【线性电路课件】半导体二极管及其基本电路.pptVIP

－ － － － + + + + R E 一、PN 结正向偏置 内电场 外电场 变薄 P N + _ 内电场被削弱，多子的扩散加强能够形成较大的扩散电流。 二、PN 结反向偏置 － － － － + + + + 内电场 外电场 变厚 N P + _ 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。 R E 三、PN 结伏安特性 iD(mA) V(v) T1 T2T1 T2 温度每升高1度，反相饱和电流增加1倍 四、PN 结的击穿 雪崩击穿： 随着反向电压的增大，阻挡层内部的电场增强，阻挡层中载流子的漂移速度相应加快，致使动能加大。当反向电压增大到一定数值时，载流子获得的动能足以把束缚在共价键中的价电子碰撞出来，产生自由电子—空穴对。新产生的载流子在强电场作用下，再去碰撞其它中性原子，又产生新的自由电子－空穴对。如此连锁反应使得阻挡层中载流子的数量急剧增多，因而流过PN结的反向电流也就急剧增大。因增长速度极快，象雪崩一样，所以将这种碰撞电离称为雪崩击穿(Avalanche Multiplieation ) 四、PN 结的击穿 齐纳击穿 当PN结两边的掺杂浓度很高时，阻挡层将变得很薄。在这种阻挡层内，载流子与中性原子相碰撞的机会极小，因而不容易发生碰撞电离。但是，在这种阻挡层内，加上不大的反向电压，就能建立很强的电场(例如加上1V反向电压时，阻挡层内的场强可达2.5X105V／cm)，足以把阻挡层内中性原子的价电子直接从共价键中拉出来，产生自由电子-空穴对，这个过程称为场致激发。场致激发能够产生大量的载流子，使PN结的反向电流剧增，呈现反向击穿现象。这种击穿称为齐纳击穿(Zener Break down) 一般而言，击穿电压在6V以下的属于齐纳击穿，6V以上的主要是雪崩击穿 击穿电压的温度特性 当温度升高时，晶格的热振动加剧，致使载流子运动的平均自由路程缩短。因此，在与原子碰撞前由外加电场获得的能量减小，发生碰撞而电离的可能性也就减小。在这种情况下，必须加大反向电压，才能发生雪崩击穿。因此，雪崩击穿电压随温度升高而增大，具有正的温度系数。 当温度升高时，由于束缚在共价键中的价电子所具有的能量状态增高。因此，在电场作用下，价电子比较容易挣脱共价键的束缚，产生自由电子-空穴对，形成场致激发。可见，齐纳击穿电压随温度升高而降低，具有负的温度系数 1．2．4、PN结的电容特性 一、势垒电容 PN结的阻挡层类似于平板电容器，它在交界面两侧贮存着数值相等；极性相反的离子电荷，其值随外加电压而变化 Q V 0 V cT 0 二、扩散电容 当外加电压变化时，除改变阻挡层内贮存的电荷量外，还同时改变阻挡层外中性区(P区和N区)内贮存的非平衡载流子。例如，外加正向电压增大ΔV时，注人到中性区的非平衡少子浓度相应增大，浓度分布曲线上移，如图所示： P N -xP xn 少子浓度 X 为了维持电中性，中性区内的非平衡多子浓度也相应地增加相同面积的电荷量。这就是说。当外加电压增加ΔV时，P区和N区中各自贮存的空穴和自由电子电荷量相等地增大ΔQ；这种贮存电荷量随外加电压而改变的电容特性等效为PN结上并联了一个电容。鉴于它是由载流子扩散而引起的，所以称为扩散电容 三、PN结电容 由于CT和CD均并接在PN结上，所以PN结的总增量电容CJ为两者之即CJ =CT+CD 外加正向电压时，CD很大，且CDCT，故CJ以扩散电容为主， CJ ≈ CD ，其值自几十pF到几千pF。外加反向电压时， CD趋于零，故CJ以势垒电容为主， CJ ≈ CT ，其值自几pF到几十pF . 四、变容二极管 一个PN结，外加反向电压时，它的反向电流很小，近似 开路，因此是一个主要由势垒电容构成的较理想的电容器件，且其增量电容值随外加反向电压而变化。利用这种特性制作的二极管称为变容二极管，简称变容管( Varactor Diode)，它的电路符号如图。主要参数有变容指数n；电容变化范围；品质因数Q；最大允许反向电压等。 变容管是应用十分广泛的一种半导体器件。例如，谐振回路的电调谐；压控振荡器；频率调制；参量电路等。 一、基本结构 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 P N 二极管的电路符号： § 1. 3 半导体二极管 二、伏安特性 U I 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UBR 三、主要参数 1. 最大整流电流 IOM 二极管长期使用时，允许流过二