、压、N 区加负电压区加负电压特点：结电阻很小，特点：结电阻很小，正向电流较大正向电流较大PN 结结反向偏置反向偏置结构：结构： P区加负电区加负电压、压、N 区加正电压区加正电压特点：结电阻很大，特点：结电阻很大，反向电流很小反向电流很小 PN结最基本的特性：单向导电性结最基本的特性：单向导电性即外加正向电压，即外加正向电压，PN结导通；外加反向电压，结导通；外加反向电压，PN结截止。结截止。- - - - - - -PN+ + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

27、- - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +RSE内内+ + + + + + +PNPN结上加正向电压，结上加正向电压，+ +接接P P，- -接接N N。外电场与内电场。外电场与内电场方向相反，破坏扩散与漂移的平衡方向相反，破坏扩散与漂移的平衡- - - - - - -PN+ + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

28、+ + +RSE内内+ + + + + + +内电场被削弱内电场被削弱PN结变窄结变窄多子扩散增加多子扩散增加P P区的空穴受外电场影响进入空间电荷区抵消一部分负空间电荷，区的空穴受外电场影响进入空间电荷区抵消一部分负空间电荷，NN区的自由电子也进入抵消一部分正空间电荷区的自由电子也进入抵消一部分正空间电荷外电场越强，正向电流越大（外电场越强，正向电流越大（P至至N），），PN结呈现低阻、导通状态结呈现低阻、导通状态- - - - - - -PN+ + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -+

29、 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +RSE内内+ + + + + + +内电场被削弱内电场被削弱PN结变窄结变窄多子扩散增加多子扩散增加正向电流（由正向电流（由P流向流向N区的电流），包括空穴电流和电子电流区的电流），包括空穴电流和电子电流空穴和电子虽然带有不同极性的电荷，但由于它们运动的方向相反空穴和电子虽然带有不同极性的电荷，但由于它们运动的方向相反所以电流一致，外电源不断向半导体提供电荷，使电流得以维持。所以电流一致，外电源不断向半导体提供电荷，使电流得以维持。内电场增强内电场增强PN结变宽结变宽不利多子扩散不利多子扩散有利少子

30、漂移有利少子漂移- - - - - - -PN+ + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +RSE内内+ + + + + + +2PN结反向偏置结反向偏置 外电场和内电场方向一致，内电场加强，使多子扩散难外电场和内电场方向一致，内电场加强，使多子扩散难于进行，加强了漂移运动。于进行，加强了漂移运动。PN结呈现高阻、截止状态。结呈现高阻、截止状态。此电流称为此电流称为反向饱和电流，记为反向饱和电流，

31、记为IS。外电场作用下，外电场作用下，N N中的空穴越过中的空穴越过PNPN结进入结进入P P区，区，P P区自由电子越区自由电子越过过PNPN结进入结进入N N区，在电路中形成反向电流（区，在电路中形成反向电流（N N流向流向P P），少数载），少数载流子数量少流子数量少，所以反向电流不大，此时所以反向电流不大，此时PNPN结反向电阻很高。由结反向电阻很高。由于少子是靠热能激发产生，所以温度越高反向电流越大。于少子是靠热能激发产生，所以温度越高反向电流越大。- - - - - - -PN+ + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

32、- - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +RSE内内+ + + + + + +因此，少子浓度度主要与温度有关，反向电流与反向电压几乎无关因此，少子浓度度主要与温度有关，反向电流与反向电压几乎无关PN PN 结具有单向导电性结具有单向导电性PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场IF内电场内电场PN+正向偏置时导通，正向电阻很小正向偏置时导通，正向电阻很小PN PN 结具有单向导电性结具有单向导电性+反向偏置时截止，反向电阻很大反向偏置时截止，反向电阻很大二极管的组成将将PN结封装

33、，引出两个电极，就构成了二极管。结封装，引出两个电极，就构成了二极管。小功率小功率二极管二极管大功率大功率二极管二极管稳压稳压二极管二极管发光发光二极管二极管10.2.2 半导体二极管半导体二极管 一、二极管的组成点接触型：结面积小，点接触型：结面积小，结电容小，故结允许结电容小，故结允许的电流小，最高工作的电流小，最高工作频率高。频率高。面接触型：结面积大，面接触型：结面积大，结电容大，故结允许结电容大，故结允许的电流大，最高工作的电流大，最高工作频率低。频率低。平面型：结面积可小、平面型：结面积可小、可大，小的工作频率可大，小的工作频率高，大的结允许的电高，大的结允许的电流大。流大。二极管

34、导通电路二极管导通电路EDPN结加正向电压结加正向电压PN结加反向电压结加反向电压半导体二极管的类型半导体二极管的类型（1）按使用的半导体材料不同分为）按使用的半导体材料不同分为（2）按结构形式不同分）按结构形式不同分硅管硅管锗管锗管点接触型点接触型平面型平面型2 半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性 硅管硅管00. 8反向特性反向特性正向特性正向特性击击穿穿特特性性mA/DiV/Du00. 8反向特性反向特性锗管锗管正向特性正向特性mA/DiV/DuuDiD)(DDufi (1) 整个正向特性曲线近似地呈整个正向特性曲线近似地呈现为指数形式。现为指数形式。TSDUDueIi (2)

35、有死区有死区（iD0的区域）的区域）正向特性正向特性死区电压约为死区电压约为硅管硅管0.6-0.7V锗管锗管0.2-0.3VOiD正向特性正向特性击穿电压击穿电压死区死区电压电压U(BR)反向特性反向特性uD(3) 导通后（即导通后（即uD大于死区电压后）大于死区电压后）TDTSDD1TDUiUeIdudiUu 管压降管压降uD 约为约为硅管硅管0.60.7V锗管锗管0.20.3V取管压降取管压降uD 硅管硅管0.7V锗管锗管0.2VOiD正向特性正向特性击穿电压击穿电压死区死区电压电压U(BR)反向特性反向特性uD即即 uD升高升高， iD急剧急剧增大增大反向特性反向特性 (BR)DUu （

36、1）当当SDIi 时时，IS硅管硅管0.1 A锗管几十到几百锗管几十到几百 AOiD正向特性正向特性击穿电压击穿电压死区死区电压电压U(BR)反向特性反向特性uD反向饱和电流反向饱和电流IS硅管硅管00. 8反向特性反向特性锗管锗管正向特性正向特性mA/DiV/Du(2) 当当(BR)DUu 时时反向电流急剧增大反向电流急剧增大击穿的类型：击穿的类型：根据击穿可逆性分为根据击穿可逆性分为电击穿电击穿热击穿热击穿二极管发生反向击穿二极管发生反向击穿OiD正向特性正向特性击穿电压击穿电压死区死区电压电压U(BR)反向特性反向特性uD 半导体二极管的主要电参数半导体二极管的主要电参数1. 最大整流电

37、流最大整流电流IF2. 反向击穿电压反向击穿电压U(BR)管子长期运行所允许通管子长期运行所允许通过的电流平均值。过的电流平均值。 二极管能承受的最高反二极管能承受的最高反向电压。向电压。OiD正向特性正向特性击穿电压击穿电压死区死区电压电压U(BR)反向特性反向特性uD4. 反向饱和电流反向饱和电流Is3. 最高允许反向工作电压最高允许反向工作电压UR为了确保管子安全工作，所允许的为了确保管子安全工作，所允许的最高反向电压是击穿电压的最高反向电压是击穿电压的1/21/2倍。倍。室温下加上规定的反向电室温下加上规定的反向电压测得的电流。电流越小压测得的电流。电流越小说明管子的单向导电性越说明管

38、子的单向导电性越好。好。OiD正向特性正向特性击穿电压击穿电压死区死区电压电压U(BR)反向特性反向特性uDUR=（1/22/3）U(BR)反向击穿电压反向击穿电压5. 正向电压降正向电压降UD6. 最高工作频率最高工作频率fM指通过一定的直流测试电流指通过一定的直流测试电流时的管压降。时的管压降。 当工作频率过高时，其当工作频率过高时，其单向导电性明显变差。单向导电性明显变差。 OiD正向特性正向特性击穿电压击穿电压死区死区电压电压U(BR)反向特性反向特性uD 1. 1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负 ）时，时， 二极管处于正

39、向导通状态，二极管正向电阻较小，正向二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。电流较大。2. 2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正 ）时，时， 二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。电流很小。3. 3. 外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。导电性。4. 4. 二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。愈大。导通导通截止截止否则，正向

40、管压降否则，正向管压降硅硅0.60.70.60.7V锗锗0.20.20.30.3V分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压的高低或所加电压UD的正负的正负。若若 V V阳阳 V V阴阴或或 U UD D为正为正( ( 正向偏置正向偏置 ) )，二极管导通，二极管导通若若 V V阳阳 V阴阴 二极管导通二极管导通否则，否则， UAB为为6.3或或6.7V例例1：D6V12V3k BAUAB+因为因为，正向管压正向管压降降硅硅0.60.70.60.7V锗锗0.20.20.30.3V取取 B 点作参考点，断开二极点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极管，分析二极管阳极和阴极的电位。的电位。V1阳阳 =6 V，V2阳阳=0 V，V1阴阴 = V2阴阴= 12 VUD1 = 6V，UD2 =12VD2 优先导通，优先导通， D1截止。截止。若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二