医学影像学 PN结课件

1、三、PN结PN结：在P型和 N型半导体的交界面附近，形成一个具有独特的物理特性的结。1、PN结的形成N型半导体：整体电中性（磷正离子、电子带负电），载流子中电子浓度高于空穴。P 型半导体：整体电中性（硼负离子、空穴带正电），载流子中空穴浓度高于电子。PN1)两种载流子的运动扩散运动：高浓度载流子向低浓度载流子一侧的扩散运动，使耗尽层变宽。漂移运动：低浓度载流子向高浓度载流子一侧的漂移运动，使耗尽层变窄。动画演示1-2PN结的形成2)空间电荷区（耗尽层）：由于扩散运动，在P 型和 N型半导体的交接面附近，形成了空间电荷区（电子、空穴复合），它是个高阻区，又称阻挡层，内部无载流子。3)内电场的形成

2、：由于扩散运动形成了空间电荷区，电荷区两侧的正负离子形成了内电场如上图所示。在电场力作用下，少数载流子发生漂移。特点：内电场阻碍了扩散运动，加强了漂移运动。PN结的形成PN结形成小结1)PN 型半导体特点2)两种载流子及两种运动形式3)空间电荷区形成4)内电场5)PN 结形成2、PN结的单向导电性1）PN结加正向电压时：P区接电源正端，N区接电源负端耗尽层外电场内电场PN结正偏内电场耗尽层减弱变窄扩散运动加强漂移运动减弱结平衡破坏动画演示PN2、PN结的单向导电性外电路形成极小反向电流反向饱和电流 2）PN结加反向电压时：P区接电源负端，N区接电源正端耗尽层内电场外电场PN结反偏内电场耗尽层加

3、强 变宽扩散运动难于进行漂移运动加强结平衡破坏动画演示PN结的单向导电性：PN结的单向导电性是由耗尽层的宽窄决定的，PN 结加正向电压时，耗尽层变窄，呈现很小的正向电阻，正向电流较大：加反向电压时，耗尽层变宽，呈现很大的反向电阻，反向电流很小。PN结的这种正向导电性能良好，而反向导电性能很差的特点，称为PN结的单向导电性。3、PN结的伏安特性曲线： （PN结外接电压时）理论公式OA:正向特性OB:反向特性IS:反向饱和电流击穿特性第 二节 半导体二极管一、二极管的结构和符号构成：以PN结为核心，两端加上电极引线、管壳。结构：点接触型、面结合型、平面型面结合型点接触型平面型符号如下符号二、二极管

4、的伏安特性二极管的伏安特性同PN结的伏安特性：正向特性、反向特性、击穿特性。且随温度而变化。锗管硅管0.7v0.2V1）. 正向特性 当U0，即处于正向特性区域。正向区又分为两段： 当0UUth时，正向电流为零，Uth称为死区电压或开启电压。 当UUth时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。硅二极管的死区电压Uth0.5 V左右，锗二极管的死区电压Uth0.1 V左右。UUU2）. 反向特性 当U0时，即处于反向特性区域。反向区也分两个区域： 当UBRU0时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称反向饱和电流IS。 当UUBR时，反向电流急剧增加，UBR称为反向击穿

5、电压。UBRU 在反向区，硅二极管和锗二极管的特性有所不同。硅二极管的反向击穿特性比较硬、比较陡，反向饱和电流也很小；锗二极管的反向击穿特性比较软，过渡比较圆滑，反向饱和电流较大。UBRU从击穿的机理上看，硅二极管若|UBR|7V时，主要是雪崩击穿；若UBR4V则主要是齐纳击穿，当在4V7V之间两种击穿都有，有可能获得零温度系数点。 三、二极管的主要参数1、最大整流电流： 是指二极管在长期工作时，允许通过的最大正向电流。2、最高反向工作电压： 是指二极管在长期工作时，允许通过的最大反向电压。3、反向电流： 是指二极管未击穿时反向电流值4、最高工作频率： 是指二极管具有单向导电性的最高工作频率。

6、四、二极管的应用 -限幅器利用二极管的单向导电性达到各种限幅的目的。正向导通：反向截止：电阻很小，近似为接通的开关电阻很大，近似为断开的开关 国家标准对半导体器件型号的命名举例如下： 2 A P 9用数字代表同类型器件的不同型号.用字母代表器件的类型，P代表普通管.用字母代表器件的材料，A代表N型Ge.B代表P型Ge，C代表p型Si，D代表N型Si2代表二极管，3代表三极管.五、稳压管1、稳压管：具有稳定电压的特点，实质上是一个二极管，它具有陡峭的反向击穿特性，工作在反向击穿状态的一个二极管。2、符号：3、原理：二极管反向击穿时，当反向电压增大到一定值时，反向电流突然上升，此后当反向电压有极微小变化时，反向电流就会有很大的增加。稳压管利用了二极管的反向击穿特性，来达到稳压目的。5、稳压管主要参数1）稳定电压2）工作电流3）耗散功率不被烧毁的最大耗散功率4）动态电阻动态电阻越小越好5）电压温度系数：受温度影响的系数小结：PN结