第3章半导体基础.ppt

* * 1. 伏安特性 伏安特性基本形状同PN结伏安特性一样。 二、 二极管的特性和参数 * * 2. 二极管参数 (1)最大整流电流IF：二极管长期使用时允许通过的最大正向平均电流。 (2) 反向击穿电压VBR：指二极管反向击穿时的电压值。管子所允许加的最高反向工作电压通常取击穿电压的一半。 (3)反向电流IR：指二极管未击穿时的反向电流值。其值愈小，管子的单向导电性愈好，此值与温度有关。 (4)最高工作频率fM ：主要取决于结电容(CB+CD)的大小。使用时，如果信号频率超过fM ，二极管的单向导电性变坏，甚至不复存在。 * * 三、 二极管电路及其分析方法 分析方法一般有两种： 图解法、 模型法（等效电路法） * * 1. 图解分析法： 一般步骤为： a.把电路分为两部分 ：A（包含电源、电阻等线性元件的线性部分）、 B （二极管的非线性部分）。 b.分别画出非线性部分（二极管）的伏安特性和线性部分的电压与电流关系（直线VD=V - IR ） * * c.由两条特性的交点得出二极管两端的电压VD和流过二极管的电流ID，如图所示。 (V,0) I D O V BR I S R V (0, ) I V D V * * 2. 模型分析法： (1)大信号模型 理想模型 恒压降模型 折线模型 * * (2) 小信号模型 从二极管伏安特性上看出，二极管导通后，其电压变化量与电流变化量之比近似于常数： 此时的二极管相当于一个动态电阻，其阻值是正向特性曲线在工作点上的斜率的倒数，如图所示： * * 1、整流电路 2、限幅保护 3、电子开关 四、 二极管基本应用 * * 例1： 电路波形： * * 例2： 电路波形 |Vi |0.7V时，D1、D2截止，所以Vo=Vi |Vi |0.7V时，D1、D2中有一个导通，∣Vo∣=0.7V * * 例3. a.全波整流电路： 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。 * * 输出波形： * * 3.1 半导体的基本知识 3.2 PN结的形成及特性 3.3 半导体二极管 3.4 二极管基本电路及其分析方法 3.5 特殊二极管 * * 3.1 半导体基础知识 半导体的概念：4价元素 本征半导体:纯净半导体 杂质半导体：P型，N型 * * 1. 导体：容易导电的物体。如：铁、铜等 2. 绝缘体：几乎不导电的物体。如：橡胶等 3. 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间 的物体。在一定条件下可导电。 低电阻率Low resistivity =导体“conductor” 高电阻率High resistivity = 绝缘体“insulator” 中等电阻率Intermediate resistivity 　　　　　= 半导体 “semiconductor” 一、 半导体的概念 * * 半导体特点如下： 1) 在外界能源的作用下，导电性能显著变 化。光敏元件、热敏元件属于此类。 2) 在纯净半导体内掺入杂质，导电性能显 著增加。二极管、三极管属于此类。 * * 二、本征半导体 概念： 几乎不含任何杂质的半导体。 制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到 99.9999999% ?? 物理结构上呈单晶体形态 ?? 电子技术中用得最多的是硅(14号元素)和锗（32号元素） * * 2. 共价键 半导体材料都使用晶体。（以硅为例） 本征硅晶体中各原子之间靠得很近，使原分属于各原子的价电子同时受到相邻原子的吸引，形成共价键。如图所示： * * 3. 电子与空穴 本征半导体中的束缚电子并不象绝缘体中的电子被束缚的那样紧，在一定的能量（如温度、磁场等）激发下，会使一些价电子获得足够的能量挣脱束缚成为自由电子，在共价键中就留下了一个空位—空穴。 电子与空穴成对出现。空穴的出现是半导体与导体的重要区别。 * * 三、杂质半导体 电子半导体（N型） 空穴半导体（P型） * * 1. N型半导体 在4价元素 晶体中掺入少量5价元素，如磷、锑等，则晶体点阵中某些位置上的硅原子被磷原子代替，磷原子的5个价电子中的4个与硅原子组成共价键，多余的一个电子 由于只受磷原子核的束缚，只需要较小的能量 就能挣脱束缚成为自由电子。 * * 磷原子由于失去了一个电子而成为一个带单位正电荷的正离子。由于晶体作用，