晶体二极管及其应用电路课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《晶体二极管及其应用电路课件.ppt》由用户(ziliao2023)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。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。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 晶体二极管 及其 应用 电路 课件
- 资源描述:
-
1、晶体二极管及其应用电路晶体二极管及其应用电路2020/11/142本章要点本章要点:半导体基础知识半导体基础知识 PN结单向导电性结单向导电性 半导体二极管结构、符号、伏安特性及应用半导体二极管结构、符号、伏安特性及应用 特殊二极管特殊二极管本章难点本章难点:半导体二极管伏安特性 半导体二极管应用第第1章章 半导体二极管及其应用半导体二极管及其应用2020/11/1431.1 PN结结 在物理学中。根据材料的导电能力,可以将他们划分导在物理学中。根据材料的导电能力,可以将他们划分导体、绝缘体和半导体。体、绝缘体和半导体。典型的半导体是典型的半导体是硅硅Si和和锗锗Ge,它们都是它们都是4价元素
2、价元素。sisi硅原子硅原子Ge锗原子锗原子Ge+4+4硅和锗最外层轨道上的硅和锗最外层轨道上的四个电子称为四个电子称为价电子价电子。2020/11/1441.半导体特性半导体特性导电能力介于导体与绝缘体之间的,称之为半导体。导电能力介于导体与绝缘体之间的,称之为半导体。(1)热敏性:导体的导电能力对温度反应灵敏,受温度影响大。热敏性:导体的导电能力对温度反应灵敏,受温度影响大。当环境温度升高时,其导电能力增强,称为热敏性。利用当环境温度升高时,其导电能力增强,称为热敏性。利用热敏性可制成热敏元件。热敏性可制成热敏元件。(2)光敏性:导体的导电能力随光照的不同而不同。当光照增光敏性:导体的导电
3、能力随光照的不同而不同。当光照增强时,导电能力增强,称为光敏性。利用光敏性可制成光强时,导电能力增强,称为光敏性。利用光敏性可制成光敏元件。敏元件。(3)掺杂性:导体更为独特的导电性能体现在其导电能力受杂掺杂性:导体更为独特的导电性能体现在其导电能力受杂质影响极大,称为掺杂性。质影响极大,称为掺杂性。.半导体基础知识半导体基础知识 动画演示2020/11/145 本征半导体的共价键结构本征半导体的共价键结构束缚电子束缚电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4在绝对温度在绝对温度T=0K时,时,所有的价电子都紧紧束缚所有的价电子都紧紧束缚在共价键中,不会成为在共价键中,不会成为自自由电子由电子,
4、因此本征半导体因此本征半导体的导电能力很弱,接近绝的导电能力很弱,接近绝缘体。缘体。2.本征半导体 本征半导体本征半导体化学成分纯净的半导体晶体。化学成分纯净的半导体晶体。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%,常,常称为称为“九个九个9”。2020/11/146 这一现象称为这一现象称为本征激发本征激发,也称也称热激发热激发。当温度升高或受到当温度升高或受到光的照射时,束缚光的照射时,束缚电子能量增高,有电子能量增高,有的电子可以挣脱原的电子可以挣脱原子核的束缚,而参子核的束缚,而参与导电,成为与导电,成为自由自由电子电子。自由电子
5、自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4 自由电子产生的自由电子产生的同时,在其原来的共同时,在其原来的共价键中就出现了一个价键中就出现了一个空位,称为空位,称为空穴空穴。空穴空穴2020/11/147 可见本征激发同时产生可见本征激发同时产生电子空穴对。电子空穴对。外加能量越高(外加能量越高(温度温度越高),产生的电子空越高),产生的电子空穴对越多。穴对越多。与本征激发相反的与本征激发相反的现象现象复合复合在一定温度下,本征激在一定温度下,本征激发和复合同时进行,达发和复合同时进行,达到动态平衡。电子空穴到动态平衡。电子空穴对的浓度一定。对的浓度一定。常温常温300K时:时:电子空穴对的
6、浓度电子空穴对的浓度硅:硅:310cm104.1锗:锗:313cm105.2自由电子自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴空穴电子空穴对电子空穴对2020/11/148自由电子自由电子 带负电荷带负电荷 逆电场运动逆电场运动 电子流电子流+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子自由电子E总电流总电流载流子载流子空穴空穴 带正电荷带正电荷 顺电场运动顺电场运动 空穴流空穴流本征半导体的导电性取决于外加能量:本征半导体的导电性取决于外加能量:温度变化,导电性变化;光照变化,导电性变化。温度变化,导电性变化;光照变化,导电性变化。导电机制导电机制2020/11/1493.3.杂质半导体
7、杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导体称为半导体称为杂质半导体杂质半导体。(1)(1)N型半导体型半导体 在本征半导体中掺入五价杂质元素,例在本征半导体中掺入五价杂质元素,例如磷,砷等,称为如磷,砷等,称为N型半导体型半导体。2020/11/1410N型半导体型半导体多余电子多余电子磷原子磷原子硅原子硅原子+4+4+4+4+4+4+4+4+5多数载流子多数载流子自由电子自由电子少数载流子少数载流子 空穴空穴+N型半导体施主离子施主离子自由电子自由电子电子空穴对电子空穴对2020/11/1411 在本征半导体中掺入三价杂质元素,如硼、镓等。
8、在本征半导体中掺入三价杂质元素,如硼、镓等。空穴空穴硼原子硼原子硅原子硅原子+4+4+4+4+4+4+3+4+4多数载流子多数载流子 空穴空穴少数载流子少数载流子自由电子自由电子P型半导体受主离子受主离子空穴空穴电子空穴对电子空穴对(2)(2)P型半导体型半导体2020/11/1412杂质半导体的示意图杂质半导体的示意图+N型半导体多子多子电子电子少子少子空穴空穴P型半导体多子多子空穴空穴少子少子电子电子少子浓度少子浓度本征激发产生,与温度有关本征激发产生,与温度有关多子浓度多子浓度掺杂产生与,温度无关掺杂产生与,温度无关2020/11/1413内电场E因多子浓度差因多子浓度差形成内电场形成内
9、电场多子的扩散多子的扩散 空间电荷区空间电荷区 阻止多子扩散,促使少子漂移。阻止多子扩散,促使少子漂移。PNPN结合结合+P型半导体+N型半导体+空间电荷区空间电荷区多子扩散电流多子扩散电流少子漂移电流少子漂移电流耗尽层耗尽层1.2.1 1.2.1 PN结结 1.PN结的形成结的形成 2020/11/1414 动画演示少子漂移少子漂移补充耗尽层失去的多子,耗尽层窄,补充耗尽层失去的多子,耗尽层窄,E多子扩散多子扩散 又失去多子,耗尽层宽,又失去多子,耗尽层宽,EP型半导体+N型半导体+内电场E多子扩散电流多子扩散电流少子漂移电流少子漂移电流耗尽层耗尽层动态平衡:动态平衡:扩散电流扩散电流 漂移
10、电流漂移电流总电流总电流0势垒势垒 UO硅硅 0.5V锗锗 0.1V2020/11/14152.PN结的单向导电性结的单向导电性(1)加正向电压(正偏)加正向电压(正偏)电源正极接电源正极接P区,负极接区,负极接N区区 外电场的方向与内电场方向相反。外电场的方向与内电场方向相反。外电场削弱内电场外电场削弱内电场 耗尽层变窄耗尽层变窄 扩散运动漂移运动扩散运动漂移运动多子多子扩散形成正向电流扩散形成正向电流I I F F+P型半导体+N型半导体+WER空间电荷区内电场E正向电流正向电流 动画演示2020/11/1416(2)加反向电压加反向电压电源正极接电源正极接N区,负极接区,负极接P区区 外
11、电场的方向与内电场方向相同。外电场的方向与内电场方向相同。外电场加强内电场外电场加强内电场 耗尽层变宽耗尽层变宽 漂移运动扩散运动漂移运动扩散运动少子漂移形成反向电流少子漂移形成反向电流I I R R+内电场+E+EW+空 间 电 荷 区+R+IRPN 在一定的温度下,由本征激在一定的温度下,由本征激发产生的少子浓度是一定的,发产生的少子浓度是一定的,故故IR基本上与外加反压的大小基本上与外加反压的大小无关无关,所以称为所以称为反向饱和电流反向饱和电流。但。但IR与温度有关。与温度有关。动画演示2020/11/1417 PN结加正向电压时,具有较大的正向结加正向电压时,具有较大的正向扩散电流,
12、呈现低电阻,扩散电流,呈现低电阻,PN结导通;结导通;PN结加反向电压时,具有很小的反向结加反向电压时,具有很小的反向漂移电流,呈现高电阻,漂移电流,呈现高电阻,PN结截止。结截止。由此可以得出结论:由此可以得出结论:PN结具有单向导结具有单向导电性。电性。动画演示2020/11/14181.2 1.2 半导体二极管半导体二极管 二极管二极管=PN结结+管壳管壳+引线引线NP1.结构结构符号符号阳极阳极+阴极阴极-1.2.1 基本结构、种类与符号基本结构、种类与符号2020/11/1419 2.二极管按结构分三大类:按结构分三大类:(1)点接触型二极管点接触型二极管 PN结面积小,结电容小,结
13、面积小,结电容小,用于检波和变频等高频电路。用于检波和变频等高频电路。N型 锗正 极 引 线负 极 引 线外 壳金 属 触 丝2020/11/1420(3)平面型二极管平面型二极管 用于集成电路制造工艺中。用于集成电路制造工艺中。PN 结面积可大可小,用结面积可大可小,用于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。(2)面接触型二极管面接触型二极管 PN结面积大,用结面积大,用于工频大电流整流电路。于工频大电流整流电路。SiO2正 极 引 线负 极 引 线N型 硅P型 硅负 极 引 线正 极 引 线N型 硅P型 硅铝 合 金 小 球底 座2020/11/1421半导体二极管的型号半导体二极
14、管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例如下:国家标准对半导体器件型号的命名举例如下:2AP9用数字代表同类器件的不同规格。用数字代表同类器件的不同规格。代表器件的类型,代表器件的类型,P为普通管,为普通管,Z为整流管,为整流管,K为开关管。为开关管。代表器件的材料,代表器件的材料,A为为N型型Ge,B为为P型型Ge,C为为N型型Si,D为为P型型Si。2代表二极管,代表二极管,3代表三极管。代表三极管。2020/11/14222020/11/1423.2.2 VA特性曲线特性曲线 硅:硅:0.5 V 锗:锗:0.1 V(1)正向特性正向特性导通压降导通压降反向饱和电流反向饱和电流(2)反向
15、特性反向特性死区死区电压电压iu0击穿电压击穿电压UBR实验曲线实验曲线uEiVmAuEiVuA锗锗 硅:硅:0.7 V 锗:锗:0.3V2020/11/1424(1)正向特性:正向特性:对应于图对应于图1-12曲线的第段,为二极管伏特性的正向特曲线的第段,为二极管伏特性的正向特性部分。这时加在二极管两端的电压不大,从数值上看,只性部分。这时加在二极管两端的电压不大,从数值上看,只有零点几伏,但此时流过二极管的电流却较大,即此时二极有零点几伏,但此时流过二极管的电流却较大,即此时二极管呈现的正向电阻较小。一般硅管正向导通压降约为管呈现的正向电阻较小。一般硅管正向导通压降约为0.60.7V,锗管
16、约为锗管约为0.20.3V。硅管的死区电压约为硅管的死区电压约为0.5V,锗管的死区电压约为,锗管的死区电压约为0.1V。(2)反向特性:反向特性:对应于对应于图图1-12曲线的第曲线的第段,是当二极管加反向电压的段,是当二极管加反向电压的情况。当外加反向电压时,由于少数载流子的漂移,可以形情况。当外加反向电压时,由于少数载流子的漂移,可以形成反向饱和电流,又由于少子的数目少,因此反向电流很小,成反向饱和电流,又由于少子的数目少,因此反向电流很小,用用IS表示。表示。2020/11/1425(3)反向击穿特性:反向击穿特性:对应于特性曲线的第对应于特性曲线的第段。当作用在二极管的反向电压段。当
17、作用在二极管的反向电压高达某一数值后,反向电流会剧增,而使二极管失去单向导高达某一数值后,反向电流会剧增,而使二极管失去单向导电性,这种现象称为击穿,所对应的电压称为击穿电压。电性,这种现象称为击穿,所对应的电压称为击穿电压。二极管的反向击穿,亦即二极管的反向击穿,亦即PN结的反向击穿,可分为热结的反向击穿,可分为热击穿与电击穿两种击穿与电击穿两种。TDS(e1)UUII 理想二极管的电流与端电压之间有如下关系理想二极管的电流与端电压之间有如下关系为温度电压当量,在室温为温度电压当量,在室温T=300K时,时,(1-1)动画演示2020/11/14261.2.3主要参数主要参数 最大整流电流最
展开阅读全文