




版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1、第一章第一章 晶体二极管晶体二极管(Diode)内容:内容:1、简单讨论半导体的特性(熟悉常用术语)、简单讨论半导体的特性(熟悉常用术语)2、二极管特性、二极管特性模型分析法(分段线性模型)模型分析法(分段线性模型)应用电路应用电路整流整流稳压稳压限幅限幅1.1 半导体物理基础知识半导体物理基础知识硅(硅(Si) 锗(锗(Ge) 砷化镓(砷化镓(GaAs)简化模型硅和锗的原子结构模型硅和锗的原子结构模型4444共价键共价键中的两个电子A(a)(b)价电子价电子 硅和锗共价键结构原子晶阵四面体结构一 本征半导体(Intrinsic Semiconductors)完全纯净,结构完整的半导体晶体。T
2、=0K(273),本征半导体中没有可移动的带电粒子(载(载流子)流子),不能导电,相当于绝缘体。1、本征激发 T(或光照)价电子获得能量挣脱共价键束缚自由电子共价键中留下空位(空穴)空穴 带正电能移动(价电子填补空位的运动) 载流子本征激发产生两种载流子 (自由)电子空穴 特征特征:两种载流子成对出现,数目相等。复合复合:本征激发逆过程(电子空穴相遇释放能量成对消失)2、热平衡载流子浓度niT一定时,本征激发和复合达到动态平衡,此时载流子浓度ni是一定的。 ni=p0 =n0 p0 热平衡空穴浓度 n0 热平衡电子浓度 ni是温度的函数。Tni 室温(T=300K)时,硅的 ni1.510 1
3、0cm -3, 锗的 ni2.410 13cm -3 , 硅的原子密度为4.961022 cm -3 , ni仅占原子密度三万亿分之一。问题:本征半导体导电能力很低。二、杂质半导体(Doped Semiconductor) 掺入一定量的杂质元素,导电能力显著增加。1、N型半导体掺入五价元素(磷),形成多电子、少空穴的杂质半导体。多数载流子(多子):电子 少数载流子(少子):空穴n0p0=ni2n0=Nd+p0Nd(Ndni) 施主杂质(Donor)二、杂质半导体(Doped Semiconductor) 掺入一定量的杂质元素,导电能力显著增加。1、N型半导体掺入五价元素(磷),形成多电子、少空
4、穴的杂质半导体。多数载流子(多子):电子 少数载流子(少子):空穴n0p0=ni2n0=Nd+p0Nd(Ndni) 施主杂质(Donor)2、P型半导体掺入三价元素(硼),形成多空穴、少电子多空穴、少电子的杂质半导体。 多数载流子(多子):空穴 少数载流子(少子):电子受主杂质(Acceptor)p0=Na+n0Na(Nani)结论:多子的浓度由杂质浓度决定;少子的浓度与温度有关;半导体器件温度特性差的根半导体器件温度特性差的根源源2、P型半导体掺入三价元素(硼),形成多空穴、少电子多空穴、少电子的杂质半导体。 多数载流子(多子):空穴 少数载流子(少子):电子受主杂质(Acceptor)p0
5、=Na+n0Na(Nani)结论:多子的浓度由杂质浓度决定;少子的浓度与温度有关;半导体器件温度特性差的根半导体器件温度特性差的根源源三、漂移和扩散(两种导电机理)三、漂移和扩散(两种导电机理)1、漂移运动:载流子在电场的作用下的定向运动。由此产生的电流漂移电流(Drift Current)2、扩散运动:由于载流子浓度分布不均匀而产生的运动。相应产生的电流扩散电流(Diffusion Current)小结:小结:关键词:载流子目标:增加载流子(增加导电能力)主线:本征半导体 杂质半导体P型:多空穴p0NaN型:多电子n0Ndni=p0 =n01.2 PN结(半导体器件最基本单元)结(半导体器件
6、最基本单元)一、PN结形成 PN结的形成(a)初始状态; (b)平衡状态; (c)电位分布 一边是P型半导体,一边是N型半导体,交界面交界面处形成的特殊结构PN结载流子浓度差很大多子扩散运动(ID)交界面处形成空间电荷区(PN结)内电场阻止多子扩散运动,少子产生漂移运动(IT方向与ID相反)达到动态平衡(ID = IT)总电流为零PN结宽度一定 内建电位差VB2lnidaTBnNNVV qkTVT热电压热电压 室温mVVT26硅 VB=0.50.7V 锗VB 0.20.3VTVB(负温度系数) -2.5mV/二、二、PN结的伏安特性结的伏安特性PN结在不同的运用状态下表现出的性能1、正向特性(
7、正向偏置)、正向特性(正向偏置)外电压与内电场方向相反PN结电位差PN结宽度总电场破坏原来的平衡扩散加剧,漂移减弱形成较大的正向电流2、反向特性(反向偏置)、反向特性(反向偏置)外电压与内电场方向相同PN结电位差PN结宽度总电场破坏原来的平衡阻止扩散,加剧漂移形成非常小小的反向电流(不计)IS:反向饱和电流,几乎与外加电压大小无关与外加电压大小无关硅 IS(10 -910 -16)A锗 IS(10 -6 10 -8)A IS是温度敏感的参数 T IS PN反向运用3、伏安特性、伏安特性根据理论分析,PN结的电流与端电压存在如下关系:) 1(TVVSeII正偏且 (或V100mV)上式简化为:T
8、VV TVVSeII 反偏且 时,TVV SIIPN结的伏安特性结的伏安特性工程上定义:导通电压, 用VD(on)表示,认为V VD(on)时,PN结正向导通,电流 I 有明显数值,而V6V时为雪崩击穿; V(BR) VZ。R为限流电阻,RL为负载。 三、限幅电路三、限幅电路 限幅电路是一种能把输入电压的变化范围加以限制的电路。限幅电路的传输特性如图。IHILVV下门限(Lower Threshold)上门限(Upper Threshold)IOIHIILAvvVvVminOOILIVvVvmaxOOIHIVvVv1、利用二极管的正向导通特性实现限幅、利用二极管的正向导通特性实现限幅 当vIV+VD(on)=2.7V时,D导通,vo=2.7V,即将vO的最大电压限制在2.7V上;当vI 2.7V时,D截止,二极管支路开路, vo = vI。图(b)画出了输入正弦波时,该电路的输出波形。可见,上限幅电路将输入信号中高出2.7V的部分削平了。 上限幅电路2、利用二极管反向击穿特性实现限
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 2025至2030年中国油漆专用树脂数据监测研究报告
- 2025年煤矿自动化控制系统项目发展计划
- 第八章 走进国家-析因地制宜发展经济实例 教学设计-2023-2024学年七年级地理下学期湘教版
- 4.2 角 教学设计 2024-2025学年北师大版七年级数学上册
- 2025年幼儿园小班美术标准教案《漂亮的衣服》
- 2025年甘肃有色冶金职业技术学院单招职业技能测试题库附答案
- 黑龙江省佳木斯市四校联考2023-2024学年高三上学期11月期中考试地理试题(解析版)
- 第一章第四节《地形图的判读》教学设计-2023-2024学年人教版七年级地理上册
- 脑积水宝宝护理方法
- 第13课 物联网控制与反馈 教学设计 -初中信息技术七年级下册浙教版2023
- 2025年版护理法律法规
- DB3305T 261-2023 湖州湖羊种羊等级评定
- 房屋市政工程生产安全重大事故隐患排查表(2024版)
- 2024年牡丹江大学单招职业适应性测试题库带答案
- 客户服务部岗位手册
- 统编版(2024新版)七年级下册道德与法治期末复习背诵知识点提纲
- 健康体检报告解读页课件
- (高清版)DB43∕T 1147-2015 太阳能果蔬烘干机
- 项目合作分润合同范例
- 《安防监控培训》课件
- 2025年中国艾草行业市场现状、发展概况、未来前景分析报告
评论
0/150
提交评论