《二极管工作原理》课件

第二章半导体器件（二极管、三极管、场效应管）第二章半导体器件（二极管、三极管、场效应管）12.1半导体基础知识1.本征半导体和杂质半导体2.PN结的形成3.PN结的单向导电原理2.2半导体二极管4.二极管及其主要参数5.稳压二极管2.3半导体三极管6.三极管的结构2.1半导体基础知识2.3半导体三极管22.1半导体基础知识半导体：导电特性处于导体和绝缘体之间的物质，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。特点:1.受外界热和光的作用时，导电能力明显变化。

2.纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变。分类：本征半导体、杂质半导体2.1半导体基础知识半导体：导电特性处于导体和绝缘体之间3本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体。硅锗如晶体硅和锗，它们的最外层电子都是四个。1.本征半导体和杂质半导体本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体。硅锗如晶体44个价电子，恰好与相邻4个原子的价电子组成4个共价键。呈束缚状态4个价电子，恰好与相邻4个原子的价电子组成4个共价键。5共价键结构+4+4+4+4在获得一定能量后，某些价电子脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。自由电子空穴载流子总是成对出现，可自由移动浓度低，导电能力弱共价键结构+4+4+4+4在获得一定能量后，某些价电6在本征半导体中掺入某些杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体.1.N型半导体（Negativetype

电子型半导体）掺入五价的元素(磷、砷、锑)2.P型半导体（Positivetype

空穴型半导体）掺入三价的元素（硼）在本征半导体中掺入某些杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。7N型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的磷（五价元素）+4+4+5+4磷原子自由电子>>空穴++++++++++++++++++++++++自由电子（多子）（少子）正离子自由电子（以带负电的电子导电为主）N型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的磷（五价元素）+4+4+8P型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的硼（三价元素）+4+4+3+4空穴硼原子－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－自由电子<<空穴负离子空穴（以带正电的空穴导电为主）多子的浓度主要取决于掺入的杂质浓度，少子的浓度主要取决于温度。P型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的硼（三价元素）+4+4+9P区－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N区++++++++++++++++++++++++2.PN结的形成多子扩散复合形成空间电荷区PN结内电场有利少子漂移运动阻碍多子扩散运动动态平衡+—E(耗尽层)(阻挡层)P区－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N区++10PN结中有两种运动漂移运动：由电场作用引起的少子的运动扩散运动：由载流子浓度差引起的多子的运动PN结中有两种运动漂移运动：由电场作用引起的少子的运动扩散运11PN结的几种叫法：空间电荷区：留下的是不能运动的离子耗尽层：多子扩散到对方被复合掉阻挡层：形成的内电场阻止多子扩散运动PN结的几种叫法：空间电荷区：耗尽层：阻挡层：123.PN结的单向导电原理（1）PN结外加正向电压，P加高电位(正向偏置)PN结的动态平衡被打破＋－内电场被（）空间电荷区变（）有利于（）扩散形成较（）扩散电流PN结处于（）状态削弱薄多子大导通3.PN结的单向导电原理（1）PN结外加正向电压，P加高电13PN结的动态平衡被打破内电场被（）空间电荷区变（）不利于（）扩散只形成（）漂移电流（2）PN结外加反向电压，N端高电位(反向偏置)－＋PN结处于（）状态由于漂移电流（反向饱和电流）很小，可近似为零增强厚多子很小截止PN结的动态平衡被打破内电场被（）空间电荷区变（）不利于（）141.PN结正偏时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流，视为导通；2.PN结反偏时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流，近似截止；

由此可得出结论：PN结具有单向导电性.用于判断管子性能1.PN结正偏时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电15二极管的符号：4.二极管及其主要参数2.2半导体二极管(1)基本结构PN结加上引线和管壳，就成为半导体二极管。二极管的符号：4.二极管及其主要参数2.2半导体二极管16按材料分：硅管，锗管面接触型点接触型(只能通过较小的电流)(可通过较大的电流)按结构工艺分：按材料分：硅管，锗管面接触型点接触型(只能通过较小的电流)(17(2)二极管的伏安特性UI死区正向反向电压①正向特性②反向特性③反向击穿特性反向击穿电压U(BR)外电场不足以克服内电场,电流很小外电场不足以克服内电场,电流很小硅管0~0.5V锗管0~0.1V导通压降:硅管0.7V,锗管0.2V反向饱和电流(2)二极管的伏安特性UI死区正向反向电压①正向特性②18(3)二极管的主要参数（自学）①最大整流电流IFM②最高反向电压URM③反向饱和电流IR④最高工作频率fM(3)二极管的主要参数（自学）①最大整流电流IFM②最高反195.稳压二极管特点:工作在反向击穿区，其反向击穿是可逆的.稳压管是一种特殊的面接触型硅二极管。它在电路中与适当数值的电阻配合后能起稳定电压的作用。+-符号：作用:稳定电压，非单向导电.5.稳压二极管特点:工作在反向击穿区，其反向击穿是可逆的.20UIUZIZ曲线越陡，电压越稳定。UZIZIZmaxIZmin稳压管的伏安特性：反向电压在一定范围内变化时，反向电流很小。当反向电压增高到击穿电压时，反向电流剧增，稳压管反向击穿。击穿后，电流虽大范围变化，但稳压管两端电压变化很小UIUZIZ曲线越陡，电压越稳定。UZIZIZmaxIZ21例1：图中二极管的导通压降是0.7V，求UO。UO6V+_UO6V+_2Ω2Ω4ΩUO=5.3VUO=0.7V二极管起钳位作用例1：图中二极管的导通压降是0.7V，求UO。UO6V+_U22例2：下图中二极管均为锗管，判断图中的二极管是导通还是截止，并求UO。UO6V导通，UO=－6.2V截止，UO=－5V10VUO8V5V+－+－例2：下图中二极管均为锗管，判断图中的二极管是导通还是截止，23例3：二极管半波整流整流电路例3：二极管半波整流整流电路24正半周：D1、D3导通D2、D4截止负半周D2、D4导通D1、D3截止例4：二极管全波整流正半周：负半周例4：二极管全波整流251947年12月23日美国贝尔实验室发明一个器件，可以通过微弱电流控制大得多的电流，因而产生了放大效应。这个器件就是在科技史上具有划时代意义的成果——晶体管“献给世界的圣诞节礼物”，“1956年诺贝尔物理”6.三极管的结构2.3半导体三极管1947年12月23日美国贝尔实验室发明一个器件26三极管的结构示意图:BEC基极发射极集电极BEC基极发射极集电极NNPNPN型PPNPNP型collector\base\emmiter三极管的结构示意图:BEC基极发射极集电极BEC基极发射极集27BECNNP基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面积较大发射区：掺杂浓度较高发射结集电结三极管具备电流放大作用的内部结构条件:BECNNP基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面积较大发射区：掺28《二极管工作原理》课件29下节课预习内容：2.3.2三极管的电流放大原理2.3.3三极管的共射特性曲线2.3.4三极管的主要参数作业：P382-2，2-7下节课预习内容：作业：P382-2，2-730第二章半导体器件（二极管、三极管、场效应管）第二章半导体器件（二极管、三极管、场效应管）312.1半导体基础知识1.本征半导体和杂质半导体2.PN结的形成3.PN结的单向导电原理2.2半导体二极管4.二极管及其主要参数5.稳压二极管2.3半导体三极管6.三极管的结构2.1半导体基础知识2.3半导体三极管322.1半导体基础知识半导体：导电特性处于导体和绝缘体之间的物质，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。特点:1.受外界热和光的作用时，导电能力明显变化。

2.纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变。分类：本征半导体、杂质半导体2.1半导体基础知识半导体：导电特性处于导体和绝缘体之间33本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体。硅锗如晶体硅和锗，它们的最外层电子都是四个。1.本征半导体和杂质半导体本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体。硅锗如晶体344个价电子，恰好与相邻4个原子的价电子组成4个共价键。呈束缚状态4个价电子，恰好与相邻4个原子的价电子组成4个共价键。35共价键结构+4+4+4+4在获得一定能量后，某些价电子脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。自由电子空穴载流子总是成对出现，可自由移动浓度低，导电能力弱共价键结构+4+4+4+4在获得一定能量后，某些价电36在本征半导体中掺入某些杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体.1.N型半导体（Negativetype

电子型半导体）掺入五价的元素(磷、砷、锑)2.P型半导体（Positivetype

空穴型半导体）掺入三价的元素（硼）在本征半导体中掺入某些杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。37N型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的磷（五价元素）+4+4+5+4磷原子自由电子>>空穴++++++++++++++++++++++++自由电子（多子）（少子）正离子自由电子（以带负电的电子导电为主）N型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的磷（五价元素）+4+4+38P型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的硼（三价元素）+4+4+3+4空穴硼原子－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－自由电子<<空穴负离子空穴（以带正电的空穴导电为主）多子的浓度主要取决于掺入的杂质浓度，少子的浓度主要取决于温度。P型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的硼（三价元素）+4+4+39P区－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N区++++++++++++++++++++++++2.PN结的形成多子扩散复合形成空间电荷区PN结内电场有利少子漂移运动阻碍多子扩散运动动态平衡+—E(耗尽层)(阻挡层)P区－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N区++40PN结中有两种运动漂移运动：由电场作用引起的少子的运动扩散运动：由载流子浓度差引起的多子的运动PN结中有两种运动漂移运动：由电场作用引起的少子的运动扩散运41PN结的几种叫法：空间电荷区：留下的是不能运动的离子耗尽层：多子扩散到对方被复合掉阻挡层：形成的内电场阻止多子扩散运动PN结的几种叫法：空间电荷区：耗尽层：阻挡层：423.PN结的单向导电原理（1）PN结外加正向电压，P加高电位(正向偏置)PN结的动态平衡被打破＋－内电场被（）空间电荷区变（）有利于（）扩散形成较（）扩散电流PN结处于（）状态削弱薄多子大导通3.PN结的单向导电原理（1）PN结外加正向电压，P加高电43PN结的动态平衡被打破内电场被（）空间电荷区变（）不利于（）扩散只形成（）漂移电流（2）PN结外加反向电压，N端高电位(反向偏置)－＋PN结处于（）状态由于漂移电流（反向饱和电流）很小，可近似为零增强厚多子很小截止PN结的动态平衡被打破内电场被（）空间电荷区变（）不利于（）441.PN结正偏时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流，视为导通；2.PN结反偏时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流，近似截止；

由此可得出结论：PN结具有单向导电性.用于判断管子性能1.PN结正偏时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电45二极管的符号：4.二极管及其主要参数2.2半导体二极管(1)基本结构PN结加上引线和管壳，就成为半导体二极管。二极管的符号：4.二极管及其主要参数2.2半导体二极管46按材料分：硅管，锗管面接触型点接触型(只能通过较小的电流)(可通过较大的电流)按结构工艺分：按材料分：硅管，锗管面接触型点接触型(只能通过较小的电流)(47(2)二极管的伏安特性UI死区正向反向电压①正向特性②反向特性③反向击穿特性反向击穿电压U(BR)外电场不足以克服内电场,电流很小外电场不足以克服内电场,电流很小硅管0~0.5V锗管0~0.1V导通压降:硅管0.7V,锗管0.2V反向饱和电流(2)二极管的伏安特性UI死区正向反向电压①正向特性②48(3)二极管的主要参数（自学）①最大整流电流IFM②最高反向电压URM③反向饱和电流IR④最高工作频率fM(3)二极管的主要参数（自学）①最大整流电流IFM②最高反495.稳压二极管特点:工作在反向击穿区，其反向击穿是可逆的.稳压管是一种特殊的面接触型硅二极管。它在电路中与适当数值的电阻配合后能起稳定电压的作用。+-符号：作用:稳定电压，非单向导电.5.稳压二极管特点:工作在反向击穿区，其反向击穿是可逆的.50UIUZIZ曲线越陡，电压越稳定。UZIZIZmaxIZmin稳压管的伏安特性：反向电压在一定范围内变化时，反向电流很小。当反向电压增高到击穿电压时，反向电流剧增，稳压管反向击穿。击穿后，电流虽大范围变化，但稳压管两端电压变化很小UIUZIZ曲线越陡，电压越稳定。UZIZIZmaxIZ51例1：图中二极管的导通压降是0.7V，求UO。UO6V+_UO6V+_2Ω2Ω4ΩUO=5.3VUO=0.7V二极管起钳位作用例1：图中二极管的导通压降是0.7V，求UO。UO6V+_U52例2：下图中二极管均