【正文】 結(jié)電容、 溫度特性 ? 描述－ PN結(jié)方程、伏安特性曲線。 vO 與 vI 的關(guān)系由 D的狀態(tài) 決定。 DDd ivr???(4) 二極管電路的交流分析 — 小信號(hào) 37 小信號(hào)模型 (4) 二極管電路的交流分析 — 小信號(hào) 二極管工作在正向特性的某一小范圍內(nèi)時(shí)，其正向特性可以等效為 : DDd ivr???微變電阻 根據(jù) 得 Q點(diǎn)處的微變電導(dǎo) )1( /SD D ?? TVveIiQVvTQTeVIdvdir/SDDdD1 ??TQTQVvT VIVieVI T DD/S )1( D ????)mA()mV(26DDd IIVr T ?? 常溫下（ T=300K） 38 VI = 10V， vi = 1Vsin?t 例 3:已知伏安特性 ,求 vD、 iD。 vO 與 vI 的關(guān)系由 D的狀態(tài) 決定。 ID = 31 習(xí)題 試判斷圖題 二極管導(dǎo)通還是截止， 為什么 ? 圖題 (a) 例 2: 習(xí)題 電路如下圖所示， 判斷 D的狀態(tài) 二極管狀態(tài)判斷 D 3k ( a ) ? V ?? V A O 1V + 1V _ 32 二極管電路分析的 講課思路： (1) 二極管電路的分析概述 (a) 圖解分析法 (b) 等效電路 (模型 )分析法 (2) 二極管電路的直流分析 (3) 二極管電路的交流分析 — 大信號(hào) (4) 二極管電路的交流分析 — 小信號(hào) ?分析任務(wù)：求 vD、 iD ? 目的 1: 確定電路功能，即信號(hào) vI傳遞到 vO ，有何變化？ ? 目的 2: 判斷二極管 D是否安全。 （ R=10k?） （ a） VDD=10V 時(shí) （ b） VDD=1V 時(shí) +?? DiDV DD+?? DiDV DDV D+?? DiDV DDrDV thVDD mA 1/DDD ?? RVIV 0D ?V理想模型 mA )( DDDD ??? RVVI恒壓模型 V D ?V折線模型 V th ?V?? k mA DthDDD ????rRVVIV ??? rIVVV 0D ?V理想模型 恒壓模型 V D ?VmA ?? RVImA )( DDDD ??? RVVImA DthDDD ????rRVVI V ??? rIVV折線模型 V th ?V ?? k 30 (2) 二極管電路的直流分析 例 1: 2CP1(硅 ),IF=16mA,VBR=40V。求 VD、 ID。 vO 與 vI 的關(guān)系由 D的狀態(tài) 決定。 ? 原理：多子 擴(kuò)散 和少子 漂移 的 動(dòng)態(tài)平衡 擊穿特性 ? 安全－ 2個(gè)極限參數(shù) 22 二極管模型 半導(dǎo)體二極管 v D / V 0 0 .2 0 . 4 0 . 6 0 .8 ? 10 ? 20 ? 3 0 ? 4 0 5 10 1 5 20 ? 10 ? 20 ? 3 0 ? 40 i D /? A i D / m A V BR V th 圖 硅二極管的伏安特性 對(duì)于非線性器件，分析方法有： 非線性分析方法 （ PN結(jié)方程，比較復(fù)雜） 根據(jù)不同的工作條件和要求，在分析精度允許的條件下，采用不同的模型來(lái)描述非線性元器件的電特性。 否 問(wèn)題？ 當(dāng)動(dòng)態(tài)平衡被外電場(chǎng)打破后，會(huì)如何？ 擴(kuò)散 :空穴 電子 漂移 :電子 空穴 內(nèi)電場(chǎng) PN結(jié)及其單向?qū)щ娦? 1. PN結(jié)的形成 12 2. PN結(jié)的單向?qū)щ娦? 只有在外加電壓時(shí)才 … 擴(kuò)散與漂移的動(dòng)態(tài)平衡將 … 定義： 加 正向電壓 ，簡(jiǎn)稱 正偏 加 反向電壓 ，簡(jiǎn)稱 反偏 ? 擴(kuò)散 漂移 ? 有正向擴(kuò)散電流 (多子 ? 電流較大 ) ? 低電阻 ? 正向?qū)? ? 漂移 擴(kuò)散 ? 反向漂移電流 (少子 ?電流 很小的 ) ? 高電阻 ? 反向截止 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦? 內(nèi)電場(chǎng) 內(nèi)電場(chǎng) 外電場(chǎng) 外電場(chǎng) 13 i D O V BR v D 圖 PN結(jié)伏安特性 3. PN結(jié)的伏安特性 )1e()1e(DDSSD ???? TVkTqIIivv正向特性 TVIi DeSDv?反向特性 SD Ii ??反向擊穿特性 （擊穿電壓） 倍增效應(yīng) 雪崩擊穿 齊納擊穿 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦? PN結(jié) (二極管 )特性描述方法 陡峭 ?電阻小 正向?qū)? 特性平坦 ?反向截止 溫度一定，由本征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度一定 反向擊穿 PN結(jié)方程（理論計(jì)算仿真） IS — 反向飽和電流 VT — 溫度的電壓當(dāng)量 (26mV) 曲線（對(duì)應(yīng)圖解法） 齊納二極管、穩(wěn)壓二極管 14 P N V D 電子濃度分布 空穴濃度分布 圖 擴(kuò)散電容效應(yīng) (1) 勢(shì)壘電容 CB (2) 擴(kuò)散電容 CD PN結(jié)電容 PN結(jié)的基本知識(shí) 用來(lái)描述勢(shì)壘區(qū)的空間電荷隨外加電壓變化而變化的電容效應(yīng) 多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)是形成擴(kuò)散電容的主要因素 圖 勢(shì)壘電容與外加電壓關(guān)系 15 2 半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路 PN結(jié)的基本知識(shí) PN結(jié)及其單向?qū)щ娦? 半導(dǎo)體二極管 二極管的伏安特性 二極管的主要參數(shù) 二極管模型 二極管應(yīng)用電路 整流電路 限幅電路 特殊二極管 穩(wěn)壓二極管 了解半導(dǎo)體材料的基本結(jié)構(gòu)及 PN結(jié)的形成 掌握 PN結(jié)的單向?qū)щ姽ぷ髟? 掌握二極管（包括穩(wěn)壓管）的 VI特性及其基本應(yīng)用 基本要求： 問(wèn)題 1： 二極管 (PN結(jié) )主要特性是？ 其工程描述方法？ 問(wèn)題 2： 二極管電路 (非線性 )分析方法 ? 最常用的是？ 問(wèn)題 3： 常用的二極管電路及功能？ ? 其他特性－ 擊穿特性 。 2 摻雜后 N 型半導(dǎo)體中的自由電子濃度 : n=5 1016/cm3 雜 質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響 9 PN結(jié)的基本知識(shí) 本征半導(dǎo)體及其導(dǎo)電性 雜質(zhì)半導(dǎo)體 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦? PN結(jié)電容 +4 半導(dǎo)體 : 導(dǎo)電特性介于導(dǎo)體和絕緣體之間 典型的半導(dǎo)體有 硅 Si和 鍺 Ge以及 砷化鎵 GaAs等。 導(dǎo)電的 2個(gè)特點(diǎn) 本征 — 容易受環(huán)境因素影響 (溫度 、光照等 ) 摻雜 — 可以顯著提高導(dǎo)電能力 原子結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)化模型 問(wèn)題 1： 二極管 (PN結(jié) )主要特性是？其工程描述方法？ 5 共價(jià)鍵 價(jià)電子 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 圖 本征半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu) 本征半導(dǎo)體及其導(dǎo)電性 PN結(jié)的基本知識(shí) 1. 本征半導(dǎo)體 — 完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。 在 T=0K和無(wú)外界激發(fā)時(shí)，沒(méi)有 載流子 ，不導(dǎo)電 +4 原子結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)化模型 2. 本征激發(fā) 6 本征半導(dǎo)體及其導(dǎo)電性 PN結(jié)的基本知識(shí) +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 2. 本征激發(fā) 溫度 ? 光照 本征激發(fā) 自由電子 空位 ＋ 自由電子 空位 空位：帶正電荷； 可自由移動(dòng)； 靠相鄰共價(jià)鍵中的價(jià)電子依次充填空位來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 導(dǎo)電的 2個(gè)特點(diǎn) 本征 — 容易受環(huán)境因素影響 (溫度 、光照等 ) 摻雜 — 可以顯著提高導(dǎo)電能力 原子結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)化模型 摻雜 N型－ 5價(jià) P型－ 3價(jià) 多子－電子 多子－空穴 空間電荷 溫度 光照 本征 激發(fā) 電子 空穴 復(fù)合 少子