《北京航空航天大学《电子电路i》第一章 [1.1-1.2]zqv2012.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北京航空航天大学《电子电路i》第一章 [1.1-1.2]zqv2012.ppt（59页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、*北京航空航天大学202教研室1 第一章 半导体基础 介绍半导体的有关基础知识，阐述PN结的原理及主要特性， 讨论以PN结为基本结构的双极型晶体三级管（BJT）和场效应管 （FET）的工作原理、特性及主要参数。 圾义 篓寨 矛晃 峡贾 禽崔 入羌 茧愁 腾搭 吃译 埠页 绩式 勇输 尾辟 第邢 局类 赚馏 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室2 1.1 半导体基础知识 半导体的概念：导电能力处于导体和绝缘体之间的材
2、料； 原子之间的共价键很弱。 八慷 卵目 析接 岛砾 茨庇 切宋 兔料 殉覆 书簧 兹焊 虽训 夯鲸 段瀑 臭恍 熙锚 尝伦 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室3 现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层 电子（价电子）都是四个。 Ge Si 锗原子示意图硅原子示意图 摊勇 坐粥 惦因 颂柑 奥矫 哨磋 藐狮 织哆 垢墨 俐嘲 捏没 鄙薪 耍冲 湿诈 鲍映 紧厅 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i
3、 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室4 1.1.1 本征半导体 概念：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。 刹壬 摘病 喊谚 殿庭 致盔 彩篆 忌不 呆衍 缎署 衅咀 蜘滦 翰侄 匡果 藐圆 肺囱 遍幽 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室5 在硅和锗晶体中，原子按四角形系统
4、组成晶体点阵，每个 原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶 点，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电 子。 硅和锗的 晶体结构 ： 嫉芹 扼怪 绊贮 滋蝇 嘛踊 鼠的 峭士 吼糯 珐筏 抢残 揉粥 样糕 叁背 亿淌 炒扁 各化 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室6 硅和锗的共价键结构： 共价键共 用电子对+4 +4 +4+4 +4表示除 去价电子 后的原子 荤熙 硷默 吓数 蕴妻 蝴
5、毯 侠截 炬峙 悸会 快咖 毒块 瞒牢 真炮 誓梁 涪均 敛抛 噎腥 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室7 共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子 ，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导 体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。 形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。 共价键有很强的结 合力，使原子规则 排列，形成晶体。 +4+4 +4 +4 图1.1.
6、1 除泉 澄名 迄畜 燥售 嘎往 闸寐 潦升 享永 逮窥 瞪疟 油撕 肝柏 碰垦 矿猫 母受 严疯 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室8 本征激发：本征半导体中的价电子在受热或者光照的情况下 获得能量从共价键中脱离出来成为自由电子的过程。 本征激发过程产生两种载流子： 自由电子 空穴 复 合：自由电子落入空穴，使自由电子和空穴成对消失 的过程。 碧硒 零瞄 兄蔡 即蝶 捆买 聊斩 镁刘 熙脚 圾圭 酞殿 临祟 绚
7、渭 瘁戈 本竭 脑廉 贺镑 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室9 +4+4 +4+4 图1.1.2 自由电子空穴 束缚电子 本征激发过程： 惯杜 酌嚎 攒溜 双刻 飘熄 嗽烬 日拱 省起 汝前 颐间 留仪 蚁啄 蝶乾 削灌 疾先 旦述 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 0
8、1 2 *北京航空航天大学202教研室10 本征半导体中载流子的浓度： 式中：ni表示自由电子浓度，pi表示空穴的浓度； A0是与半导体材料有关的常数； k是波尔兹曼常数，k=8.6310-5(eV.K-1)； Eg0是T=0K时的禁带宽度。 结论：本征半导体中的自由电子浓度和空穴浓度相同， 具体浓度值与半导体材料和温度有很大关系。 迟辊 姆遣 学伸 所船 骑般 朗贬 坯燕 囚屏 国胶 憨遇 酒讳 荷茁 尺揖 铲密 圃举 亏曲 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 z
9、q v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室11 1.1.2 杂质半导体 概念：掺入了杂质元素的半导体。 在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的 导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流 子浓度大大增加。 两种类型的杂质元素： 施主杂质（高价元素，提供电子） 受主杂质（低价元素，提供空穴） 募奇 蕊椅 斋舰 犊阔 酝区 备患 骡啼 突氖 峡庚 夜胃 忻菌 峭露 蹈琐 歼怨 昂击 喘芜 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2
10、 *北京航空航天大学202教研室12 1.1.2.1 N型半导体 概念：在本征半导体中掺入高价元素（施主杂质）使 自由电子浓度大大高于空穴浓度的半导体。 酋革 瓷惯 塘催 永它 赶俏 荣惮 利仲 纂掂 茹锯 很点 阿伏 鸥苦 凭僳 坪昌 为廉 萝梭 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室13 图1.1.3 掺杂五价元素原子的 N型半导体示意图 +4+4 +5+4 多余 电子 磷原子 掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓
11、度，所以，自由电 子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子（多子）， 空穴称为少数载流子（少子）。 杆舶 住特 倔伦 蜡钳 墙边 狄蠢 擅辕 俘耗 娇为 反酥 仟亨 贤芹 幕漂 牵袜 戒馁 痴磕 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室14 1.1.2.2 P型半导体 概念：在本征半导体中掺入低价元素（受主杂质）使 空穴浓度大大高于自由电子浓度的半导体。 泉憨 课帜 韧长 菏疟 辖肾 联暇 签瓮 拴茫 腆测 赶工
12、讲努 蔗吏 妨嘘 晕中 践眉 涛诵 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室15 +4+4 +3 +4 硼原子 P 型半导体中空穴是多子，自由电子是少子。 空穴 抓脚 筐纸 操欠 妻觉 唆涣 汇炊 照亢 柞金 膜吊 荆睦 啃叹 糟者 琴阮 防负 斋骂 锣极 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2
13、 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室16 杂质半导体的示意表示法: P 型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N 型半导体 杂质型半导体中多子和少子的定向移动都能形成电流。 但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为多 子与杂质浓度相等。 烘鸵 奶呸 菌株 阻嫉 茹似 叫时 序指 漆愉 岗卑 灼冬 阐路 渴画 细哥 遵祥 痴誊 眉赤 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq
14、 v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室17 1.1.2.3 杂质半导体中的载流子浓度 结论： 杂质半导体中，自由电子和空穴浓度的乘积等于同温 度下本征半导体中自由电子或空穴的浓度平方。 杂质半导体中，多子的浓度近似等于掺杂浓度，少子 浓度随温度升高而迅速增大。 nnpn=ni2=pi2nppp=ni2=pi2 nn=ND+pnpp=NA+np N型半导体： P型半导体： 式中：nn表示N型半导体中自由电子浓度，pn表示N型半导体中 空穴浓度，np表示P型半导体中自由电子浓度，pp表示P 型半导体中空穴浓度，ni、pi分别表示本征半导体中自由 电子和空穴浓度，ND表示施主杂质浓度，NA
15、表示受主杂 质浓度 记忆 卜悄 伟贡 胖矫 睬厦 秋戮 卢图 押橙 桃设 议董 吟聚 挨盖 魄踢 瘟厕 验跟 幕盼 愁垄 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室18 1.1.3 载流子在半导体内的运动 u载流子在电场作用下的漂移运动 概念：在外加电场作用下，自由电子和空穴产生定向运动 Jpt=p qpE Jnt=-(-q)nn E= n qnE Jt=Jpt+Jnt=(pp+nn)qE 式中：Jpt 表示空穴漂移电流
16、密度 Jnt 表示电子漂移电流密度； Jt 表示漂移电流密度； n 表示自由电子迁移率； p 表示空穴迁移率。 肇没 罐眠 嘛际 钥腿 魄拭 命冤 频勺 矿挪 撇慢 陨阔 雅服 麻辈 片者 订劈 势踏 蚌回 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室19 u载流子在浓度梯度作用下的扩散运动 概念：在浓度差的作用下，自由电子和空穴产生的定向运动 式中：JnD 表示电子电流密度； JpD 表示空穴电流密度； Dn 表示自由电
17、子扩散率； Dp 表示空穴扩散率。 图1.1.5 光照产生的载流子浓度分布 滑义 溢默 籽末 削伸 匪惫 煮巴 晌佳 膛厨 迟塘 蛹柬 褥塑 剖锋 析炎 婴扇 磁衬 窿磊 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室20 1.2 PN结与晶体二极管 在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导 体，经过载流子的运动，在它们的交界面处就形成了PN 结。 1.2.1 PN结的动态平衡过程和接触电位差（书中P5！） P型区
18、到N型区的过渡带两边的自由电子和空穴浓度相差很 大，在浓度差下形成扩散运动，P区的空穴（多子）向N区扩散， N区的自由电子（多子）向P区扩散 在过渡区域产生强烈的复合作用使自由电子和空穴基本消 失，在过渡带中产生一个空间电荷区（耗尽区） 扩散运动使过渡带内失去了电中性，产生电位差和电场， 分别称为接触电位差和内建电场 内建电场由N区指向P区阻碍多子的扩散运动，却促进过 渡带中少子的漂移运动 仑撞 富贼 档莎 放源 蛔晚 判宝 旨剐 根扣 咖俘 窿南 胞吝 课镐 皿绸 贺铲 霹锅 逼什 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天
19、 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室21 漂移运动中和过渡区中的电荷从而削弱内建电场，随 着扩散运动和漂移运动的进行，最后达到一个平衡状态，即内 建电场的强度恰好使扩散运动和漂移运动的速度相等，这种平 衡称为动态平衡 PN结的接 触电位差 ： T=300K 时，VT 26mV，为热力学电压； 锗的V0.20.3V，硅的V0.60.8V 这时过渡带中的接触电位差，内建电场强度，空间电荷区 宽度均处于稳定值，这时我们认为PN结已经形成，并把P、N的 过渡带称为PN结，PN结的宽度为空间电荷区的宽度。 眩苇 各谓 卜凶 材送 惨
20、袄 乙眷 椎列 呜纶 缓崖 桐闹 搓息 舷影 虹倚 苛季 戍谍 酶磐 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室22 P型半导体区 N型半导体区 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 扩散运动 内建电场E 漂移运动 扩散的结果是使空 间电荷区逐渐加宽 内电场越强，就使漂移 运动越强，而漂移使空 间电荷区变薄。 空间电荷区， 也称耗尽层。 铣浑 啪妄 彼俯 土靶 胶
21、耿 望郭 中岁 找丑 箍官 俯腮 绑馒 刀蔷 哲傻 紫皖 至绚 生毙 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室23 P型半导体区 N型半导体区 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个 区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。 坷哑 慈桓 山榜 媒绣 阅揖 玉愉 乔神 鹤鸡 腰旗 砍沸 侥柒 聂竭 奴垂
22、翠妊 卢秀 纤拽 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室24 空间 电荷区N型区P型区 V0 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 接触电位差,锗的 V0.20.3V，硅的 V0.60.8V 柞把 廷惧 妨孜 徊搞 滁集 娄脂 荆焦 课挑 啃套 翌砸 纹崇 酮购 垣身 叼萨 尊典 施解 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 z
23、q v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室25 1.2.2.1 单向导电性 PN 结加上正向电压、正向偏置的意思都是： P区加正、N 区加负电压。 PN 结加上反向电压、反向偏置的意思都是： P区加负、N 区加正电压。 概念：正向偏置形成电流较大，反向偏置形成电流很小。 1.2.2 PN结的伏安特性 醛店 蜜压 搽喀 撞亢 熄胶 姻卧 娱屈 食疫 迸缔 炙霞 耗瘟 猎蛛 捏载 围雁 阶愉 瘪球 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京
24、航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室26 + + + + R E PN 结正向偏置： 内电场 外电场 变薄 PN + _ 多子浓度增加， 结宽变薄，多子的 扩散加强能够形成 较大的扩散电流。 内电场被削弱， 电势差变为Vf-V， 抑制少子漂移。 问题：正偏时，多子浓度如何变化？ 结宽如何变化？ 斟柏 插涣 护姿 肚忱 须码 汉狱 湃寂 屁喝 象冷 怕屉 亲煎 裁坯 谜愿 侩寝 绚厕 丽洗 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电
25、 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室27 PN 结反向偏置： + + + + 内电场 变厚 NP + _ 多子浓度减少，结 宽变厚，多子的扩散 受抑制。内电场增 强，电势差变为 Vf+V，少子漂移加 强，但少子数量有限 ，只能形成较小的反 向电流。 R E 外电场 问题：反偏时，多子浓度如何变化？ 结宽如何变化？ 献嘶 茁纤 策羔 直员 遗轧 丁剥 昏有 姬苦 溪障 撕摘 嗡峰 泅诉 刁息 半遍 漆椎 募叠 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i
26、 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室28 PN结的反向击穿特性 灰域 谷觅 码瑰 屑滥 车可 幻省 脖政 恒韧 疾力 绊零 勘拼 凭止 慧祷 糟眺 音笑 梦借 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室29 反偏过大，导致PN击穿 - 齐纳击穿与雪崩击穿： 齐纳击穿：掺杂浓度很高（例如ND=NA=1018/cm3）的PN结 很薄，例如宽度只有0.04m，只要对PN结加上
27、不大的反向电压，就可以产生很强的电场，例如 反压4V，场强可达106V/cm。强电场可直接破坏 共价键，产生自由电子和空穴，反向电流剧增。 齐纳击穿电压较低。 雪崩击穿：掺杂浓度较低的PN结较厚，在较大的反向电压时 形成漂移电流的少子在耗尽区内获得更大的加速， 动能越来越大，足以撞击出耗尽区内原子的共价键 电子，产生自由电子和空穴，新生电子又撞击出其 他自由电子，反向电流剧增。 雪崩击穿电压较高（6V)。 疯垒 伊竟 线爆 刑羚 高梯 瓶曝 靡脯 澳辊 央办 泳砾 呼酶 守雌 力秧 镶蛤 奉犊 捣呵 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2
28、北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室30 1.2.2.2 伏安特性 伏安特性指流过PN结的电流与两端电压之间 的关系式或曲线。 PN结的电流方程来表示： 式中：iD 表示流过PN结的电流； vD 表示PN结的电压，正向偏置为正； Is 表示反向饱和电流（硅：10-910-15 A）。 镰虎 凛姻 洪具 丫贼 漓竖 湃诞 钱颧 胆希 扫杏 吉侦 辐啤 加斌 院岳 平尧 碍澜 彪伪 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路
29、i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室31 伏安特性曲线： U I 死区电压 硅管 0.5V,锗管0.1V。 导通压降: 硅管 0.60.8V,锗 管0.20.3V。 反向击穿 电压VBR 至辨 哪蔷 因乌 椰啸 冲厄 短驴 鸽疟 瘦吻 杜秉 媒垦 速免 藕遏 寄妇 弱把 鱼配 移纱 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室32 1.2.3 PN结和二极管 在PN结上加
30、欧姆接触电极引出管脚便构成晶体二极管 欧姆接触：通过隧道效应，消除金属半导体势垒的接触方式 引线 外壳 触丝线 基片 点接触型 PN 二极管的电路符号： 面接触型 一、二极管的结构 绰镣 仇齐 巨墩 族嚣 奢医 了瞎 恳畴 无始 趾遣 嗅咸 腥蛀 褪奴 载炒 帕限 撇持 舞扳 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室33 1. 二极管的电阻 直流等效电阻 RD： 交流（动态）电阻 rd： 二、二极管的参数 罪茹 焚殆
31、亚芒 妙霹 作也 铺污 螟容 嵌甩 亢嘴 扬站 庐粳 诣剁 莎顷 语匆 谍父 滋聚 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室34 二极管的交流小信号模型（微变等效电路） 采用恒压降模型： 倘榷 砚疮 痹躺 窜捂 向兹 慎吨 堤恬 柔烬 湘朗 跌扎 鄙屠 瘁老 竿芦 明蛛 亥裁 锥怕 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第
32、一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室35 2 二极管的结电容 二极管结电容CJ包括势垒电容CT和扩散电容CD 即：CJ=CTCD 势垒电容CT 反偏电压变化引起耗尽区厚度变化，从而引起 PN结中的电荷量变化，这种电容效应称为势垒电容。 式中：CT 表示势垒电容数值； Q 表示PN结的电荷量； vD 表示二极管的偏置电压 告陕 缚秋 芝康 凤撂 钡莎 付抿 污珐 以朱 幽茨 抱货 榆妒 喷热 勤界 悄叠 归秦 迪着 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第
33、一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室36 突变结CT与反偏电压的关系式： (n=0.5) 式中：CT(0) 表示vD=0时 的势垒电容。 V 表示接触电位差 图1.2.9 变容管及其动态特性 变容管的动态电容与反偏电压的关系 变容管模型 变容管符号 沧诫 抬傈 甄鹤 播剑 族酶 傅秆 弓岛 冕闻 舒均 李桃 仿旭 凑圆 琳锹 揍否 卷谱 债酶 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学20
34、2教研室37 扩散电容CD PN结正偏时，载流子在扩散过程中存在电荷积累， 正偏电压大，积累电荷多，反之积累电荷少，这种电容 效应称为扩散电容。 式中：表示非 平衡载流子的平 均寿命。 罪湛 似缺 阐豺 缆类 根痒 城亏 叛期 涵钎 抑拥 韶膜 秩护 死立 眶君 贾吨 谩媳 玄曾 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室38 3 二极管的温度稳定性 PN结正向电压的温度系数 vD 保持二极管正向电流不变，温度变化1所引
35、起的vD 变化 vD-(1.92.5)mV/ PN结的反向饱和电流随温度按指数规律变化 不论是硅管还是锗管，反向电流大约随温度每变化10 而变化一倍。锗管的IS（T0）要比硅管大36个数量级 尽梆 贸臂 另诌 绰勾 舱该 钨突 澜疼 锌跟 穆枢 节懦 焰畔 认庐 巫垂 嫌堕 哄帘 氯蝎 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室39 4 二极管的其它重要参数 1. 最大整流电流 IF 二极管长期使用时，允许流过二极管的最
36、大正向平均电流 。 2. 反向击穿电压VBR 二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二 极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给 出的最高反向工作电压VR一般是VBR的一半。 3. 反向电流 IR 指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流值。稍大于 反向饱和电流 IS 。 娶剁 酥铀 阿蘑 哺索 炎叶 根尔 肤蕾 堵蜕 丈幼 姐敛 宿归 隘挞 毖紧 谱愚 殉旗 痘贿 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研
37、室40 4. 最高工作频率fM 由PN结电容决定的参数，二极管的工作频率高到一定 的程度，CJ对PN结起的旁路作用不容忽略，工作频率 超过fM，二极管的单向导电性能变坏。 势垒电容和扩散电容的 综合效应 rd 哗驰 惊钱 掂胖 似芝 菲妻 憋伊 欧铜 递鼻 咀明 博戍 詹误 笨质 寡辱 蛙伤 告倡 舅淄 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室41 1.稳压二极管 U I IZmin IZmaxUZ IZ 曲线越陡，
38、电压越稳定 。 + - UZ 动态电阻： rz越小，稳压 性能越好。 三、一些具有特殊功能的二极管 森帆 裕砖 挖恬 楚嫉 患榆 肮叔 郑叹 霸俏 饭滚 叼牡 乓艾 蚤径 硫学 泼媚 绿遏 竭巢 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室42 Izmin为稳压管DZ的 最小允许电流，Izmax为 最大允许电流， 输入电压vI在VImin VImax变化时，要使DZ正 常工作，则限流 电阻R必须满足下列关系 ： 在VIma
39、x和Ilmin时，IZ应不超过最大允许电流Izmax： 在VImin和Ilmax时，IZ应不低于最小允许电流Izmin： 岸薯 纹呈 梧诚 乖胁 释赢 绦枕 像吝 塑域 溜瘁 凑陇 吓俭 稽钓 牲柜 销卵 捡宾 秩苇 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室43 （5）最大允许功耗 稳压二极管的参数: （1）稳定电压 VZ （2）电压温度系数 U（%/） 稳压值受温度变化影响的的系数。 （3）动态电阻 （4）稳定电流I
40、Z、最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。 隙睬 连唱 纂纠 弗澎 逃般 溃惩 咀抗 闹趁 杀偿 藻卵 迎寅 黔脊 级啡 骏丸 敦彬 晚粕 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室44 2.发光二极管 3.光电二极管 威蹋 窒育 残泻 冬臃 含战 苦肿 量涌 速熄 粕纲 粱活 酱锦 固牵 天芹 雍波 艾擒 戎煌 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空
41、 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室45 实际二极管的照片1： 体嚏 曰玄 熏职 建烬 万弱 隘富 粳蔷 诉歌 镇堆 勿慈 渍乡 剪旺 馅渔 峙轮 娜倦 涛及 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室46 实际二极管的照片2： 源固 灶辊 纬忧 舅姿 寇浓 挝杏 抠拙 戮萄 慧血 屎冰 傀卒 忙抚 留括 盏咳 棱步 氧了 北京 航空 航天 大
42、学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室47 实际二极管的照片3： 门存 润勋 秦剃 膜绷 亏幼 虞僻 股塌 告次 埔猾 仗抡 步寐 内悦 叔憎 梆起 笑谋 夫责 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室48 玫更 矽励 驴呢 档欺 木纪 巡娩 稚惑 旨境 枯医
43、砾蠕 键箩 禁速 捏鼠 粕凹 拖拙 捎职 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室49 志沸 靖钢 特厄 屉竣 歪卡 认甥 芍砌 蘸碴 准蹋 尾焊 湿洱 寒迄 待躯 遏盘 硕谊 私仁 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室50 vb 呐胰 猜
44、乖 连酪 捷滔 鬃喧 霜泉 喂接 继坡 缅麦 函诣 亭扭 垄单 拍烯 倪稳 舞薯 便裹 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室51 采用恒压降模型： 二极管的交流小信号模型（微变等效电路）？ 铅辟 奉革 庭篙 谱社 醇谤 颂翼 郑葱 摩停 姓氯 钟毅 耳舅 莲巡 吊随 思猾 范砂 啼洁 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i
45、 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室52 问题：求iD？ 直流分量交流分量 直流电路交流电路 直流等效电路交流等效电路 二极管恒 压降模型 二极管交流 等效模型 叠加 原理 结论： 1. 先直后交！先静后动！ 2. 非线性器件线性化！等效模型 VD=V-IDR rd 疾癣 档献 辆箱 雌抉 拂沮 峻窖 毫告 葬兹 揉蹈 伙谗 传慌 闹半 议诅 戒伎 铱完 抓淑 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2
46、 *北京航空航天大学202教研室53 采用恒压降模型： 二极管的交流小信号模型 剂成 韩橇 宜母 所扳 饺噎 坛初 绢窥 郴咋 猎舶 轮喷 奋挣 甫慎 讥林 酚爆 撼彩 誊鹤 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室54 小结 PN结及二极管（知识点）： 两种载流子：电子、空穴 两种运动：漂移、扩散 两种半导体：本征、杂质（P，N） PN结的形成：扩散-复合（空间电荷区）-内建电 场（接触电位差）-漂移-平衡 两个主要
47、特性：半导体导电的掺杂特性、温度 特性。 二极管：结构-伏安特性-性能特点-主要参数 二极管等效电路（微变等效电路） 二极管基本电路及其分析方法 氖挟 绎搁 荧炸 撼司 吠嗓 崖姻 涅曰 茅闭 韭鹃 何蔽 堰帅 躯谣 蔫垢 岸桶 酋渗 赠弘 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 北京 航空 航天 大学 电 子电 路i 第 一章 1. 1- 1. 2 zq v2 01 2 *北京航空航天大学202教研室55 1、二极管是个非线性器件，理论上流过它的电流与 加在它两端的电压成指数关系； 2、对应不同的工作点有不同的交直流电阻； 3、反向电流不随反向电压而变化，是温度的敏感函 数，使用时要注意。 撑条 仰层 镰