半导体二极管及其应用电路.ppt
《半导体二极管及其应用电路.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《半导体二极管及其应用电路.ppt(61页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、半导体二极管及其应用电路,主要内容: 1.1 半导体的基础知识 1.2 半导体二极管 1.3 特殊二极管 1.4 半导体二极管的应用 1.5 小结,1.1 半导体基础知识,1.1.1 半导体的导电特性 1.1.2 PN结,1.1.1 半导体的导电特性,自然界中的各种物质按其导电性 能的不同可划分为:导体、半导体和 绝缘体。半导体的导电性能介于导体 和绝缘体之间. 常见的半导体材料是硅(Si)和锗 (Ge),它们都是+4价元素. 硅的热稳定性比锗好.,1.1.1 半导体的导电特性,一、半导体的特点 1.热敏性 2.光敏性 3.掺杂性 温度、光照、是否掺入杂质元素这三方面对半导体导电性能强弱影响很
2、大。当半导体温度升高、光照加强、掺入杂质元素,其导电能力将大大增强。,1.1.1 半导体的导电特性,二、本征半导体 半导体按其是否掺入杂质来划分, 又可分为:本征半导体和杂质半导体。 完全纯净的、结构完整的半导体晶 体称为本征半导体。 在绝对0K(-273oC),本征半导体基本不导电。,1.1.1 半导体的导电特性,(1)本征半导体的原子结构及共价键 共价键内的两个电子由相邻的原子各用一个价电子组成,称为束缚电子。,1.1.1 半导体的导电特性,(2)本征激发现象 当温度升高或受光照射时,共价键中的价电子获得足够能量,从共价键中挣脱出来,变成自由电子;同时在原共价键的相应位置上留下一个空位,这
3、个空位称为空穴,电子-空穴对就形成了.,1.1.1 半导体的导电特性,在外电场或其他能源的作用下,邻近的价电子和空穴产生相对的填补运动。这样,电子和空穴就产生了相对移动,它们的运动方向相反,而形成的电流方向是一致的。 由此可见,本征半导体中存在两种载流子:自由电子和空穴,而导体中只有一种载流子:自由电子,这是半导体与导体的一个本质区别。,1.1.1 半导体的导电特性,三、杂质半导体 在本征半导体中加入微量杂质,可使其导电性能显著改变。根据掺入杂质的性质不同,杂质半导体分为两类:电子型(N型)半导体和空穴型(P型)半导体。 (1) P型半导体-掺入微量的三价元素(如硼),1.1.1 半导体的导电
4、特性,因此,+3价元素原子获得一个电子,成为一个不能移动的负离子,而半导体仍然呈现电中性。 P型半导体的特点: 多数载流子为空穴; 少数载流子为自由电子。,1.1.1 半导体的导电特性,(2) N型半导体-掺入微量的五价元素(如磷) N型半导体: 多子-自由电子 少子-空穴,1.1.1 半导体的导电特性,注意: 杂质半导体中的多数载流子的浓度与掺杂浓度有关;而少数载流子是因本征激发产生,因而其浓度与掺杂无关,只与温度等激发因素有关.,1.1.2 PN结,一PN结的形成 在一块本征半导体的两边,分别形 成P型和N型半导体,在两种载流子交界 处会出现载流子的相对运动. 扩散运动-多数载流子因浓度上
5、的 差异而形成的运动.,1.1.2 PN结,扩散的结果使P区和N区原来的电中性被破坏,在交界面靠近P区一侧留下了不能移动的负离子,靠近N区一侧留下了等量的正离子。P区和N区交界面两侧形成的正、负离子薄层,称为空间电荷区,其中无载流子。由于空间电荷区的出现,建立了PN结的内电场。 漂移运动-内电场的作用使载流子发生的运动.,1.1.2 PN结,当扩散和漂移两种相反作用的运动达到动态平衡时,形成的稳定空间电荷区就叫做PN结。,1.1.2 PN结,二PN结的单向导电性 (1)外加正向电压正偏 当PN结加上正向电压,即P区接电源正极(高电位),N区接电源负极(低电位)。此时,称PN结加正向偏置电压,简
6、称“正偏”.,变薄,1.1.2 PN结,正偏时由于PN结变薄,空间电荷区消失(外加电场足够大),能导电的区域增大,因此,PN结呈现出的正向电阻小,流过的正向电流大. 因此, PN结正偏导通.,1.1.2 PN结,(2)外加反向电压反偏 当PN结加上反向电压,即P区接电源负极(低电位),N区接电源正极(高电位)。此时,称PN结加反向偏置电压,简称“反偏”.,1.1.2 PN结,反偏时由于PN结变厚, 不能导电的区域增大,因此,PN结呈现出的反向电阻很大,流过的反向电流很小,基本为0. 因此, PN结反偏截止. PN结的单向导电性: 正偏导通,反偏截止,1.1.2 PN结,三.PN结的反向击穿特性
7、 反向击穿:当PN结的反偏电压增加到某一数值时,反向电流急剧增大的现象。 PN结的击穿现象有下列两类: (1) 热击穿:不可逆,应避免 (2) 电击穿:可逆,又分为雪崩击穿和齐纳 击穿.,1.1.2 PN结,(1)雪崩击穿 当反向电压足够高时(一般U6V)PN结中内电场较强,使参加漂移的载流子加速,与中性原子相碰,使之价电子受激发产生新的电子空穴对,又被加速,而形成连锁反应,使载流子剧增,反向电流骤增。这种形式的击穿称为雪崩击穿.,1.1.2 PN结,(2)齐纳击穿 对掺杂浓度高的半导体,PN结的 耗尽层很薄,只要加入不大的反向电压 (U4V),耗尽层可获得很大的场强, 足以将价电子从共价键中
8、拉出来,而获 得更多的电子空穴对,使反向电流骤增。,1.1半导体基础知识小结,本征半导体中,电子与空穴总是成对出现。 杂质半导体有:P型和N型。P型半导体中,多子是空穴,少子是电子;N型半导体中,多子是电子,少子是空穴。 在P型和N型半导体交界处形成的空间电荷区就是PN结,其主要特性是单向导电性正偏导通,反偏截止.,1.2 半导体二极管,1.2.1 二极管的结构及其在电路中的代表符号 1.2.2 二极管的伏安特性曲线 1.2.3 二极管的主要参数 1.2.4 二极管的命名 1.2.5 二极管的判别,1.2.1二极管的结构及符号,二极管本质上就是一个PN结. 它在电路中的代表符号和PN结是 相同
9、的: P极 N极 P极又称为阳极、正极 N极又称为阴极、负极,1.2.1二极管的结构及符号,根据制造结构不同,常见的二极管有点接触型, 面接触型和平面型.,(a)点接触型,(b)面接触型,(c)平面型,1.2.1二极管的结构及符号,另外,按材料不同可分为:锗二极管、硅二极管。其中,硅二极管的热稳定性比锗二极管的热稳定性要好的多。 按用途不同可分为:普通二极管、整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、光电二极管等。,1.2.2二极管的V-I特性,伏安特性是指二极管两端的电压u与流过二极管电流i的关系。 一正向特性 指二极管正偏时的V-I特性,如图中红色曲线所示。,1.2.2二极管的V-I
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 半导体 二极管 及其 应用 电路
链接地址:https://www.31doc.com/p-2114028.html