電子技術(shù)---第1章半導(dǎo)體二極管及應(yīng)用電路(編輯修改稿)
2025-04-18 03:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 PN結(jié)的電容效應(yīng) PN結(jié)具有一定的電容效應(yīng)，它由兩方面的因素決定。 一是勢壘電容 CT ,二是擴(kuò)散電容 CD 1. 勢壘電容 CT 勢壘電容是由空間電荷區(qū)的離子薄層形成的。 勢壘電容示意圖 第 1章 半導(dǎo)體二極管及應(yīng)用電路 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)散過來的電子就堆積在 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。 CD 反之，由 P區(qū)擴(kuò)散到 N區(qū)的空穴，在 N區(qū)內(nèi)也形 成類似的濃度梯度分布曲線。 電氣與電子工程學(xué)院 第 1章 半導(dǎo)體二極管及應(yīng)用電路 擴(kuò)散電容示意圖 當(dāng)外加正向電壓不同，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)電容的充放電過程。勢壘電容和擴(kuò)散電容均是非線性電容。 第 1章 半導(dǎo)體二極管及應(yīng)用電路 勢壘、擴(kuò)散電容都與結(jié)面積 S成正比 點(diǎn)接觸二極管的結(jié)面積很小， CT、 CD都很小，只有～幾 pF。 面結(jié)合型二極管中的整流管，因結(jié)面積大， CT、 CD約在幾 pF～ 200pF。 在等效電路中， CT和 CD是并聯(lián)的，總的結(jié)電容為兩者之和，即 C=CT+CD。 當(dāng) PN結(jié)正偏時(shí)，擴(kuò)散電容起主要 作用， C≈CD， 當(dāng) PN結(jié)反偏時(shí)，勢壘電容起主要作用， C≈CT。 電氣與電子工程學(xué)院 第 1章 半導(dǎo)體二極管及應(yīng)用電路 二極管 二極管的基本結(jié)構(gòu) 二極管的伏安特性 二極管的參數(shù)、型號(hào)及選擇 二極管的分析方法 二極管的應(yīng)用 電氣與電子工程學(xué)院 第 1章 半導(dǎo)體二極管及應(yīng)用電路 二極管的基本結(jié)構(gòu) 在 PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。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)接觸型二極管 PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。 (a)點(diǎn)接觸型 二極管的結(jié)構(gòu)示意圖 電氣與電子工程學(xué)院 第 1章 半導(dǎo)體二極管及應(yīng)用電路 (3)平面型二極管 往往用于集成電路制造工藝中。 PN 結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。 (2)面接觸型二極管 PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。 (b)面接觸型 (c)平面型 陰極引線陽極引線PNP 型支持襯底(4) 二極管的代表符號(hào) ( d ) 代表符號(hào)k 陰極陽極 a電氣與電子工程學(xué)院 第 1章 半導(dǎo)體二極管及應(yīng)用電路 半導(dǎo)體二極管圖片 電氣與電子工程學(xué)院 第 1章 半導(dǎo)體二極管及應(yīng)用電路 電氣與電子工程學(xué)院 第 1章 半導(dǎo)體二極管及應(yīng)用電路 電氣與電子工程學(xué)院 第 1章 半導(dǎo)體二極管及應(yīng)用電路 在二極管的兩端加上電壓 ， 測量流過管子的電流 ，i = f (u )之間的關(guān)系曲線 。 60 40 20 – – 0 –25 –50 i / mA u / V 正向特性 擊穿電壓 U(BR) 反向特性 二極管的伏安特性 導(dǎo)通壓降 : 硅管 鍺管 死區(qū)電壓 : 硅管 鍺管 電氣與電子工程學(xué)院 第 1章 半導(dǎo)體二極管及應(yīng)用電路 硅二極管和鍺二極管的伏安特性曲線 硅管特性曲線 電氣與電子工程學(xué)院 第 1章 半導(dǎo)體二極管及應(yīng)用電路 1. 正向特性 當(dāng)正向電壓比較小時(shí) ， 正向電流很小 ， 幾乎為零 。 相應(yīng)的電壓叫 死區(qū)電壓 。 范圍稱 死區(qū) 。 死區(qū)電壓 與材料和溫度有關(guān) ， 硅管約 V 左右 ， 鍺管約 V 左右 。 正向特性 死區(qū)電壓 60 40 20 0 I / mA U / V 當(dāng)正向電壓超過死區(qū)電壓后 ，隨著電壓的升高 ， 正向電流迅速增大 。 第 1章 半導(dǎo)體二極管及應(yīng)用電路 2. 反向特性 – – 0 –25 –50 I / mA U / V 反向特性 當(dāng)電壓超過零點(diǎn)幾伏后 ，反向電流不隨電壓增加而增大 ，即飽和 ,稱反向飽和電流 二極管加反向電壓 ， 反向電流很?。? 如果反向電壓繼續(xù)升高 ， 大到一定數(shù)值時(shí) ， 反向電流會(huì)突然增大； 反向飽和電流 這種現(xiàn)象稱 擊穿 ， 對(duì)應(yīng)電壓叫 反向擊穿電壓 。 擊穿電壓 U(BR) 電氣與電子工程學(xué)院 第 1章 半導(dǎo)體二極管及應(yīng)用電路 雪崩擊穿： 雪崩擊穿和齊納擊穿 形成電子空穴對(duì)（碰撞電離） 通過 PN結(jié)的少子獲得能量大 與晶體中原子碰撞使共價(jià)鍵的束縛 電荷掙脫共價(jià)鍵 PN結(jié)反向高場強(qiáng) 載流子倍增效應(yīng) 電氣與電子工程學(xué)院 第 1章 半導(dǎo)體二極管及應(yīng)用電路 齊納擊穿 ： 形成電子空穴對(duì) 直接將 PN結(jié)中的束縛電荷從共價(jià)鍵中拉出來 PN結(jié)電場很大 很大反向電流 齊納擊穿需要很高的場強(qiáng) ：2 105 V/cm 只有雜質(zhì)濃度高， PN結(jié)窄時(shí)才能達(dá)到此條件
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