电子技术基础-半导体知识详解课件

2半导体二极管及应用电路第二章半导体二极管及应用电路2半导体二极管及应用电路第二章半导体二极管及应用电路

2.1半导体的基本知识

2.2PN结的形成及特性

2.3半导体二极管

2.4二极管基本电路及其分析方法

2.5特殊二极管

本章内容本章意义：半导体器件是现代电子技术的重要组成部分

2.1半导体的基本知识

2.2PN结的形成及特性

教学内容：

本章首先简单介绍半导体的基本知识，着重讨论半导体器件的核心环节--PN结，并重点讨论半导体二极管的物理结构、工作原理、特性曲线和主要参数以及二极管基本电路及其分析方法与应用；在此基础上对齐纳二极管、变容二极管和光电子器件的特性于应用也给予了简要的介绍。教学内容：

本章首先简单介绍半导体的基本知教学要求：

本章需要重点掌握二极管模型及其电路分析，特别要注意器件模型的使用范围和条件。对于半导体器件，主要着眼于在电路中的使用，关于器件内部的物理过程只要求有一定的了解。

教学要求：

本章需要重点掌握二极管模型及其电路分2.1.1半导体材料

其导电能力介于导体和绝缘体之间。常用的半导体材料有：（1）元素半导体，如硅（Si）、锗（Ge）等；（2）化合物半导体，如砷化镓（GaAs）等。（3)掺杂或制成其它化合物半导体的材料，如硼（B）、磷（P）、铟（In）、锑（Sb）等半导体具有某些特殊性质：如压敏、热敏及掺杂特性(导电能力改变)2.1半导体基础知识第二章半导体二极管及应用电路2.1.1半导体材料2.1半导体基础知识第二章半导补充：

物质按导电性能可分为导体、绝缘体和半导体。物质的导电特性取决于原子结构。导体一般为低价元素,如铜、铁、铝等金属,其最外层电子受原子核的束缚力很小,因而极易挣脱原子核的束缚成为自由电子。因此在外电场作用下,这些电子产生定向运动(称为漂移运动)形成电流,呈现出较好的导电特性。高价元素(如惰性气体)和高分子物质(如橡胶,塑料)最外层电子受原子核的束缚力很强,极不易摆脱原子核的束缚成为自由电子,所以其导电性极差,可作为绝缘材料。而半导体材料最外层电子既不像导体那样极易摆脱原子核的束缚,成为自由电子,也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧,因此,半导体的导电特性介于二者之间。补充：价电子：最外层原子轨道上具有的电子。半导体材料中的价电子数都为4。物质的化学性质是由价电子决定的，半导体的导电性质也与价电子有关。半导体具有晶体结构，原子形成有序的排列，邻近原子之间由共价键联结。硅和锗是应用最多的半导体材料。2.1.2半导体的共价键结构价电子：最外层原子轨道上具有的电子。半导体材料中的价电子数都GeSi通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。

现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。GeSi通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。硅和锗的共价键结构共价键共用电子对+4+4+4+4+4表示除去价电子后的原子第二章半导体二极管及应用电路硅和锗的共价键结构共价键共+4+4+4+4+4表示除去价电子2.1.3本征半导体，空穴及其导电作用1.本征半导体的结构特点第二章半导体二极管及应用电路本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。重要物理特性：电导率电导率与材料内单位体积中所含的电荷载流子的数目有关。电荷载流子的浓度越高，其电导率愈高。2.1.3本征半导体，空穴及其导电作用1.本征半导体的结在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。硅和锗的晶体结构：第二章半导体二极管及应用电路在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在硅和锗的共价键结构共价键共用电子对+4+4+4+4+4表示除去价电子后的原子第二章半导体二极管及应用电路硅和锗的共价键结构共价键共+4+4+4+4+4表示除去价电子

形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。

共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。+4+4+4+4第二章半导体二极管及应用电路形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成

共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。

本征激发：室温下，价电子获得足够的随机热振动能量而摆脱共价键的束缚，成为自由电子的现象称为本征激发。共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为2.本征半导体的导电原理在绝对零度（T=0K）和没有外界激发时,价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电能力为0，相当于绝缘体。（1）载流子、自由电子和空穴第二章半导体二极管及应用电路

在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点。2.本征半导体的导电原理在绝对零度（T=0K）和没有外界激发+4+4+4+4自由电子空穴束缚电子第二章半导体二极管及应用电路+4+4+4+4自由电子空穴束缚电子第二章半导体二极管及（2）本征半导体的导电原理

在其它力的作用下，空穴吸引附近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可认为空穴是载流子。可以用空穴移动产生的电流来代表束缚电子移动产生的电流。

本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。+4+4+4+4第二章半导体二极管及应用电路（2）本征半导体的导电原理在其它力的作用下，温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体中电流由两部分组成：

1.自由电子移动产生的电流。

2.空穴移动产生的电流。第二章半导体二极管及应用电路温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温2.1.4杂质半导体

杂质半导体：在本征半导体中人为掺入某种“杂质”元素形成的半导体。分为电子（N）型半导体和空穴（P）型半导体。第二章半导体二极管及应用电路

1.P型半导体：

在本征Si和Ge中掺入微量Ⅲ族元素后形成的杂质半导体称为N型半导体。所掺入Ⅲ族元素称为受主杂质，简称受主（能接受自由电子）。下图所示（图2-2）

P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子。

2.1.4杂质半导体杂质半导体：在本征半导体中人第二章半导体二极管及应用电路第二章半导体二极管及应用电路2.N型半导体

在本征Si和Ge中掺入微量V族元素后形成的杂质半导体称为N型半导体。所掺入V族元素称为施主杂质，简称施主（能供给自由电子）。N型半导体中，电子为多子，空穴为少子。2.N型半导体N型半导体中，电子为多子，空穴为少子。少量掺杂，平衡状态下：ni2=n0·p0

其中，ni为本征浓度，n0为自由电子浓度，p0为空穴浓度。温度增加，本征激发加剧，但本征激发产生的多子远小于杂质电离产生的多子。在掺入杂质后，载流子的数目都有相当程度的增加。★半导体工作机理：杂质导电特性。对半导体掺杂是提高半导体导电能力的最有效的方法。★Si半导体比Ge半导体有更高的温度。因为同温度时，Si半导体比Ge半导体本征激发弱，更高的温度Si半导体才会失去杂质导电特性。3.杂质半导体的载流子浓度：第二章半导体二极管及应用电路少量掺杂，平衡状态下：ni2=n0·p03.杂质半导体的

本征半导体、杂质半导体

自由电子、空穴N型半导体、P型半导体

多数载流子、少数载流子

施主杂质、受主杂质

本节中的有关概念本征半导体、杂质半导体自由电子、空穴N型半导体、P型半2.2PN结的形成及特性★PN结：将P型和N型半导体采用特殊工艺制造成半导体，半导体内有一物理界面，界面附近形成一个极薄的特殊区域，称为PN结。▼内建电场：由N区指向P区的电场E。阻止两区多子的扩散。电场E产生的两区少子越结的漂移电流将部分抵消因浓度差产生的使两区多子越结的扩散电流。扩散进一步进行，空间电荷区内的暴露离子数增多，电场E增强，漂移电流增大，当扩散电流=漂移电流时，达到平衡状态，形成PN结。无净电流流过PN结。2.2.1PN结的形成第二章半导体二极管及应用电路2.2PN结的形成及特性★PN结：将P型和N型半导体采用

因浓度差

多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区

空间电荷区形成内电场

内电场促使少子漂移

内电场阻止多子扩散

物理过程:

最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。对于P型半导体和N型半导体结合面。离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。因浓度差第二章半导体二极管及应用电路第二章半导体二极管及应用电路PN结形成过程分解：第二章半导体二极管及应用电路PN结形成过程分解：第二章半导体二极管及应用电路2.2.2PN结的单向导电特性无外接电压的PN结→开路PN结，平衡状态PN结

PN结外加电压时→外电路产生电流1.正向偏置（简称正偏）PN结

PN结外加直流电压V：P区接高电位（正电位），N区接低电位（负电位）→正偏→正向电流第二章半导体二极管及应用电路2.2.2PN结的单向导电特性第二章半导体二极管及应PN结加正向电压的情形第二章半导体二极管及应用电路

外加的正向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结内电场方向相反，削弱了内电场。于是,内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响，PN结呈现低阻性。PN结加正向电压的情形第二章半导体二极管及应用电路第二章半导体二极管及应用电路第二章半导体二极管及应用电路－－－－++++REPN结正向偏置内电场外电场变薄PN+_内电场被削弱，多子的扩散加强能够形成较大的扩散电流。第二章半导体二极管及应用电路－－－－++++REPN结正向偏置内电场外电场变薄PN+_2.反向偏置（简称反偏）

PN结反偏：P区接低电位（负电位），

N区接高电位（正电位）。＊硅PN结的Is

为pA级＊温度T增大→Is第二章半导体二极管及应用电路2.反向偏置（简称反偏）第二章半导体二极管及应用电路

外加的反向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结内电场方向相同，加强了内电场。内电场对多子扩散运动的阻碍增强，扩散电流大大减小。此时PN结区的少子在内电场的作用下形成的漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电流，PN结呈现高阻性。PN结加反向电压时导电情况PN结加反向电压时的导电情况

在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为反向饱和电流。外加的反向电压有一部分降落在PN结区，方向PN结反向偏置NP+RE－－－－++++内电场变厚_内电场被被加强，多子的扩散受抑制。少子漂移加强，但少子数量有限，只能形成较小的反向电流。

外电场第二章半导体二极管及应用电路PN结反向偏置NP+RE－－－－++++内电场变厚_内电PN结的正向电阻很小,反向电阻很大。

2.PN结的单向导电性关键在与它的耗尽区的存在,且其宽度随外加电压而变化.1.PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。即结论:PN结的正向电阻很小,反向电阻很大。3.PN结的伏安特性（1）PN结的伏安特性曲线第二章半导体二极管及应用电路3.PN结的伏安特性第二章半导体二极管及应用电路（2）PN结的电流方程PN结所加端电压U与流过它的电流I的关系为：

其中Is为反向饱和电流，UT为温度的电压当量=kt/q，k为玻耳兹曼常数，T为热力学温度，q为电子的电量，e为自然对数的底常温下，T＝300K时，UT可取26mv二极管动态电阻为：第二章半导体二极管及应用电路（2）PN结的电流方程PN结所加端电压U与流过它的电流I的

二极管处于反向偏置时，在一定的电压范围内，流过PN结的电流很小，但电压超过某一数值时，反向电流急剧增加，这种现象我们就称为反向击穿。发生击穿时的电压-反向击穿电压.。反向击穿形式分为两种：热击穿和电击穿热击穿：反向击穿时,电流急剧增加,PN结上的功率很大,当其超过其耗散功率时出现热击穿.

*热击穿意味着PN结烧坏。2.2.3PN结的反向击穿

第二章半导体二极管及应用电路二极管处于反向偏置时，在一定的电压范围内，电形式分为两种：雪崩击穿和齐纳击穿。齐纳击穿：高掺杂情况下，耗尽层很窄，宜于形成强电场，而破坏共价键，使价电子脱离共价键束缚形成电子－空穴对，致使电流急剧增加。雪崩击穿：如果搀杂浓度较低，不会形成齐纳击穿，而当反向电压较高时，能加快少子的漂移速度，从而把电子从共价键中撞出，形成雪崩式的连锁反应。

对于硅材料的PN结来说，击穿电压7v时为雪崩击穿，<4v时为齐纳击穿。在4v与7v之间，两种击穿都有。这种现象破坏了PN结的单向导电性，我们在使用时要避免。*击穿并不意味着PN结烧坏。电击穿:第二章半导体二极管及应用电路电形式分为两种：雪崩击穿和齐纳击穿。电击穿:第二章半导体1．空间电荷区是由电子、空穴还是施主离子、受主离子构成的？空间电荷区又称为耗尽区，为什么？2．PN结的单向导电性是在什么外部条件下才能显示出来？思考题：作业：2.1.1，1．空间电荷区是由电子、空穴还是施主离子、受主离子构成的？空2.3半导体二极管半导体二极管的几种常见外形第二章半导体二极管及应用电路2.3半导体二极管半导体二极管的几种常见外形第二章半2.3.1半导体二极管的结构组成:PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。引线外壳线触丝线基片点接触型PN结面接触型第二章半导体二极管及应用电路分类:

点接触型(高频、工作电流小)

面接触型(低频、工作电流较大)2.3.1半导体二极管的结构组成:PN结加上管壳和二极管的电路符号：pNP型支持衬底阴极引线阳极引线集成电路中的平面型PN二极管的电路符号：二极管的电路符号：pNP型支持衬底阴极引线阳极引线集成电路中第二章半导体二极管及应用电路2.3.2伏安特性UI死区电压:硅管0.6V,锗管0.2V。导通压降:硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。反向击穿电压UBR132(1)正向特性

(2)反向特性

(3)反向击穿特性第二章半导体二极管及应用电路2.3.2伏安特性UI死2.3.3.二极管的参数1.最大整流电流

IF

二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。(电流过大会使PN结发热量超过限度,从而使PN结烧坏)2.反向击穿电压VBR

二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压VWRM一般是VBR的一半。第二章半导体二极管及应用电路2.3.3.二极管的参数1.最大整流电流IF3.反向电流

IR

指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。下面介绍两个交流参数。第二章半导体二极管及应用电路3.反向电流IR指二极管加反向峰值工作iDuDIDUDQ4.微变电阻rdiDuDrd是二极管特性曲线上工作点Q附近电压的变化与电流的变化之比：

显然，rd是对Q附近的微小变化区域内的电阻。第二章半导体二极管及应用电路iDuDIDUDQ4.微变电阻rdiDuD5.极间电容

二极管的两极之间有电容，此电容由两部分组成：势垒电容CB和扩散电容CD。势垒电容：势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时，就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出的电容是势垒电容。第二章半导体二极管及应用电路5.极间电容二极管的两极之间有电容，此电容由两部分1.势垒电容

CB大小随外加电压改变而变化,是一种非线性电容,而普通电容为线性电容。势垒电容特点:2.势垒电容CB在正向和反向偏置时均不能忽略。3.势垒电容只有在外加电压改变时才起作用。4.势垒电容的大小与PN结面积成正比。1.势垒电容CB大小随外加电压改变而变化,是一种非线势垒电容：

势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时，就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出的电容是势垒电容。

势垒电容示意图势垒电容：

势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时，就会引扩散电容：为了形成正向电流（扩散电流），注入P区的少子（电子）在P

区有浓度差，越靠近PN结浓度越大，即在P区有电子的积累。同理，在N区有空穴的积累。正向电流大，积累的电荷多。这样所产生的电容就是扩散电容CD。第二章半导体二极管及应用电路扩散电容示意图扩散电容：第二章半导体二极管及应用电路扩散电容示意图2.扩散电容CD正向偏置时，扩散电容较大；在反向偏置时，由于载流子数目很少，可忽略。第二章半导体二极管及应用电路扩散电容的特点3.扩散电容的大小与PN结面积成正比。1.扩散电容大小随外加电压改变而变化,是一种非线性电容2.扩散电容CD正向偏置时，扩散电容较大；在反向偏置时，由于结论：1.势垒电容和扩散电容是同时存在的。2.PN结正偏时，扩散电容远大于势垒电容；PN结反偏时，势垒电容远大于扩散电容.3.势垒电容和扩散电容的大小都与PN结面积成正比。4.低频工作时，PN结的结电容的容抗很大，可视为开路，对PN结的单向导电性无影响。高频工作时，由于容抗变小，结电容将旁路PN结的等效电阻，使PN结的单向导电性变差。结论：1.势垒电容和扩散电容是同时存在的。PN结高频小信号时的等效电路：势垒电容和扩散电容的综合效应rdCPN结高频小信号时的等效电路：势垒电容和扩散电容的综合效应补充：2.半导体器件参数手册（P43表2.3.1）3.半导体器件型号命名方法（P44）1.半导体二极管的温度特性补充：2.半导体器件参数手册（P43表2.3.1）3.半导体1.半导体二极管的温度特性

温度对二极管的性能有较大的影响，温度升高时，反向电流将呈指数规律增加，如硅二极管温度每增加8℃，反向电流将约增加一倍；锗二极管温度每增加12℃，反向电流大约增加一倍。

另外，温度升高时，二极管的正向压降将减小，每增加1℃，正向压降VF(VD)大约减小2mV，即具有负的温度系数。这些可以从所示二极管的伏安特性曲线上看出。1.半导体二极管的温度特性温度对二极管的2.半导体器件参数手册（P43表2.3.1）（1）表介绍（2）应用注意：特别注意不要超过最大整流电流和最高反向工作电压，否则管子容易烧坏。2.半导体器件参数手册（P43表2.3.1）（1）表介绍3.半导体二极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：二极管符号：D代表P型Ge3.半导体二极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例如下为什么说在使用二极管时，应特别注意不要超过最大整流电流和最高反向工作电压？思考题：为什么说在使用二极管时，应特别注意不要超过最大整流电流和最高2.4二极管基本电路及其分析方法

二极管是一种非线性器件，因而二极管一般要采用非线性电路的分析方法。在此主要介绍模型分析法。

简单的模型便于近似估算，较复杂的模型为借助计算机解题提供基础。第二章半导体二极管及应用电路2.4二极管基本电路及其分析方法二极管是一种非线性器2.4.1二极管正向伏安特性的建模1.理想模型如图所示，在正向偏置时，其管压降为0V，而当二极管处于反向偏置时，认为它的电阻为无穷大，电流为零。

在实际电路中，当电源电压远比二极管的管压降大时，利用此法来近似分析。第二章半导体二极管及应用电路iDVDiDvD2.4.1二极管正向伏安特性的建模1.理想模型在2.恒压降模型如图所示，当二极管处于正向偏置时，其管压降认为是恒定的，且不随电流而改变。典型值为0.7V(Si);0.3V(Ge)

不过，这只有当二极管的电流Id近似等于或大于1mA时才是正确的。该模型提供了合理的近似，因此，应用也较广。第二章半导体二极管及应用电路2.恒压降模型不过，这只有当二极管的电流Id近似等为了较真实地描述二极管的伏安特性，在恒压降模型的基础上，作一定地修正，即二极管的压降，随电流的增加而增加，可以用一个电源Vth和内阻rD来近似。3.折线模型第二章半导体二极管及应用电路iDVDDivDrDthvVth约为0.5V(Si)0.1V(Ge)若VD=0.7VID=1mA为了较真实地描述二极管的伏安特性，在恒压降模型的基础上，作一

在静态工作点附近可近似为一条直线—二极管可等效为一个电阻-微变电阻rd，即二极管的伏安特性表达式：我们可以得出下式：即rD=VT/ID4.小信号模型在静态工作点附近可近似为一条直线—二极管可等效为一个电例1

硅二极管电路如右图所示，R=2k，试用二极管理想模型和恒压降模型求出VDD=2V和VDD=10V时IO和UO值。UOVDDIOR例1硅二极管电路如右图所示，R=2k，试用二UD(on)UOVDDIOR（d）采用恒压降模型后的简化电路[解]（c）采用理想模型后的简化电路UOVDDIORUOVDDIOR（a）理想模型等效电路（b）恒压降模型等效电路UD(on)UOVDDIORUD(on)UOVDDIOR（d）采用恒压降模型后的简化电路采用恒压降模型分析法可得UO=VDD–UD(on)=（20.7）V=1.3VIO=UO/R=1.3V/2

kΩ

=0.65mA（1）当VDD=2V时IO=VDD/R=2V/2kΩ

=1mAUO=VDD=2V采用理想模型分析法可得[解]UOVDDIOR（c）采用理想模型后的简化电路UD(on)UOVDDIOR（d）采用恒压降模型后的简化电路采用恒压降模型分析法可得UO=VDD–UD(on)（2）当VDD=10V时，同理可得采用理想模型分析法时

UO=10V，IO=5mA

采用恒压降模型分析法时

UO=9.3V，IO=4.65mA

结论：

VDD大宜采用理想模型

VDD小宜采用用恒压降模型（2）当VDD=10V时，同理可得采用理想模型分析法EWB仿真实验结果：VDD=10V时，UO=9.31V，IO=4.65mA

VDD=2V时，UO=1.36V，IO=0.68mA

利用ElectronicsWorkbench（电子工作台，简称EWB）软件进行仿真实验（演示1）EWB仿真实验结果：利用Electronics小结分析二极管电路时，首先要确定二极管的工作状态，然后用合适的模型去替代二极管，从而使电路分析简化。

理想模型：正偏导通电压降为零相当开关合上反偏截止电流为零相当开关断开恒压降模型：正偏电压UD(on)时导通等效为恒压源UD(on)

否则截止，二极管等效为开路。在分析二极管时，通常采用理想模型和恒压降模型。在VDD大时，两种模型均可采用，其中理想模型更为简单；VDD小时，宜采用恒压降模型。

小结分析二极管电路时，首先要确定二极管的工作状态，然后用合适作业：习题2.4.3，2.4.51．二极管的几种模型各有什么特点？2．二极管主要应用在哪些电路中？思考题：作业：习题2.4.3，2.4.51．二极管的几种模型各有什么2.4.2模型分析法应用举例1.二极管电路的静态工作情况分析2.限幅电路3.开关电路4.低电压稳压电路2.4.2模型分析法应用举例1.二极管电路的静态工作情况分例2.4.1

设简单二极管基本电路如a所示，R=10kW，图b是它的习惯画法。对于下列两种情况，求电路的ID和VD的值：（1）VDD=10V；（2）VDD=1V。在每种情况下，应用理想模型、恒压降模型和折线模型求解。1.二极管电路的静态工作情况分析符号“⊥”为参考电位点，或叫“地”，即电路的共同端点。电路中任一点的电位，都是对此共同端而言的。为了简单起见，图a所示的电路常采用图b所示的习惯画法，今后经常用到。abVDD例2.4.1设简单二极管基本电路如a所示，R=10kW，图(1)VDD=10Va.使用理想模型得b.使用恒压降模型得c.使用折线模型得解：图a的电路中，虚线左边为线性部分，右边为非线性部分(1)VDD=10Vb.使用恒压降模型得c.使用(2)VDD=1Va.使用理想模型b.使用恒压降模型c.使用折线模型(2)VDD=1Vb.使用恒压降模型c.使用折线模型例1

试求下图硅二极管电路中电流I1、I2、IO和输出电压UO值PNVDD1VDD2UORLR1kW3kWIOI1I215V12V例1试求下图硅二极管电路中电流I1、I2、IO和输例1解：（1）假设二极管断开PNVDD1VDD2UORLR1kW3kWIOI1I215V12VUP=15VUPN>0.7V，二极管导通，等效为0.7V的恒压源例1解：（1）假设二极管断开UO=VDD1

UD(on)=（150.7）V=14.3VIO=UO/RL

=14.3V/3

kΩ

=4.8mAI1=IO+I2=（4.8+2.3）mA=7.1mAI2=(UOVDD2)/R=(14.312)V/1

kΩ

=2.3mAPNVDD2UORLR1kW3kWIOI1I215V12VVDD10.7VUO=VDD1UD(on)IO=UO/RLI1例2下图所示的二极管电路中，设VDA、VDB均为理想二极管，当输入电压UA、UB为低电压0V和高电压5V的不同组合时，求输出电压UO的值。UAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY正偏导通0VUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY例2下图所示的二极管电路中，设VDA、VDB均为理想UAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY0V0V正偏导通正偏导通0V解：UOR3kW12VVDDVDAVDBBAY0V0V12VUAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAYUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY0V0V0VUAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY0VUAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY0V0V正偏导通正偏导通0V0V5V正偏导通0V解：反偏截止UOR3kW12VVDDVDAVDBBAY0V5VUAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAYUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY0V5V12VUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY0V5V0VUAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY0V0V0V正偏导通正偏导通0V0V5V正偏导通反偏截止0V5V0V反偏截止正偏导通0V5V5V正偏导通正偏导通5V解：结论：实现了与功能UAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAYUAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAYUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY5V5V12VUAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAYUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY5V5V5V0V0V正偏正偏0V0V5V正偏反偏0V5V0例3试分析下图所示的硅二极管电路（1）画出电压传输特性曲线；（2）已知ui＝10sint(V)，

画出u

i

和uO的波形。uO5.1kΩ-+ui+-2V+-VD24V-+VD1解：（1）分析电路工作情况当ui>2.7V时，VD1管导通，VD2管截止，uO＝2.7V；当-4.7V<ui<2.7V时，VD1管和VD2管均截止，uO

＝ui

；当ui<-4.7V时，VD1管截止，VD2管导通，uO＝-4.7V。

（2）画出电压传输特性曲线和ui和uO的波形如下图所示。例3试分析下图所示的硅二极管电路（1）画出电压传输特性曲线(a)电压传输特性-4.72.70tuo/Vt0(b)

ui和uO的波形ui/V2.7-4.710-10

双向限幅电路用以限制信号电压范围，常用作保护电路。24-2-40BADCui/V24-4-2uo/V(a)电压传输特性-4.72.70tuo/Vt0(b)u2.利用伏安特性的非线性构成限幅电路例1：如图所示： D1D2vivovovi2.利用伏安特性的非线性构成限幅电路D1D2vivovovi|vi|<0.7V时，D1、D2截止，所以vo=vi|vi|>0.7V时，D1、D2中有一个导通，所以vo=0.7V例2：如图所示：voviD2D1vovi|vi|<0.7V时，D1、D2截止，所以vo=vi|v3.利用单向导电性构成整流和开关电路

不管输入信号处于正或负半周，负载上得到的都是正向电压。（1）全波整流电路：vivovivo3.利用单向导电性构成整流和开关电路 不管输入信号处于正Va、Vb有一个是低电平（0V）：VO为低电平Va、Vb为高电平（5V）：VO为高电平所以F=A•B（2）开关电路：Va(A)Vb(B)VO(F)D1D25VVa、Vb有一个是低电平（0V）：VO为低电平Va、Vb为高例1ui=10sinwt(v)，E=5v,R=1k，忽略二极管的正向压降和反向电流，画出uo的波形（1）ui<E时，二极管反向截止，uo=ui;（2）ui>E时，二极管正向导通，uo=E;uiuoERVDui0EEuiuoωtωt例1ui=10sinwt(v)，E=5v,R=1k例2判断二极管的工作状态。判断方法：正向偏置VA>VB；导通；反向偏置VA<VB；截止；解题方法：断开二极管2AP1，求VA和VBVA=15×（10/（10+140））=1V；VB=-10×（2/（18+2））+15×（5/（25+5））=1.5V；VA<VB，所以，二极管2AP1截止；例2判断二极管的工作状态。判断方法：解题方法：VA=2.5特殊二极管2.5.1稳压二极管

稳压二极管又称齐纳二极管，是一种用特殊工艺制造的面结型硅半导体二极管；这种管子的杂质浓度比较大，空间电荷区内的电荷密度也大，因而该区域很窄，容易形成强电场。当反向电压加到某一定值时，反向电流急增，产生反向击穿。第二章半导体二极管及应用电路2.5特殊二极管2.5.1稳压二极管稳压（4）稳定电流IZ、最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。（5）最大允许功耗稳压二极管的参数:（1）稳定电压

UZ（2）电压温度系数U（%/℃）

（3）动态电阻第二章半导体二极管及应用电路rz越小，稳压性能越好。（4）稳定电流IZ、最大、最小稳定电流Izmax、Izmi稳压二极管稳压的电路:并联型稳压电路工作原理：UoIZDZRI0IUiRL输入电压Ui波动时会引起输出电压Uo波动:如Ui升高将引起随之升高，导致稳压管的电流IZ急剧增加，使得电阻R上的电流I和电压UR迅速增大，从而使Uo基本上保持不变。反之，当Ui减小时，UR相应减小，仍可保持Uo基本不变当负载电流Io发生变化引起输出电压Uo发生变化时，同样会引起IZ的相应变化，使得Uo保持基本稳定:如当Io增大时，I和UR均会随之增大使得Uo下降，这将导致IZ急剧减小，使I仍维持原有数值保持UR不变，使得Uo得到稳定。限流电阻稳压二极管稳压的电路:并联型稳压电路工作原理：UoIZDZR第二章半导体二极管及应用电路uoiZDZRi0iuiRL解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为Izmax。要求当输入电压由正常值发生20%波动时，负载电压基本不变。稳压二极管的应用举例例1.稳压管的技术参数:求：电阻R和输入电压ui的正常值。由KCL得:由KVL得:第二章半导体二极管及应用电路uoiZDZRi0iuiRL令输入电压降到下限时，流过稳压管的电流为Izmin。uoiZDZRi0iuiRL联立方程1、2，可解得：第二章半导体二极管及应用电路由KCL得:由KVL得:令输入电压降到下限时，流过稳压管的电流为Izmin。uoi变容管电路符号变容管压控特性曲线

利用反偏时势垒电容工作于电路的二极管→变容二极管，简称变容管。X2.5.2变容二极管第二章半导体二极管及应用电路变容管电路符号变容管压控特性曲线利用反偏时势垒电容工1.光电二极管

反向电流随光照强度的增加而上升；其方向电流与光照成正比。是将光信号转换成电信号的常用器件。IU照度增加X2.5.3光电器件第二章半导体二极管及应用电路1.光电二极管反向电流随光照强度的增加而光电二极管的外形和符号第二章半导体二极管及应用电路光电二极管的外形和符号第二章半导体二极管及应用电路2.发光二极管

有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管类似。

它的光谱范围是比较窄的，其波长由所使用的基本材料决定。常用作显示器件，工作电流在几个毫安至几十毫安。第二章半导体二极管及应用电路七段显示发光二极管2.发光二极管有正向电流流过时，发出一定波长范围的光发光二极管的主要特性发光二极管的主要特性3.激光二极管

光电二极管通常用于接收由光缆传来的光信号,光缆用作光传输线,由玻璃或塑料制成.对于单色的相干性的波长,传输更有效.

相干性的光是一种电磁辐射,其中所有的光子具有相同的频率且同相位,相干的单色光信号可以用激光二极管来产生。

激光二极管发射的主要是红外线，它在小功率光电设备中得到广泛地应用。图B触敏屏3.激光二极管光电二极管通常用于接收由光缆传小结：1.半导体、共价键、空穴、自由电子，本征半导体、杂质半导体,本征激发,多数载流子,少数载流子。

2.PN结的形成(扩散、漂移)PN结的特性。

3.半导体二极管的结构，二极管的V-I特性(单向导电特性)

及主要参数。

4.二极管正向V-I的建模（4种）5.二极管基本电路的分析方法。(重点）

6.特殊二极管(稳压管)。小结：1.半导体、共价键、空穴、自由电子，本征半导体、杂质作业：2.5.1，2.5.5作业：2.5.1，2.5.5

例：如图所示是一个简单的并联稳压电路。

R为限流电阻，求R上的电压值VR和电流值。

1kVI+_zDVo+_7V5VI假定输入电压在（7-10V）内变化1kVI+_zDVo+_7V5VI假定输入电压在（7-

解：假定输入电压在（7-10V）内变化。解：假定输入电压在（7-10V）内变化。

例：（东南大学1998年研究生入学试题）如图所示为一稳压电路，已知稳压管的zmax=20mA,zmin=5mA,rz=10,Vz=6V,负载电阻的最大值RLmax=10K。（1）确定R;

（2）确定最小允许的RL值;

（3）若RL=1k,当V增加1V

时，求V0值。电子技术基础-半导体知识详解课件

解:运用稳压管反向击穿特性，若负载电阻增大，则V0增大，通过调整z大小使V0稳定在一定的范围内。等效电路(1)当RL=RLmax时，z=zmax

根据电路基本定理，有RrzRLVzVI+--+Vo解:运用稳压管反向击穿特性，若负载电阻RrzRLV

将R=232和zmin=5mA代入，可解得0=12mA。所以最小允许的RL的值为：

(2)当RL最小时，将R=232和zmin=5mA代入，(2

例：(湖南大学1997年研究生入学试题)如图为两个参数相同的锗二极管在室温时,反向饱和电流为5A，VT=kT/q=26mv,反向击穿电压为9.8V,求电路中的电流和各管所消耗的功率。D1D210VI例：(湖南大学1997年研究生入学试题)如D1D210

PD1=VD1=110.2=2.2mWPD2=VD2=119.8=107.8mW

解：D2反向击穿电压为9.8V,D1正向压降为:10-9.8=0.2V

PD1=VD1=110.2=2.2mW解2半导体二极管及应用电路第二章半导体二极管及应用电路2半导体二极管及应用电路第二章半导体二极管及应用电路

2.1半导体的基本知识

2.2PN结的形成及特性

2.3半导体二极管

2.4二极管基本电路及其分析方法

2.5特殊二极管

本章内容本章意义：半导体器件是现代电子技术的重要组成部分

2.1半导体的基本知识

2.2PN结的形成及特性

教学内容：

本章首先简单介绍半导体的基本知识，着重讨论半导体器件的核心环节--PN结，并重点讨论半导体二极管的物理结构、工作原理、特性曲线和主要参数以及二极管基本电路及其分析方法与应用；在此基础上对齐纳二极管、变容二极管和光电子器件的特性于应用也给予了简要的介绍。教学内容：

本章首先简单介绍半导体的基本知教学要求：

本章需要重点掌握二极管模型及其电路分析，特别要注意器件模型的使用范围和条件。对于半导体器件，主要着眼于在电路中的使用，关于器件内部的物理过程只要求有一定的了解。

教学要求：

本章需要重点掌握二极管模型及其电路分2.1.1半导体材料

其导电能力介于导体和绝缘体之间。常用的半导体材料有：（1）元素半导体，如硅（Si）、锗（Ge）等；（2）化合物半导体，如砷化镓（GaAs）等。（3)掺杂或制成其它化合物半导体的材料，如硼（B）、磷（P）、铟（In）、锑（Sb）等半导体具有某些特殊性质：如压敏、热敏及掺杂特性(导电能力改变)2.1半导体基础知识第二章半导体二极管及应用电路2.1.1半导体材料2.1半导体基础知识第二章半导补充：

物质按导电性能可分为导体、绝缘体和半导体。物质的导电特性取决于原子结构。导体一般为低价元素,如铜、铁、铝等金属,其最外层电子受原子核的束缚力很小,因而极易挣脱原子核的束缚成为自由电子。因此在外电场作用下,这些电子产生定向运动(称为漂移运动)形成电流,呈现出较好的导电特性。高价元素(如惰性气体)和高分子物质(如橡胶,塑料)最外层电子受原子核的束缚力很强,极不易摆脱原子核的束缚成为自由电子,所以其导电性极差,可作为绝缘材料。而半导体材料最外层电子既不像导体那样极易摆脱原子核的束缚,成为自由电子,也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧,因此,半导体的导电特性介于二者之间。补充：价电子：最外层原子轨道上具有的电子。半导体材料中的价电子数都为4。物质的化学性质是由价电子决定的，半导体的导电性质也与价电子有关。半导体具有晶体结构，原子形成有序的排列，邻近原子之间由共价键联结。硅和锗是应用最多的半导体材料。2.1.2半导体的共价键结构价电子：最外层原子轨道上具有的电子。半导体材料中的价电子数都GeSi通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。

现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。GeSi通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。硅和锗的共价键结构共价键共用电子对+4+4+4+4+4表示除去价电子后的原子第二章半导体二极管及应用电路硅和锗的共价键结构共价键共+4+4+4+4+4表示除去价电子2.1.3本征半导体，空穴及其导电作用1.本征半导体的结构特点第二章半导体二极管及应用电路本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。重要物理特性：电导率电导率与材料内单位体积中所含的电荷载流子的数目有关。电荷载流子的浓度越高，其电导率愈高。2.1.3本征半导体，空穴及其导电作用1.本征半导体的结在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。硅和锗的晶体结构：第二章半导体二极管及应用电路在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在硅和锗的共价键结构共价键共用电子对+4+4+4+4+4表示除去价电子后的原子第二章半导体二极管及应用电路硅和锗的共价键结构共价键共+4+4+4+4+4表示除去价电子

形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。

共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。+4+4+4+4第二章半导体二极管及应用电路形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成

共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。

本征激发：室温下，价电子获得足够的随机热振动能量而摆脱共价键的束缚，成为自由电子的现象称为本征激发。共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为2.本征半导体的导电原理在绝对零度（T=0K）和没有外界激发时,价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电能力为0，相当于绝缘体。（1）载流子、自由电子和空穴第二章半导体二极管及应用电路

在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点。2.本征半导体的导电原理在绝对零度（T=0K）和没有外界激发+4+4+4+4自由电子空穴束缚电子第二章半导体二极管及应用电路+4+4+4+4自由电子空穴束缚电子第二章半导体二极管及（2）本征半导体的导电原理

在其它力的作用下，空穴吸引附近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可认为空穴是载流子。可以用空穴移动产生的电流来代表束缚电子移动产生的电流。

本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。+4+4+4+4第二章半导体二极管及应用电路（2）本征半导体的导电原理在其它力的作用下，温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体中电流由两部分组成：

1.自由电子移动产生的电流。

2.空穴移动产生的电流。第二章半导体二极管及应用电路温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温2.1.4杂质半导体

杂质半导体：在本征半导体中人为掺入某种“杂质”元素形成的半导体。分为电子（N）型半导体和空穴（P）型半导体。第二章半导体二极管及应用电路

1.P型半导体：

在本征Si和Ge中掺入微量Ⅲ族元素后形成的杂质半导体称为N型半导体。所掺入Ⅲ族元素称为受主杂质，简称受主（能接受自由电子）。下图所示（图2-2）

P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子。

2.1.4杂质半导体杂质半导体：在本征半导体中人第二章半导体二极管及应用电路第二章半导体二极管及应用电路2.N型半导体

在本征Si和Ge中掺入微量V族元素后形成的杂质半导体称为N型半导体。所掺入V族元素称为施主杂质，简称施主（能供给自由电子）。N型半导体中，电子为多子，空穴为少子。2.N型半导体N型半导体中，电子为多子，空穴为少子。少量掺杂，平衡状态下：ni2=n0·p0

其中，ni为本征浓度，n0为自由电子浓度，p0为空穴浓度。温度增加，本征激发加剧，但本征激发产生的多子远小于杂质电离产生的多子。在掺入杂质后，载流子的数目都有相当程度的增加。★半导体工作机理：杂质导电特性。对半导体掺杂是提高半导体导电能力的最有效的方法。★Si半导体比Ge半导体有更高的温度。因为同温度时，Si半导体比Ge半导体本征激发弱，更高的温度Si半导体才会失去杂质导电特性。3.杂质半导体的载流子浓度：第二章半导体二极管及应用电路少量掺杂，平衡状态下：ni2=n0·p03.杂质半导体的

本征半导体、杂质半导体

自由电子、空穴N型半导体、P型半导体

多数载流子、少数载流子

施主杂质、受主杂质

本节中的有关概念本征半导体、杂质半导体自由电子、空穴N型半导体、P型半2.2PN结的形成及特性★PN结：将P型和N型半导体采用特殊工艺制造成半导体，半导体内有一物理界面，界面附近形成一个极薄的特殊区域，称为PN结。▼内建电场：由N区指向P区的电场E。阻止两区多子的扩散。电场E产生的两区少子越结的漂移电流将部分抵消因浓度差产生的使两区多子越结的扩散电流。扩散进一步进行，空间电荷区内的暴露离子数增多，电场E增强，漂移电流增大，当扩散电流=漂移电流时，达到平衡状态，形成PN结。无净电流流过PN结。2.2.1PN结的形成第二章半导体二极管及应用电路2.2PN结的形成及特性★PN结：将P型和N型半导体采用

因浓度差

多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区

空间电荷区形成内电场

内电场促使少子漂移

内电场阻止多子扩散

物理过程:

最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。对于P型半导体和N型半导体结合面。离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。因浓度差第二章半导体二极管及应用电路第二章半导体二极管及应用电路PN结形成过程分解：第二章半导体二极管及应用电路PN结形成过程分解：第二章半导体二极管及应用电路2.2.2PN结的单向导电特性无外接电压的PN结→开路PN结，平衡状态PN结

PN结外加电压时→外电路产生电流1.正向偏置（简称正偏）PN结

PN结外加直流电压V：P区接高电位（正电位），N区接低电位（负电位）→正偏→正向电流第二章半导体二极管及应用电路2.2.2PN结的单向导电特性第二章半导体二极管及应PN结加正向电压的情形第二章半导体二极管及应用电路

外加的正向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结内电场方向相反，削弱了内电场。于是,内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响，PN结呈现低阻性。PN结加正向电压的情形第二章半导体二极管及应用电路第二章半导体二极管及应用电路第二章半导体二极管及应用电路－－－－++++REPN结正向偏置内电场外电场变薄PN+_内电场被削弱，多子的扩散加强能够形成较大的扩散电流。第二章半导体二极管及应用电路－－－－++++REPN结正向偏置内电场外电场变薄PN+_2.反向偏置（简称反偏）

PN结反偏：P区接低电位（负电位），

N区接高电位（正电位）。＊硅PN结的Is

为pA级＊温度T增大→Is第二章半导体二极管及应用电路2.反向偏置（简称反偏）第二章半导体二极管及应用电路

外加的反向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结内电场方向相同，加强了内电场。内电场对多子扩散运动的阻碍增强，扩散电流大大减小。此时PN结区的少子在内电场的作用下形成的漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电流，PN结呈现高阻性。PN结加反向电压时导电情况PN结加反向电压时的导电情况

在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为反向饱和电流。外加的反向电压有一部分降落在PN结区，方向PN结反向偏置NP+RE－－－－++++内电场变厚_内电场被被加强，多子的扩散受抑制。少子漂移加强，但少子数量有限，只能形成较小的反向电流。

外电场第二章半导体二极管及应用电路PN结反向偏置NP+RE－－－－++++内电场变厚_内电PN结的正向电阻很小,反向电阻很大。

2.PN结的单向导电性关键在与它的耗尽区的存在,且其宽度随外加电压而变化.1.PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。即结论:PN结的正向电阻很小,反向电阻很大。3.PN结的伏安特性（1）PN结的伏安特性曲线第二章半导体二极管及应用电路3.PN结的伏安特性第二章半导体二极管及应用电路（2）PN结的电流方程PN结所加端电压U与流过它的电流I的关系为：

其中Is为反向饱和电流，UT为温度的电压当量=kt/q，k为玻耳兹曼常数，T为热力学温度，q为电子的电量，e为自然对数的底常温下，T＝300K时，UT可取26mv二极管动态电阻为：第二章半导体二极管及应用电路（2）PN结的电流方程PN结所加端电压U与流过它的电流I的

二极管处于反向偏置时，在一定的电压范围内，流过PN结的电流很小，但电压超过某一数值时，反向电流急剧增加，这种现象我们就称为反向击穿。发生击穿时的电压-反向击穿电压.。反向击穿形式分为两种：热击穿和电击穿热击穿：反向击穿时,电流急剧增加,PN结上的功率很大,当其超过其耗散功率时出现热击穿.

*热击穿意味着PN结烧坏。2.2.3PN结的反向击穿

第二章半导体二极管及应用电路二极管处于反向偏置时，在一定的电压范围内，电形式分为两种：雪崩击穿和齐纳击穿。齐纳击穿：高掺杂情况下，耗尽层很窄，宜于形成强电场，而破坏共价键，使价电子脱离共价键束缚形成电子－空穴对，致使电流急剧增加。雪崩击穿：如果搀杂浓度较低，不会形成齐纳击穿，而当反向电压较高时，能加快少子的漂移速度，从而把电子从共价键中撞出，形成雪崩式的连锁反应。

对于硅材料的PN结来说，击穿电压7v时为雪崩击穿，<4v时为齐纳击穿。在4v与7v之间，两种击穿都有。这种现象破坏了PN结的单向导电性，我们在使用时要避免。*击穿并不意味着PN结烧坏。电击穿:第二章半导体二极管及应用电路电形式分为两种：雪崩击穿和齐纳击穿。电击穿:第二章半导体1．空间电荷区是由电子、空穴还是施主离子、受主离子构成的？空间电荷区又称为耗尽区，为什么？2．PN结的单向导电性是在什么外部条件下才能显示出来？思考题：作业：2.1.1，1．空间电荷区是由电子、空穴还是施主离子、受主离子构成的？空2.3半导体二极管半导体二极管的几种常见外形第二章半导体二极管及应用电路2.3半导体二极管半导体二极管的几种常见外形第二章半2.3.1半导体二极管的结构组成:PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。引线外壳线触丝线基片点接触型PN结面接触型第二章半导体二极管及应用电路分类:

点接触型(高频、工作电流小)

面接触型(低频、工作电流较大)2.3.1半导体二极管的结构组成:PN结加上管壳和二极管的电路符号：pNP型支持衬底阴极引线阳极引线