模拟电路 4.1节.pptVIP

PN结加反向电压时，空间电荷区变宽，自建电场增强，多子的扩散电流近似为零。 反向电流很小，它由少数载流子形成，与少子浓度成正比。 少子的值与外加电压无关，因此反向电流的大小与反向电压大小基本无关，故称为反向饱和电流。 温度升高时，少子值迅速增大，所以PN结的反向电流受温度影响很大。 ② PN结外加反向电压 结论： PN结的单向导电性： PN结加正向电压产生大的正向电流， PN结导电。 PN结加反向电压产生很小的反向饱和电流，近似为零， PN结不导电。 ⑵ PN结的伏安特性 定量描绘PN结两端电压和流过结的电流的关系的曲线——PN结的伏安特性。 根据理论分析，PN结的伏安特性方程为 外加电压 流过PN结的电流 电子电荷量 q =1.6×10-19C 反向饱和电流 绝对温度(K) 玻耳兹曼常数 k =1.38×10-23J/K 自然对数的底 ⑵ PN结的伏安特性 令 在常温下，T = 300K， 则 当U大于UT数倍 即正向电流随正向电压的增加以指数规律迅速增大。 ⑵ PN结的伏安特性 外加反向电压时，U为负值，当|U|比UT大几倍时， I≈IS 即加反向电压时，PN结只流过很小的反向饱和电流。 ⑵ PN结的伏安特性 曲线OD段表示PN结正向偏置时的伏安特性，称为正向特性； 曲线OB段表示PN结反向偏置时的伏安特性，称为反向特性。 U（mV） I（mA） 0 图4-5 PN结的理论伏安特性 D T=25℃ B -IS （V） 0.25 50 75 100 (uA) 0.5 1 1.5 2 画出PN结的理论伏安特性曲线。 ⑶ PN结的反向击穿 加大PN结的反向电压到某一值时，反向电流突然剧增，这种现象称为PN结击穿，发生击穿所需的电压称为击穿电压，如图所示。 反向击穿的特点：反向电压增加很小，反向电流却急剧增加。 UBR U（V） I（mA） 0 图4-6 PN结反向击穿 ① 雪崩击穿 由倍增效应引起的击穿。当PN结外加的反向电压增加到一定数值时，空间电荷数目较多，自建电场很强，使流过PN结的少子漂移速度加快，可获得足够大的动能，它们与PN结中的中性原子碰撞时，能把价电子从共价建中碰撞出来，产生新的电子空穴对。 雪崩击穿通常发生在掺杂浓度较低的PN结中。 ② 齐纳击穿 强电场破坏共价健引起的。 齐纳击穿通常发生在掺杂浓度较高的PN结中。 雪崩击穿和齐纳击穿均为电击穿。 ⑷ PN结的电容效应 除了单向导电性之外，PN结还存在电容效应。 ① 势垒电容CB 多子的充放电引起的。是指外加电压的变化导致空间电荷区存储电荷的变化，从而显示出电容效应。几皮法~几百皮法。 ② 扩散电容CD 多子的积累引起的。是指PN结两侧积累的非平衡载流子数量随外加电压改变所产生的电容效应。 ⑷ PN结的电容效应 PN结的电容很小，是针对高频交流小信号而考虑。 PN结反向工作时，势垒电容起主要作用，正向工作时扩散电容起主要作用。PN结的面积增大时，PN结的电容也增大。 第4章 半导体二极管和三极管 内容主要有： 半导体的导电性能 PN结的形成及单向导电性 半导体器件的结构、工作原理、工作特性、参数 半导体器件主要包括： 半导体二极管（包括稳压管） 三极管和场效应管 4.1 PN结 1. 半导体 ⑴ 半导体的物理特性 物质根据其导电性能分为 导体：导电能力良好的物质。 绝缘体：导电能力很差的物质。 半导体：是一种导电能力介于导体和绝缘体之 间的物质，如硅、锗、硒、砷化镓及一些硫化物和氧化物。 ⑴ 半导体的物理特性 半导体的导电能力具有独特的性质。 ①温度升高时，纯净的半导体的导电能力显著增加； ②在纯净半导体材料中加入微量的“杂质”元素，它的电导率就会成千上万倍地增长； ③纯净的半导体受到光照时，导电能力明显提高。 半导体为什么具有以上的导电性质？ ⑵半导体的晶体结构 原子的组成： 带正电的原子核 若干个围绕原子核运动的带负电的电子 且整个原子呈电中性。 半导体器件的材料： 硅（Silicon-Si）：四价元素，硅的原子序数是14，外层有4个电子。 锗（Germanium-Ge）：也是四价元素，锗的原子序数是32，外层也是4个电子。 简化原子结构模型如图4-1(a)的简化形式。 +4 惯性核 价电子 图4-1 (a) 硅和锗的简化原子模型 ⑵半导体的晶体结构 单晶半导体结构特