【正文】 R+_+_例 2：如圖所示： vo vi D2 D1 0 .7 V 0 .7 Vvo vi 50 二極管基本應(yīng)用 2. 利用單向?qū)щ娦詷?gòu)成整流和開(kāi)關(guān)電路 不管輸入信號(hào)處于正或負(fù)半周，負(fù)載上得到的都是正向電壓。但如果 V足夠大，則 VD實(shí)際引入的誤差并不大。 IDO0 . 7 V如圖所示， VD 截止 VD 導(dǎo)通 VD 截止 VD 導(dǎo)通 這就是二極管的大信號(hào)模型。 在二極管的伏安特性上畫(huà)出 VD=V IR ，如圖所示： (V,0) R V (0, ) Q ID VD 最后得出二極管兩端的電壓 VD和流過(guò)二極管的 電流 I，如圖所示。 DRV IA B+_VD42 I O VBR IS 1. 圖解法 圖示電路可分為 A、 B兩部分。 (5) 動(dòng)態(tài)電阻 rd：反映了二極管正向特性曲線斜率的倒數(shù)。 (4) 正向壓降 UF：在規(guī)定的正向電流下，二極管的正向電壓降。硅二極管的反向電流一般在納安 (nA。 為安全計(jì)，在實(shí)際 工作時(shí)，最大反向工作電壓 UR一般只按反向擊穿電壓 UBR的一半計(jì)算。 幾個(gè)主要的參數(shù)介紹如下： (1) 最大整流電流 IF—— 二極管長(zhǎng)期連續(xù)工 作時(shí)，允許通過(guò)二 極管的最大整流 電流的平均值。這些可以從所示二極管的伏安特性曲線上看出。 38 半導(dǎo)體二極管的溫度特性 溫度對(duì)二極管的性能有較大的影響，溫度升高時(shí)，反向電流將呈指數(shù)規(guī)律增加，如硅二極管溫度每增加8℃ ，反向電流將約增加一倍；鍺二極管溫度每增加12℃ ，反向電流大約增加一倍。 從擊穿的機(jī)理上看，硅二極管若|VBR|≥7V時(shí) ,主要是雪崩擊穿；若 |VBR|≤4V時(shí) , 則主要是齊納擊穿。 (2) 反向特性 37 反向特性 在反向區(qū)，硅二極管和鍺二極管的特性有所不同。反向區(qū)也分兩個(gè)區(qū)域： 當(dāng) VBR＜ V＜ 0時(shí)，反向電流很小，且基本不隨反向電壓的變化而變化，此時(shí)的反向電流也稱(chēng) 反向飽和電流 IS 。正向區(qū)又分為兩段： 當(dāng) V＞ Von時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)正向 電流，并按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。 當(dāng) 0＜ V＜ Von時(shí)，正向電流為零， Von稱(chēng)為死區(qū)電壓或開(kāi)啟電壓。對(duì)于室溫（相當(dāng) T=300 K），則有 VT=26 mV。處于第一象限的是正向伏安特性曲線，處于第三象限的是反向伏安特性曲線。 (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。 點(diǎn)接觸型 二極管的結(jié)構(gòu)示意圖 32 二極管的結(jié)構(gòu) 平面型 (3) 平面型二極管 — 往往用于集成電路制造工 藝中。它們的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。 31 半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)類(lèi)型 在 PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。 擴(kuò)散電容示意圖 PN結(jié)在反偏時(shí)主要考慮 勢(shì)壘電容。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。擴(kuò)散電容的示意圖如圖所示。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。 勢(shì)壘電容示意圖 29 (2) 擴(kuò)散 電容 CD 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。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。按產(chǎn)生電容的原因可分為： 勢(shì)壘電容 CB ， 擴(kuò)散電容 CD 。這時(shí) PN結(jié)的電流和溫度之間出現(xiàn)惡性循環(huán)，最終將導(dǎo)致 PN結(jié)燒毀。 VIFFOVBR PN結(jié)被擊穿后， PN結(jié)上的壓降高，電流大，功率大。 SII ??26 4. PN結(jié)的擊穿特性 如圖所示，當(dāng)加在 PN結(jié)上的反向電壓增加到一定數(shù)值時(shí)，反向電流突然急劇增大， PN結(jié)產(chǎn)生電擊穿 —這就是 PN結(jié)的擊穿特性。 C) 時(shí)， UT約為 26mV； 所以上式常寫(xiě)為： )1(= 26 mVVS eII25 PN結(jié)方程 PN結(jié)正偏時(shí)，如果 V VT 幾倍以上，上式可改寫(xiě)為： 即 I隨 V按指數(shù)規(guī)律變化。由此可以得出結(jié)論： PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴? PN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況（動(dòng)畫(huà)） 內(nèi)電場(chǎng)方向 i D / mA1 . 00. 5i D = – I S– 0. 5– 1 . 0 0. 50 1 . 0 ? D /VPN結(jié)的伏安特性 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(chēng)為 反向飽和電流 。內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散電流大大減小。擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流，可忽略漂移電流的影響， PN結(jié)呈現(xiàn)低阻性。 21 (1) PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況 外加的正向電壓有一部分降落在 PN結(jié)區(qū)，方向與 PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反，削弱了內(nèi)電場(chǎng)。 PN結(jié)的形成過(guò)程（動(dòng)畫(huà)） PN結(jié)的形成過(guò)程中 的兩種運(yùn)動(dòng)： 多數(shù)載流子擴(kuò)散 少數(shù)載流子飄移 20 PN結(jié)的單向?qū)щ娦? PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?，若外加電壓使電流從 P區(qū)流到 N區(qū)， PN結(jié)呈低阻性，所以電流大；反之是高阻性，電流小。在空間電荷區(qū)，由于缺少多子，所以也稱(chēng) 耗盡層 。因此，在相對(duì)平衡時(shí)，流過(guò) PN結(jié)的電流為 0。 16 本節(jié)中的有關(guān)概念 ? 本征半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)體 ? 自由電子、空穴 ? N型半導(dǎo)體、 P型半導(dǎo)體 ? 多數(shù)載流子、少數(shù)載流子 ? 施主雜質(zhì)、受主雜質(zhì) 17 PN結(jié)及其特性 PN結(jié)的形成 PN結(jié)的單向?qū)щ娦? PN結(jié)的電容效應(yīng) 18 PN結(jié)的形成 當(dāng)擴(kuò)散和漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡后，空間電荷區(qū)的寬度和內(nèi)電場(chǎng)電位就相對(duì)穩(wěn)定下來(lái)。所以 P型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。 15 P型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 在 P型半導(dǎo)體中，硼原子很容易由于俘獲一個(gè)電子而成為一個(gè)帶單位負(fù)電荷的 負(fù)離子， 三價(jià)雜質(zhì) 因而也稱(chēng)為 受主雜質(zhì) 。當(dāng)相鄰共價(jià)鍵上的電子因受激發(fā)獲得能量時(shí)，就可能填補(bǔ)這個(gè)空穴，而產(chǎn)生新的空穴。 磷原子核 自由電子 所以， N型半導(dǎo)體中的導(dǎo)電粒子有兩種： 自由電子 —多數(shù)載流子（由兩部分組成） 空穴 ——少數(shù)載流子 14 2. P型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素，如硼、鎵、銦等形成了 P型半導(dǎo)體 ， 也稱(chēng)為 空穴型半導(dǎo)體 。 13 N型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 提供自由電子的五價(jià)雜質(zhì)原子因失去一個(gè)電子而帶 單位正電荷而成為 正離子 ，因此五價(jià)雜質(zhì)原子也稱(chēng)為 施主雜質(zhì) 。因五價(jià)雜質(zhì)原子中只有 四個(gè)價(jià)電子 能與周?chē)膫€(gè)半導(dǎo)體原子中的價(jià)電子形成共價(jià)鍵，而多余的 一個(gè)價(jià)電子 因無(wú)共價(jià)鍵束縛而很容易形成自由電子。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱(chēng)為 雜質(zhì)半導(dǎo)體 。 11 雜質(zhì)半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。本征半導(dǎo)體中，產(chǎn)生電流的根本原因是由于共價(jià)鍵中出現(xiàn)了空穴。這樣一來(lái)在共價(jià)鍵中就出現(xiàn)了 電荷遷移 — 電流。本征激發(fā)和復(fù)合在一定溫度下會(huì)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。 9 ５．電子與空穴的復(fù)合