《常用半导体器件》ppt课件.pptVIP

第1章 常用半导体器件;1.1 二极管 1.2 二极管的应用 1.3 特殊二极管 1.4 二极管的简易测试 ; 1.1 二极管 1.1.1 半导体基本知识 所谓半导体是指导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。半导体具有光敏性（导电能力随光线照射强度的增大而增强）、热敏性（导电能力随温度的升高而增强）、掺杂特性（在纯净半导体中掺入微量的杂质元素，则其导电能力大大增强）。半导体理论证实，在半导体中存在两种能够导电的带电粒子：带负电的自由电子（简称电子）和带正电的空穴。它们在外电场的作用下都有定向移动的效应，运载电荷形成电流，称为载流子，如图1.1所示。;图1.1 半导体的两种载流子; 纯净的不含杂质的半导体称为本征半导体。在本征半导中掺入不同杂质能形成两种杂质半导体，即： N型半导体（又称电子型半导体），其内部自由电子是???数载流子，空穴是少数载流子。如在硅单晶体中掺入微量磷元素，可得到N型硅。 P型半导体（又称空穴型半导体），其内部空穴数量多于自由电子数量，即空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。如在硅单晶体中掺入微量硼元素，可得到P型硅。 ; 如果通过专门技术把P型半导体和N型半导体结合起来，在它们的交界处就会形成一个特殊的薄层，称为PN结。PN结对来自两个方向的电流呈现不同的性质，在外加电压足够大时，电流只能从P区流向N区，反方向是不能导通的，即PN结具有单向导电性。; 1.1.2 二极管简介 半导体二极管，实际上是由一个PN结加上电极引线与外壳制成的。由P区引出的电极称为阳极或正极，由N区引出的电极称为阴极或负极。因PN结具有单向导电性，所以二极管也具有单向导电性。如图1.2所示为二极管的外形、内部结构示意和符号。 ;图1.2 二极管的外形、内部结构示意和符号 ; 二极管按所用半导体材料可分为硅（Si）二极管和锗（Ge）二极管，不同材料的二极管的导电性能存在差异。按用途分类除了普通二极管外，还有稳压二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管等；按内部结构可分为点接触型二极管、面接触型二极管。不同结构的二极管所能通过的电流大小不同，如图1.3所示。;图1.3 二极管的结构; 点接触型二极管是由一根很细的金属丝热压在N型锗晶片上制成的，由于金属触丝与N型半导体的接触面很小，允许通过电流也很小，但结电容小，工作频率高，适合作高频检波器件。面接触型二极管是用合金法制成的，PN结面积较大，允许通过较大电流和具有较大功率容量，结电容较大，适于较低频率下工作，一般用作整流器件。 ; 1.1.3 二极管的电压-电流关系 二极管的电压-电流关系是指二极管两端的电压和其中流过的电流之间的关系，定量描述两者之间关系的曲线称为二极管伏安特性曲线。 图1.4（a）所示是测试二极管正向伏安特性的电路。R为限流电阻，调节电位器RP使二极管两端正向电压从零开始逐渐增大，读出电压表（V）和对应的毫安表（mA）数据，画出正向伏安特性曲线。图1.4（b）所示是测试二极管反向伏安特性的电路。;图1.4 测试二极管伏安特性电路; 图1.5给出了较为典型的硅管伏安特性曲线。 ; 1. 正向特性 二极管阳极接高电位，阴极接低电位，这种连接称为二极管的正向偏置。 死区：由图1.5可见，对某一给定的二极管，当外加的正向电压低于一定值时，其正向电流很小，几乎为零。而当正向电压超过此值时，正向电流增长很快，这个正向电压的定值通常被称为“死区电压”，其大小与材料及环境温度有关。一般来说，硅管的死区电压约为0.5V，锗管的死区电压约为0.1V。; 正向工作区：当二极管正向电压超过死区电压后，正向电流变化很大，而电压的变化极小，硅管的导通电压约为0.6～0.7V，锗管的导通电压约为0.2～0.3V。为了讨论计算的方便，通常认为二极管正向导通后电压固定在某个值，这个值被称为导通电压，以后我们在讨论计算时，统一取硅管的导通电压为0.7V，锗管的导通电压为0.3V。; 2. 反向特性 二极管阳极接低电位，阴极接高电位，这种连接称为二极管的反向偏置。 反向截止区：当外加电压为负时，即加以反向电压，由图1.5可见，反向电流很小，且在某一范围内基本保持不变，称为反向饱和电流。由于半导体的热敏特性，反向饱和电流将随温