《極管和極管》PPT課件

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1、第14章半導(dǎo)體二極管和三極管14.2PN結(jié)14.3半導(dǎo)體二極管14.4穩(wěn)壓管14.5半導(dǎo)體三極管14.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性14.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，金屬一般都是導(dǎo)體。有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為半導(dǎo)體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點(diǎn)。比如：熱敏性、光敏性、摻雜性。當(dāng)受外界熱和光的作用時(shí)，它的導(dǎo)電能力明顯變化。往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會使它的導(dǎo)電能力明顯改變。14.1.1本征半導(dǎo)體在硅

2、和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點(diǎn)陣，每個(gè)原子與其相鄰的原子之間形成共價(jià)鍵，共用一對價(jià)電子。完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體，稱為本征半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即自由電子和空穴。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個(gè)重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一大特點(diǎn)。本征半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)硅原子價(jià)電子+4+4+4+4空穴自由電子價(jià)電子掙脫原子核的束縛形成電子空穴對的過程叫激發(fā)?？昭ǖ囊苿?dòng)半導(dǎo)體中的電流:自由電子電流和空穴電流。+4+4+414.1.2P

3、半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體1.N型半導(dǎo)體在硅或鍺的晶體中摻入少量的五價(jià)元素,如磷。磷原子+4正離子自由電子靠自由電子導(dǎo)電的半導(dǎo)體稱N型半導(dǎo)體。自由電子的總數(shù)大于空穴，自由電子為多數(shù)載流子，簡稱多子，空穴為少數(shù)載流子，稱為少子。+5N型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖少數(shù)載流子多數(shù)載流子正離子在N型半導(dǎo)中,電子是多數(shù)載流子,空穴是少數(shù)載流子。+4+4+42.P型半導(dǎo)體在硅或鍺的晶體中摻入少量的三價(jià)元素,如硼。硼原子+4負(fù)離子空穴靠空穴導(dǎo)電的半導(dǎo)體稱P型半導(dǎo)體?？昭ǖ目倲?shù)大于自由電子，空穴為多數(shù)載流子，自由電子為少子。+3P型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖電子是少數(shù)載流子負(fù)離子空穴是多數(shù)載流子雜質(zhì)半導(dǎo)體的示

4、意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++N型半導(dǎo)體P型N型14.2PN結(jié)PN結(jié)內(nèi)電場方向1.PN結(jié)的形成多數(shù)載流子少數(shù)載流子內(nèi)電場阻礙多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，加強(qiáng)少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)。在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴(kuò)散，在它們的交界面處就形成了PN結(jié)。多子擴(kuò)散少子漂移內(nèi)電場方向空間電荷區(qū)P區(qū)N區(qū)在一定的條件下，多子擴(kuò)散與少子漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的寬度基本上穩(wěn)定下來。PN結(jié)的形成內(nèi)電場方向外電場方向RI14.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦?.外加正向電壓P型N

5、型PN結(jié)PN結(jié)變薄，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，形成較大的正向電流I。PN結(jié)所處的狀態(tài)稱為正向?qū)?，其特點(diǎn)：PN結(jié)正向電流大，PN結(jié)電阻小。E內(nèi)電場方向外電場方向RI?02.外加反向電壓P型N型PN結(jié)PN結(jié)變厚，漂移運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)難以進(jìn)行，反向電流很小I。PN結(jié)所處的狀態(tài)稱為反向截止，其特點(diǎn)：PN結(jié)反向電流小，PN結(jié)電阻大。E14.2.3PN結(jié)電容PN結(jié)電容勢壘電容擴(kuò)散電容1.勢壘電容PN結(jié)中空間電荷的數(shù)量隨外加電壓變化所形成的電容稱為勢壘電容，用Cb來表示。勢壘電容不是常數(shù)，與PN結(jié)的面積、空間電荷區(qū)的寬度和外加電壓的大小有關(guān)。載流子在擴(kuò)散過程中積累的電荷量隨外加電壓變化所

6、形成的電容稱為擴(kuò)散電容，用Cd與來示。PN正偏時(shí)，擴(kuò)散電容較大，反偏時(shí)，擴(kuò)散電容可以忽略不計(jì)。2.擴(kuò)散電容1.點(diǎn)接觸型二極管14.3.1基本結(jié)構(gòu)PN結(jié)面積、結(jié)電容小，可通過小電流。用于高頻電路及小電流整流電路。14.3半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管是在一個(gè)PN結(jié)兩側(cè)加上電極引線而做成的+++???PN陽極陰極二極管的符號2.面接觸型二極管PN結(jié)面積、結(jié)電容大，可通過大電流。用于低頻電路及大電流整流電路。正極引線觸絲N型鍺支架外殼負(fù)極引線點(diǎn)接觸型二極管二極管的符號正極負(fù)極正極引線二氧化硅保護(hù)層P型區(qū)負(fù)極引線面接觸型二極管N型硅PN結(jié)PN結(jié)半導(dǎo)體二極管圖片600400200-

7、0.1-0.200.40.8-50-100I/mAU/V正向特性反向擊穿特性硅管的伏安特性14.3.2二極管的伏安特性I/mAU/V0.40.8-40-802460.10.2鍺管的伏安特性正向特性反向特性反向特性死區(qū)電壓死區(qū)電壓硅管鍺管0.50.1正向電壓0.6--0.70.2--0.3反向電流小幾微安大幾百微安受溫度影響小大600400200-0.1-0.200.40.8-50-100I/mAU/V反向擊穿特性二極管的伏安特性正向電壓二極管的近似和理想伏安特性I/mAU/V014.3.3二極管的主要參數(shù)1.最大整流電流IOM2.反向工作峰值電壓URM3.反向峰