[工學(xué)]第1章 常用半導(dǎo)體器件修改-文庫(kù)吧
2025-02-07 00:48 本頁(yè)面
【正文】 ? 內(nèi)電場(chǎng)阻止多子擴(kuò)散 最后 ,多子的 擴(kuò)散 和少子的 漂移運(yùn)動(dòng)相等時(shí) ,達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡 。 多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) ? 由 雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū) ? 對(duì)于 P型半導(dǎo)體和 N型半導(dǎo)體結(jié)合面，離子薄層形成的空間電荷區(qū)稱為 PN結(jié) 。 在空間電荷區(qū)，由于缺少多子，所以也稱 耗盡層 。 在空間電荷區(qū)， 由于存在接觸電位 Uho， 所以 又 稱 勢(shì)壘區(qū)。 PN結(jié)的單向?qū)щ娦? 當(dāng)外加電壓使 PN結(jié)中 P區(qū)的電位高于 N區(qū)的電位，稱為加 正向電壓 ，簡(jiǎn)稱 正偏 ；反之 稱為加 反向電壓 ， 簡(jiǎn)稱 反偏 。 PN結(jié)加正向電壓 PN結(jié)加反向電壓 PN結(jié)加正向電壓時(shí)導(dǎo)通 PN結(jié)加正向電壓導(dǎo)通： 耗盡層變窄，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加劇， 由于外電源的作用，形成擴(kuò)散電 流， PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。 PN結(jié)加反向電壓 時(shí)截止 PN結(jié)加反向電壓截止： 耗盡層變寬，阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)， 有利于漂移運(yùn)動(dòng)，形成漂移電 流。由于電流很小，故可近似 認(rèn)為其截止。 (1) PN結(jié)正偏時(shí) 低電阻 大的正向擴(kuò)散電流 伏安特性 (2) PN結(jié)反偏時(shí) 伏安特性 高電阻 很 小的反向漂移電流 在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無(wú)關(guān)，這個(gè)電流也稱為 反向飽和電流 。 i D / mA1 . 00. 5– 0. 5– 1 . 0 0. 50 1 . 0 ? D /VPN結(jié)正偏的伏安特性 i D / mA1 . 00. 5– 0. 5– 1 . 0 0. 50 1 . 0 ? D /VPN結(jié)反偏的伏安特性 i D = – I S–– PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流； PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流。 由此可以得出結(jié)論： PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴? 式中 Is ? 飽和電流 。 VT = kT/q ?等效電壓 k ? 波爾茲曼常數(shù)； T=300K（室溫）時(shí) VT= 26mV PN結(jié)電流方程 由半導(dǎo)體物理可推出 ： )()( TSS 11 ????VukTqu eIeIi? 當(dāng)加反向電壓時(shí)： ? 當(dāng)加正向電壓時(shí)： (uVT) TS VueIi ?SIi ??(u VT) 此表達(dá)式需記憶 ? 勢(shì)壘電容 Cb 由空間電荷區(qū)的離子薄層形成的。當(dāng)外加電壓使 PN結(jié)上壓降發(fā)生變化時(shí)，離子薄層的厚度也相應(yīng)地隨之改變，這相當(dāng) PN結(jié)中存儲(chǔ)的電荷量 也隨之變化，猶如電容的充放電。 PN結(jié)電容效應(yīng) nBTbUuCdudQC)1(0???當(dāng) PN結(jié)加反向電壓時(shí)， 明顯隨 的變化而變化。 bC u 擴(kuò)散電容是由多子擴(kuò)散后，在 PN結(jié)的另一側(cè)面積累而形成的。因 PN結(jié)正偏時(shí)，由 N區(qū)擴(kuò)散到 P區(qū)的電子，與外電源提供的空穴相復(fù)合，形成正向電流。剛擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子就堆積在 P 區(qū)內(nèi)緊靠 PN結(jié)的附近，形成一定的多子濃度梯度分布曲線。 ? 擴(kuò)散電容 Cd 當(dāng)外加正向電壓 不同時(shí)，擴(kuò)散電流即 外電路電流的大小也 就不同。所以 PN結(jié)兩 側(cè)堆積的多子的濃度 梯度分布也不同，這 就相當(dāng)電容的充放電 過(guò)程。 dbj CCC ??? PN結(jié)電容Cj 勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容均是非線性電容。 PN結(jié)的反向擊穿 反向擊穿 PN結(jié)上反向電壓達(dá)到某一數(shù)值，反向電流激增。 ? 雪崩擊穿 低摻雜時(shí) , PN結(jié)較寬 . 當(dāng)少子漂移通過(guò) PN結(jié)時(shí) ,由于 PN結(jié)反向電壓增高， 少子獲得能量高速運(yùn)動(dòng)，在空間電荷區(qū)與原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生碰撞電離。形成連鎖反應(yīng)，象雪崩一樣 ,使反向電流激增。 擊穿可逆。 摻雜濃度小的 二極管容易發(fā)生 ? 齊納擊穿 當(dāng)反向電壓較大時(shí)，強(qiáng)電場(chǎng)直接從共價(jià)鍵中將電子拉出來(lái)，形成大量載流子 ,使反向電流激增 。 擊穿可逆。 摻雜濃度大的 二極管容易發(fā)生 不可逆擊穿 — 熱擊穿 PN結(jié)的電流或電壓較大，使 PN結(jié)耗散功率超過(guò)極限值，使結(jié)溫升高，導(dǎo)致 PN結(jié)過(guò)熱而燒毀。 P18 思考一下 半導(dǎo)體二極管 本節(jié)需掌握、理解的重點(diǎn) 二極管的伏安特性 二極管的等效電路 (重點(diǎn)理解為什么要等效， 其次就是怎樣等效） 穩(wěn)壓二極管的伏安特性 二極管按結(jié)構(gòu)分有 點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型 三大類。 (1) 點(diǎn)接觸型 結(jié)構(gòu)示意圖 1 (2) 面接觸型 (3) 平面型 (4) 代表符號(hào) 特點(diǎn) 1 結(jié)構(gòu)示意圖 2 特點(diǎn) 2 結(jié)構(gòu)示意圖 3 特點(diǎn) 3 PN結(jié)面積小，結(jié)電容小 用于檢波和變頻等高頻電路 用于低頻大電流整流電路 PN結(jié)面積大 陰極引線陽(yáng)極引線PNP 型支持襯底用于高頻整流和開(kāi)關(guān)電路 PN 結(jié)面積可大可小 往往用于集成電路制造藝中 ( d ) 代表符號(hào) N 陰極 陽(yáng)極 P 代表符號(hào) 半導(dǎo)體二極管圖片 1 2 3 . 二極管的伏安特性 二極管的伏安特性曲線可用下式表示 )1( / ?? TD UuD eIi S 0?D/ V0 .2 0 . 4 0 . 6 0 .8? 10? 20? 3 0? 4 05101 520? 10? 20? 3 0? 40iD/? AiD/ mA死區(qū)VthVBR硅二極管 2CP10的 VI 特性 0?D/ V0 .2 0 . 4 0 . 6? 2 0? 4 0? 605101 520? 10? 20? 3 0? 40iD/? AiD/ mA②①③VthVBR鍺二極管 2AP15的 VI 特性 +i Dv DR1. 正向起始部分存在一個(gè)死區(qū)或門坎，稱為開(kāi)啟電壓。 硅： Uon=。 鍺： Uon= 2. 加反向電壓時(shí)，反向電流很小 即 Is硅 (nA)Is鍺 (?A) 硅管比鍺管穩(wěn)定 3. 當(dāng)反壓增大 UBR時(shí)再增加，反向激增，發(fā)生反向擊穿， UBR稱為反向擊穿電壓。 正向特性 反向特性 反向擊穿特性 數(shù)據(jù)需記憶 二極管的導(dǎo)通電壓 )1( / ?? TD UuD eIi S 0?D/ V0 .2 0 . 4 0 . 6 0 .8? 10? 20? 3 0? 4 05101 520? 10? 20? 3 0? 40iD/? AiD/ mA死區(qū)VthVBR硅二極管 2CP10的 VI 特性 0?D/ V0 .2 0 . 4 0 . 6? 2 0? 4 0? 605101 520? 10? 20? 3 0? 40iD/? AiD/ mA②①③VthVBR鍺二極管 2AP15的 VI 特性 正向特性 反向特性 反向擊穿特性 硅： 。 鍺： 數(shù)據(jù)需記憶 二極管的主要參數(shù) 1. IF — 最大整流電流 (最大正向平均電流 ) 3. URM — 最高反向工作電壓，為 U(BR) / 2 4. IR — 反向電流 (越小 ,單向?qū)щ娦栽胶?)
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