kok电子竞技

二极管类别大全演示文稿现在是1页\一共有67页\编辑于星期四优选二极管类别大全Ppt2现在是2页\一共有67页\编辑于星期四3实际二极管的照片电路符号现在是3页\一共有67页\编辑于星期四4导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。§1.1半导体的基本知识现在是4页\一共有67页\编辑于星期四5半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。例如：

当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。

往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。现在是5页\一共有67页\编辑于星期四6现代电子学中，用的最多的半导体是硅（+14）和锗（+32），它们的最外层电子（价电子）都是四个。GeSi通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。半导体的共价键结构现在是6页\一共有67页\编辑于星期四7一、本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。硅和锗的晶体结构：

本征半导体、空穴及其导电作用现在是7页\一共有67页\编辑于星期四8硅和锗的共价键结构共价键共用电子对+4+4+4+4+4表示除去价电子后的原子现在是8页\一共有67页\编辑于星期四9共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。+4+4+4+4现在是9页\一共有67页\编辑于星期四10二、本征半导体的激发和复合在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时,价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电能力为0，相当于绝缘体。在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。1.载流子、自由电子和空穴现在是10页\一共有67页\编辑于星期四11+4+4+4+4自由电子空穴束缚电子现在是11页\一共有67页\编辑于星期四122.本征半导体的导电机理+4+4+4+4在其它力的作用下，空穴吸引附近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。现在是12页\一共有67页\编辑于星期四13温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体中电流由两部分组成：

1.自由电子移动产生的电流。

2.空穴移动产生的电流。现在是13页\一共有67页\编辑于星期四14三、热平衡载流子浓度A是常数(硅3.88X1016cm–3K-3/2

锗

1.76X1016cm–3K-3/2)K为波尔兹曼常数8.63x10-5eV/K=1.38X10-23J/K硅原子的浓度为4.96X1022CM-3300K硅的ni=1.5X1010CM-3

现在是14页\一共有67页\编辑于星期四15

杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。P型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也称为（空穴半导体）。N型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为（电子半导体）。现在是15页\一共有67页\编辑于星期四16一、N型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原子形成共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原子给出一个电子，称为施主原子。现在是16页\一共有67页\编辑于星期四17+4+4+5+4多余电子磷原子N型半导体中的载流子是什么？1.由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。2.本征半导体中成对产生的电子和空穴。掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。现在是17页\一共有67页\编辑于星期四18二、P型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的半导体原子形成共价键时，产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于硼原子接受电子，所以称为受主原子。+4+4+3+4空穴硼原子P型半导体中空穴是多子，电子是少子。现在是18页\一共有67页\编辑于星期四19三、多子和少子的热平衡浓度热平衡条件；电中性条件；正电荷量＝负电荷量室温时，杂质原子已经全部电离现在是19页\一共有67页\编辑于星期四20四、杂质半导体的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半导体（Na)++++++++++++++++++++++++N型半导体(Nd)杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。现在是20页\一共有67页\编辑于星期四21

导电的机理一、漂移与漂移电流空穴电流电子电流+--VSI迁移率up和un分别为空穴和自由电子的迁移率(Mobility)。迁移率表示单位场强下的平均漂移速度，单位为cm2／V·S，

q是电子电量，E为外加电场强度

现在是21页\一共有67页\编辑于星期四22二、扩散与扩散电流

扩散系数Dn和Dp为比例常数，分别称为自由电子扩散系数和空穴扩散系数(DiffusionConstant)，单位是cm2／s(厘米2／秒)，其值随温度升高而增大，空穴的Dp小于自由电子的Dn。在硅材料中，室温时Dn=34cm2／s，Dp=13cm2／s。

现在是22页\一共有67页\编辑于星期四23

上述存在载流子浓度差是半导体区别于导体的一种特有现象，在导体中，只有一种载流子(自由电子)，如果其间存在着浓度差，则必将产生自低浓度向高浓度方向的电。揽康绯×突嵫杆俳吲ǘ鹊牡缱永虻团ǘ却，因此在导体中建立不了自由电子的浓度差。在半导体中，存在着自由电子和空穴两种载流子，当其间出现非平衡载流子，建立浓度差时，仍能处处满足电中性条件，就是说，只要存在非平衡自由电子[n(x)-no]，就必然存在非平衡空穴[p(x)-po]，并且两者的数值相等，这样就不会产生不同浓度之间的电。蚨簿筒换峤呀⒌呐ǘ炔罾。总之，由扩散运动产生的扩散电流是半导体区别于导体的一种特有的电流。注意事项：现在是23页\一共有67页\编辑于星期四241.2.1PN

结的形成在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN结。§1.2PN结及半导体二极管现在是24页\一共有67页\编辑于星期四25P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动内电场E漂移运动扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。空间电荷区，也称耗尽层。现在是25页\一共有67页\编辑于星期四26漂移运动P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动内电场E所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。现在是26页\一共有67页\编辑于星期四27－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++空间电荷区N型区P型区电位VVB现在是27页\一共有67页\编辑于星期四281.空间电荷区中没有载流子。2.空间电荷区中内电场阻碍P中的空穴.N区

中的电子（都是多子）向对方运动（扩散运动）。3.P

区中的电子和N区中的空穴（都是少），数量有限，因此由它们形成的电流很小。注意:现在是28页\一共有67页\编辑于星期四29由内建电场正产生的电位差称为内建电位差(BuiltinVoltage)，用VB表示VT=

KT/Q称为热电压(ThermalVoltage)，单位为伏。室温即T=300K时VT=26mV锗的VB为0.2—0.3V，硅的VB为0.5—0.7V。温度升高时，由于ni增大的影响比VT大，因而VB将相应减小。通常温度每升高1℃，VB约减小2.5mV。

二、内建电位差：现在是29页\一共有67页\编辑于星期四30三、阻挡层的宽度

如果结的截面积为S，则阻挡层在P区一边的负电荷量为

N区一边的正电荷量为并且它们的绝对值相等

XpVVBxpxnN

挡板层的任意一侧的宽度与该侧的参杂浓度成反比现在是30页\一共有67页\编辑于星期四311.2.2PN结的伏安特性

PN结加上正向电压、正向偏置的意思都是：P区加正、N区加负电压。

PN结加上反向电压、反向偏置的意思都是：

P区加负、N区加正电压。现在是31页\一共有67页\编辑于星期四32－－－－++++RE一、PN结正向偏置内电场外电场变薄PN+_内电场被削弱，多子的扩散加强能够形成较大的扩散电流。现在是32页\一共有67页\编辑于星期四33二、PN结反向偏置－－－－++++内电场外电场变厚NP+_内电场被被加强，多子的扩散受抑制。少子漂移加强，但少子数量有限，只能形成较小的反向电流。RE现在是33页\一共有67页\编辑于星期四34三、PN结伏安特性iD(mA)V(v)T1T2>T1T2温度每升高1度，反相饱和电流增加1倍现在是34页\一共有67页\编辑于星期四35四、PN结的击穿雪崩击穿：随着反向电压的增大，阻挡层内部的电场增强，阻挡层中载流子的漂移速度相应加快，致使动能加大。当反向电压增大到一定数值时，载流子获得的动能足以把束缚在共价键中的价电子碰撞出来，产生自由电子—空穴对。新产生的载流子在强电场作用下，再去碰撞其它中性原子，又产生新的自由电子－空穴对。如此连锁反应使得阻挡层中载流子的数量急剧增多，因而流过PN结的反向电流也就急剧增大。因增长速度极快，象雪崩一样，所以将这种碰撞电离称为雪崩击穿(AvalancheMultiplieation)

现在是35页\一共有67页\编辑于星期四36四、PN结的击穿齐纳击穿

当PN结两边的掺杂浓度很高时，阻挡层将变得很薄。在这种阻挡层内，载流子与中性原子相碰撞的机会极。蚨蝗菀追⑸鲎驳缋。但是，在这种阻挡层内，加上不大的反向电压，就能建立很强的电场(例如加上1V反向电压时，阻挡层内的场强可达2.5X105V／cm)，足以把阻挡层内中性原子的价电子直接从共价键中拉出来，产生自由电子-空穴对，这个过程称为场致激发。场致激发能够产生大量的载流子，使PN结的反向电流剧增，呈现反向击穿现象。这种击穿称为齐纳击穿(ZenerBreakdown)

一般而言，击穿电压在6V以下的属于齐纳击穿，6V以上的主要是雪崩击穿

现在是36页\一共有67页\编辑于星期四37击穿电压的温度特性

当温度升高时，晶格的热振动加剧，致使载流子运动的平均自由路程缩短。因此，在与原子碰撞前由外加电场获得的能量减。⑸鲎捕缋氲目赡苄砸簿图跣。在这种情况下，必须加大反向电压，才能发生雪崩击穿。因此，雪崩击穿电压随温度升高而增大，具有正的温度系数。

当温度升高时，由于束缚在共价键中的价电子所具有的能量状态增高。因此，在电场作用下，价电子比较容易挣脱共价键的束缚，产生自由电子-空穴对，形成场致激发。可见，齐纳击穿电压随温度升高而降低，具有负的温度系数

现在是37页\一共有67页\编辑于星期四381．2．4、PN结的电容特性

一、势垒电容PN结的阻挡层类似于平板电容器，它在交界面两侧贮存着数值相等；极性相反的离子电荷，其值随外加电压而变化

QV0VcT0现在是38页\一共有67页\编辑于星期四39二、扩散电容

当外加电压变化时，除改变阻挡层内贮存的电荷量外，还同时改变阻挡层外中性区(P区和N区)内贮存的非平衡载流子。例如，外加正向电压增大ΔV时，注人到中性区的非平衡少子浓度相应增大，浓度分布曲线上移，如图所示：

PN-xPxn少子浓度X

为了维持电中性，中性区内的非平衡多子浓度也相应地增加相同面积的电荷量。这就是说。当外加电压增加ΔV时，P区和N区中各自贮存的空穴和自由电子电荷量相等地增大ΔQ；这种贮存电荷量随外加电压而改变的电容特性等效为PN结上并联了一个电容。鉴于它是由载流子扩散而引起的，所以称为扩散电容

现在是39页\一共有67页\编辑于星期四40三、PN结电容

由于CT和CD均并接在PN结上，所以PN结的总增量电容CJ为两者之即CJ=CT+CD

外加正向电压时，CD很大，且CD>CT，故CJ以扩散电容为主，CJ≈CD

，其值自几十pF到几千pF。外加反向电压时，CD趋于零，故CJ以势垒电容为主，CJ≈CT

，其值自几pF到几十pF.现在是40页\一共有67页\编辑于星期四41四、变容二极管

一个PN结，外加反向电压时，它的反向电流很。瓶，因此是一个主要由势垒电容构成的较理想的电容器件，且其增量电容值随外加反向电压而变化。利用这种特性制作的二极管称为变容二极管，简称变容管(VaractorDiode)，它的电路符号如图。主要参数有变容指数n；电容变化范围；品质因数Q；最大允许反向电压等。

变容管是应用十分广泛的一种半导体器件。例如，谐振回路的电调谐；压控振荡器；频率调制；参量电路等。

现在是41页\一共有67页\编辑于星期四42一、基本结构PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。引线外壳线触丝线基片点接触型PN结面接触型PN二极管的电路符号：§1.3

半导体二极管

现在是42页\一共有67页\编辑于星期四43

二、伏安特性UI死区电压硅管0.6V,锗管0.2V。导通压降:硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。反向击穿电压UBR现在是43页\一共有67页\编辑于星期四44三、主要参数1.最大整流电流

IOM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。2.反向击穿电压UBR二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压UWRM一般是UBR的一半。现在是44页\一共有67页\编辑于星期四453.反向电流

IR指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较。喙艿姆聪虻缌饕裙韫艽蠹甘郊赴俦。以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。下面介绍两个交流参数。现在是45页\一共有67页\编辑于星期四464.微变电阻rDiDuDIDUDQiDuDrD是二极管特性曲线上工作点Q附近电压的变化与电流的变化之比：显然，rD是对Q附近的微小变化区域内的电阻。现在是46页\一共有67页\编辑于星期四475.二极管的极间电容二极管的两极之间有电容，此电容由两部分组成：势垒电容CT和扩散电容CD。势垒电容：势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时，就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出的电容是势垒电容。P+-N现在是47页\一共有67页\编辑于星期四48扩散电容：为了形成正向电流（扩散电流），注入P区的少子（电子）在P

区有浓度差，越靠近PN结浓度越大，即在P区有电子的积累。同理，在N区有空穴的积累。正向电流大，积累的电荷多。这样所产生的电容就是扩散电容CD。二极管的极间电容kD为一常数，其值与PN结两边的掺杂浓度等有关。扩散电容CD与通过PN结的电流I有关，其值大于势垒电容。当外加反向电压时，I=-Is，CD趋于零。

CD=kD(I+Is)现在是48页\一共有67页\编辑于星期四491.3晶体二极管电路的分析方法晶体二极管模型

分析电路时，电路中的各个实际器件都必须用相应的模型(Model)来表示。实际器件的物理特性是十分复杂的。例如，一个实际电阻器件，人们往往用一个服从欧姆定律(V=RI)的理想电阻模型表示。实际上，这个模型只能在一定范围内(电压，频率等)适用。例如，加在电阻两端的电压过大时，因内部发热而引起电阻值变化，致使实际电阻器件的伏安特性偏离线性。又如，工作频率过高时，实际器件的分布电感和分布电容的影响就不能忽略。此外，实际器件还存在着其它非理想因素，例如噪声等。显然，要反映这些物理特性，理想电阻模型已不再适用，而必须用更复杂的模型，事实上，即使复杂模型也只能是对实际物理特性的逼近。工程上，往往针对实际器件的主要特性，力求采用最简单的模型，使电路分析简化，同时，也是更重要的，便于从分析结果中直观地揭示出电路的主要特性。

现在是49页\一共有67页\编辑于星期四50一、晶体二极管的数学模型

通常将上式指数特性称为晶体二极管的理想指数模型，因为它是在理想条件下导出的数学表达式。为了反映实际器件的伏安特性，通常的做法是用修正式

或

n称为非理想化因子，其值与I有关，I为正常值时，n≈1；I过小或过大时，n≈2。rs是与阻挡层相串接的电阻，它是由阻挡层两边P区和N区中实际存在的体电阻、P区和N区与金属引线间的接触电阻以及金属引线电阻组成的总电阻，这个电阻的存在将使加到阻挡层上的电压变为(V-Irs)

现在是50页\一共有67页\编辑于星期四51伏安特性vi

伏安特性曲线是晶体二极管的曲线模型。伏安特性曲线可以根据数学表达式直接描绘得到。

而实际上一般都是通过实测得到的。

测量精度越高，伏安特性曲线就越逼近实际器件特性。

现在是51页\一共有67页\编辑于星期四52二极管正向V-I特性的模型：

1．理想模型:

在正向偏置时，其管压降为0V，而当二极管处于反向偏置时，认为它的电阻为无穷大，电流为零。在实际的电路中，当电源电压远比二极管的管压降大时，利用此法来近似分析是可行的。

理想二极管：死区电压=0，正向压降=0现在是52页\一共有67页\编辑于星期四532、恒压降模型认为:

当二极管导通后，其管压降认为是恒定的，且不随电流而变，典型值为0．7V。不过，这只有当二极管的电流近似等于或大于1mA时才是正确的。该模型提供了合理的近似，因此应用也较广。二极管：死区电压=0.5V，正向压降0.7V(硅二极管)现在是53页\一共有67页\编辑于星期四543．折线模型:

折线模型认为二极管的管压降不是恒定的，而是随着通过二极管电流的增加而增加，所以在模型中用一个电池和一个电阻rD来作进一步的近似。其中电池的电压为二极管的门坎电压Vth或者说导通电压VD(on)。rD的值，可以这样来确定，如当二极管的导通电流为1mA时，管压降为0．7V则：rD=（0．7V-0．5V）/（1mA）=200Ω由于二极管特性的分散性，Vth和rD的值不是固定不变的。

现在是54页\一共有67页\编辑于星期四554．小信号模型：

如果二极管在它的V-I特性的某一小范围内工作，例如在静态工作点Q(即V-I特性上的一个点，此时vD=VD,iD=ID)附近工作，则可把V-I特性看成为一条直线，其斜率的倒数就是所要求的小信号模型的微变电阻rd。

Rd=ΔvD/ΔiD

小信号电路模型受到?V足够小的限制。工程上，限定|?V|<5.2mV，由此产生的误差是可容许的(参阅习题1-14)。

现在是55页\一共有67页\编辑于星期四56小信号模型：二极管的小信号模型rsrj二极管的串连电阻rs现在是56页\一共有67页\编辑于星期四57PN结高频小信号时的等效电路：势垒电容和扩散电容的综合效应rj

在频率较低时，Cj可以忽略，但是在高频信号工作时Cj在正向和反向偏置时均不能忽略。rs现在是57页\一共有67页\编辑于星期四58二极管的电路分析方法：概述：模型不同，采用的分析方法也不同。

线性和非线性分割法：计算机的迭代法：图解法：简化分析法：小信号分析法现在是58页\一共有67页\编辑于星期四59

图解分析法

它的管外电路方程是一线性方程式，对应的是一条直线，如图所示，该直线在两坐标轴上的交点分别为IQ，VQ

二极管的电路分析方法：现在是59页\一共有67页\编辑于星期四60二、简化分析法用简化的模型二极管的分析十分的简单现在是60页\一共有67页\编辑于星期四613、小信号模型分析法现在是61页\一共有67页\编辑于星期四62RLuiuouiuott二极管的应用举例：1、二极管半波整流：§1.4

二极管基本电路及其分析方法现在是62页\一共有67页\编辑于星期四63例2：tttuiuRuoRRLuiuRuo现在是63页\一共有67页\编辑于星期四64

稳压二极管UIIZIZmaxUZIZ稳压误差曲线越陡，电压越稳定。+-UZ动态电阻：rz越。妊剐阅茉胶。§1.5特殊二极管现在是64页\一共有67页\编辑于星期四65（4）稳定电流IZ、最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。（5）最大允许功耗稳压二极管的参数:（1）稳定电压

UZ（2）电压温度系数U（%/℃）

稳压值受温度变化影响的的系数。（3）动态电阻现在是65页\一共有67页\编辑于星期四66负载电阻。要求当输入电压由正常值发生20%波动时，负载电压基本不变。稳压二极管的应用举例uoiZDZRiLiuiRL稳压管的技术参数:解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为Izmax。求：电阻R和输入电压ui的正常值。——方程1现在是66页\一共有67页\编辑于星期四67令输入电压降到下限时，流过稳压管的电流为Izmin。——方程2uoiZDZRiLiuiRL联立方程1、2，可解得：现在是67页\一共有67页\编辑于星期四