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* 1.1 半导体的基本知识 1.2 半导体二极管 内容简介 习题解答 半导体器件是现代电子电路的重要组成部分。本章简要地介绍半导体的基础知识,讨论半导体的核心环节—PN结,阐述了半导体二极管的工作原理、特性曲线和主要参数以及二极管基本电路和分析方法。 内容简介 1. 半导体材料 根据物体导电能力(电阻率)的不同,来划分导体、绝缘体和半导体。 导 体:ρ10-4Ω·cm 绝缘体:ρ109Ω·cm 半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间。 2. 半导体的材料 典型的半导体元素有硅Si和锗Ge . 3.本征半导体 化学成分纯净、结构完整的半导体。 4.杂质半导体 杂质半导体:在本征半导体中参入微量的杂质形成的半导体。根据参杂元素的性质,杂质半导体分为P型(空穴型)半导体和N型(电子型)半导体。由于参杂的影响,会使半导体的导电性能发生显著的改变。 :在本征半导体中参入微量三价元素的杂质形成的半导体,常用的三价元素的杂质有硼、铟等。 P型半导体 :在本征半导体中参入微量五价元素的杂质形成的半导体,常用的三价元素的杂质有磷、砷和锑等。 N型半导体 在N型半导体中,自由电子为多数载流子,而空穴为少数载流子。 :既然P型半导体的多数载流子是空穴,少数载流子是自由电子,所以,P型半导体带正电。此说法正确吗? 思考题 二.PN结的单向导电性 正偏与反偏:当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位,称为加正向电压,简称正偏;反之称为加反向电压,简称反偏。 一.PN结的形成 本征半导体在两侧通过扩散不同的杂质,分别形成P型半导体和N型半导体。将在P型半导体和N型半导体的结合面上形成的.(见图 下一页) 5. PN结 五、PN结及其单向导电性 1、PN结 把P型半导体和N型半导体用特殊的工艺使其结合在一起,就会在交界处形成一个特殊薄层,该薄层称为“PN结”。 PN结 PN结加正向电压 PN结加正向电压时,呈现低电阻,具有较大的正向扩散电流, PN结导通。其示意图如 图1.1.7所示。 Home 2. PN结加反向电压 PN结加反向电压时,呈现高电阻,具有很小的反向漂移电流,PN结截止。其示意图如 图1.1.8所示。 3. PN结的单向导电性 PN结加正向电压(正偏)时导通;加反向电压(反偏)时截止的特性,称为PN结的单向导电性。 4、PN结的单向导电性 动画 (1)PN结加正向电压,PN结导通。 (2)PN结加反向电压,PN结截止。 PN结加正向电压导通,加反向电压截止, 这就是PN结的“单向导电性” 结论: 2. PN结的正向特性 Home Next Back 死区电压Vth 硅材料为0.5V左右;锗材料为0.2V左右。 导通电压Von 硅材料为0.6~0.7V左右;锗材料为0.2~0.3V左右。 Is=10-8A VT=26mV n =2 死区电压 导通电压 图1.1.9 PN结的正向特性 3. PN结的反向特性 Home Next Back 反向电流: 在一定温度下,少子的浓度一定,当反向电压达到一定值后,反向电流IR 即为反向饱和电流IS,基本保持不变。 反向电流受温度的影响大。 -IS 图1.1.10 PN结的反向特性 锗管 硅管 4. PN结的反向击穿特性 Home Next Back 反向击穿:当反向电压达到一定数值时,反向电流急剧增加的现象称为反向击穿(电击穿)。若不加限流措施,PN结将过热而损坏,此称为热击穿。电击穿是可逆的,而热击穿是不可逆的,应该避免。 图1.1.11 PN结的反向击穿特性 VBR Home Next 1.半导体二极管的结构 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。 一. 点接触型二极管 PN结面积小,结电容小,用于检波和变频等高频电路。 (a)点接触型 图1.2.1 二极管的结构示意图 Home Next 二. 面接触型二极管 PN结面积大,用于工频大电流整流电路。 (b)面接触型 图1.2.1 二极管的结构示意图 Back Home Next 三. 平面型二极管 往往用于集成电路制造艺中。PN 结面积可大可小,用于高频整流和开关电路中。 (c)平面型 图1.2.1 二极管的结构示意图 阴极 引线 阳极 引线 P N P 型支持衬底 Back Home Next 四. 二极管的图形符号 Back 图1.2.2 二
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