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第一篇 电子器件基础 1.2.1半导体材料与PN结 半导体材料：硅(Si)，锗(Ge)，砷化锗(GaAs) 载流子的运动方式 PN结（PN Junction） 不对称PN结（PN Junction） PN结的单向导电特性 3、PN结伏安特性的理论公式 3、温度对PN结电气特性的影响 1.2.2半导体二极管 **将PN结的P和N端引出并封装后形成的器件Device** 3、二极管基本应用电路分析举例 **二极管伏安特性的简化或简化模型 理想二极管模型 例，应用二极管实现限幅 例，应用二极管实现门电路 4、二极管主要参数 1.1.3特种二极管 1、稳压二极管（利用D击穿区） 2、发光二极管（LED） 3、光电二极管 4、变容二极管 5、肖特基二极管 高 止 止 5 5 低 通 止 0 5 低 止 通 5 0 低 通 通 0 0 VO DB DA VB VA **应用理想二极管模型** （1）最大整流电流IF （2）反向电流IR （3）反向击穿电压VBR （4）结电容Cj或关断时间或最高工作频率fMAX 最大半波整流电流平均值 ***P=VD×IF *** 稳压管的主要参数 （1）稳压电压Vz （2）动态电阻（恒压特性） （3）最大允许功率PZmax (限流) （4）工作电流范围 为什么不应用二极的正向特性实现稳压？ （5）稳定电压的温度系数 例2:设计一个硅稳压管稳压电路，要求输出电压VO=6V，最大负载电流为20mA，设外加输入电压VI为+12V (2)选稳压管2CW14，Vz=6V，最小/最大稳定电流为10mA/33mA (1) 设计电路,其中R是限流电阻 (3) 限流电阻R值估算 ? (4) 校验: 空载时稳压管电流(功耗) ***由磷砷化镓(GaAsP)磷化镓(GaP)等半导体做成的PN结正偏工作时多子大量复合，释放出能量，部分能量会变为光能，使半导体发光*** （1）LED光谱范围窄，光的波长与所用材料有关 （2）伏安特性与一般二极管相似，开启电压可达1.3～2.4V （3）发光亮度与正向电流(毫安级)成正比 （4）具功耗小，易于和IC相匹配，驱动简单，响应时间快(启亮或熄灭仅需几个ns)、寿命长，耐冲击等优点 **光电二极管反偏时反向饱和电流与光照强度成正比** **典型应用：路灯开关** * 集成电子技术基础教程 C J Q * 第二章 半导体器件的工作机理 半导体的导电特性 **导电能力:介于导体和绝缘体之间** **电阻率:10-3-----10-9 Ohm.cm** **PN结是理解半导体器件的基础** 纯净（本征）SI原子晶体结构 载（电）流子：空穴，电子 载流子浓度（室温：三万亿分子一） 载流子浓度与温度关系 *T每升10度，浓度增一倍* 本征激发1 本征激发2 掺5价元素（磷等） 多数载流子（施主原子）：电子 少数载流子子：空穴 N（Negative）型掺杂半导体 *掺杂浓度百万分之一* *多数载流子主要由掺杂浓度决定，热激发可忽略不计* 杂质半导体的电子空穴浓度关系 掺3价元素（硼、砷等） 多数载流子（施主原子）：空穴 少数载流子子：电子 P（Positive）型掺杂半导体 *掺杂浓度百万分之一* *多数载流子主要由掺杂浓度决定，热激发可忽略不计* 杂质半导体的电子空穴浓度关系 扩散运动（截流子浓度不平衡产生） 漂移运动外电场作用引起 将P型半导体和N型半导体“焊接”在一起 （1）多子扩散产生内建电场 **扩散与漂移达到动态平衡** （2）内建电场阻止多子扩散 （3）内建电场促进少子漂移 PN 结 空间电荷层阻挡层 耗尽层 1、 正偏（Forward-Biased） （1）外建电场削弱内电场，空间电荷区变薄 （2）多子扩散增强，少子漂移作用减弱。多子占优 PN结正向特性 （3）正偏时PN结有较强导电能力，相当于一个小电阻（低阻） 2、反偏（Reverse-Biased） （1）外建电场与内电场一致空间，空间电荷区变厚 （2）多子扩散减弱，少子漂移增强。少子占优 （3）少子浓度很低，导电能力弱，PN结反偏时等效大电阻（高阻） （4）少子浓度与与温度密切，反向导电能力随T变化 PN结反向特性 （T=25度时VT=26mv ） **IS常温下的反向电流** 正向电特性特点（V较大时） **正向电流增加十倍，电压才增60mV（近似恒压）** 反向电特性特点 **反向偏置时电流很小，且几乎恒定不变** （1）温度每升10度，IS增一倍 （2）正偏电压具负温度系数 （3）极限温度（SI=150~200度）PN结上述电气特性不再存在 **反偏电流由少子决定，而少子浓度受温度影响较大** **本征激发少子浓度或能超过杂质原子提供的多子浓度** （1）