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二极管知识学习報告 报告者：胡国光 时间：2012-9-12 一. 半导体的基础知识 ■.半导体材料：硅（Si）锗（Ge）等元素 ■.电阻率：（ρ=RS/L） 1）导体：10（-6）~ 10（-3） 2）半导体：10（-3）~ 10（8） 3）绝缘体：10（8）~ 10（20） ■.空穴的概念： 电子挣脱共价键束缚成为自由电子，共价键留下空位叫空穴。空穴是半导体区别于导体一个重要特点。 ■.杂质半导体分类 P型：掺入少量三价元素杂质（受热激发易产生空穴导电） N型：掺入少量五价元素杂质（受热激发易产生电子导电） 二. PN结形成及特性 图（1） 图（2） ■. PN结形成 P与N区的空穴与电子存在浓度差，根据 扩散原理浓度高处向浓度低处进行扩散。在P 与N区交界区，电子与空穴最易扩散并中和，留下不能移动的带电粒子（N区带正电荷，P区带负电荷），形成图2中空间电荷区称为PN结。 ■. 扩散运动与漂移运动 扩散运动是由P与N区的电子和空穴浓度差引起的，这也形成PN结的原因。空间电荷区的内电场阻止扩散运动。 漂移运动是少数载流子（N区空穴，P区电子）在内电场作用下进行运动。运动方向与扩散运动方向相反。于是它的作用是使PN结变薄。 三. PN结的单向导电性 (1) PN结加正向电压 当外加正向电压，即电源的正负端分别接P型和N型半导体时，外加电场的方向与内建电场E的方向相反，相应的阻挡层宽度减小，这样就打破了扩散运动的和漂移运动的动态平衡，其中扩散运动起主要作用，形成扩散电流。 PN结呈现低阻性。P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压， 简称正偏。 外加反向电压,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。 P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压，简称反偏。 总结： PN结具有单向导电性，若外加电压使电流从P区流到N区， PN结呈低阻性，所以电流大；反之是高阻性，电流不能通过。 （2）PN结加反向电压 四.半导体二极管结构类型及特性 在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大类。它们的结构示意图如图1－10所示。 PN结面积大，用 于工频大电流整流电路。 往往用于集成电路制造工 艺中。PN 结面积可大可小，用 于高频整流和开关电路中。 PN结面积小，结电容小， 用于检波和变频等高频电路。 集成电路中平面型 (1) 正向特性 硅二极管的死区电压Vth=0.5~0.8V左右， 锗二极管的死区电压Vth=0.2~0.3 V左右。 当0＜V＜Vth时，正向电流为零，Vth称死区电压或开启电压。 正向区分为两段： 当V ＞Vth时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。 (2).　半导体二极管的参数 (a) 最大整流电流IF (b) 反向击穿电压VBR 二极管连续工作时，允许流过的最大正向整流电流的平均值。工作时应使平均工作电流小于ＩＦ, 如超过ＩＦ, 二极管将过热而烧毁。此值取决于ＰＮ结的面积、材料和散热情况。 二极管反向电流急剧增加时对应的反向电压值称为反向击穿电压VBR。为安全计，在实际工作时，最大反向工作电压VRM一般只按反向击穿电压VBR的一半计算。 (d) 正向压降VF 在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。硅二极管约0.6～0.8V；锗二极管约0.2～0.3V。 (e) 最高工作频率fＭ ｆＭ的值主要取决于ＰＮ结结电容的大小, 结电容（势垒电容与扩散电容）越大, 则二极管允许的最高工作频率越低。 (c) 反向电流IR 未击穿时反向电流（少数载流子漂移），值愈小，二极管单向导电性愈好。温度升高时，热激发强，反向电流急增。硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微安(?A)级。 (a)整流二极管：多用硅半导体材料制成，有金属封装和塑料封装两种，整流二极管是利用PN结的单向导电性，把交流电变成脉动的直流电，多用在电源电路中。 (b)检波二极管：检波的作用是把调制在高频电磁波上的低频信号检出来，它是利用二极管的非线性，检波二极管要求结电容小，反向电流小