模電02二極管及其基本電路1ppt課件

1、北京奧運會開幕式北京奧運會開幕式 夢境五環(huán)夢境五環(huán)問：資料構(gòu)成？問：資料構(gòu)成？問：發(fā)光原理？問：發(fā)光原理？答：發(fā)光二極管答：發(fā)光二極管(LED) ，屬，屬于半導體資料。于半導體資料。答：通電后，半導體中的空答：通電后，半導體中的空穴與電子復合，釋放能量，穴與電子復合，釋放能量，從而發(fā)光。從而發(fā)光。問題的引出問題的引出 模擬電路中的主要器件模擬電路中的主要器件二極管二極管三極管三極管場效應管場效應管集成運算放大器集成運算放大器3.1 半導體半導體3.2 PN結(jié)結(jié)3.4 二極管的根本二極管的根本電路電路3.3 二極管二極管3.5 特殊二極管特殊二極管3.1 3.1 半導體半導體導體導體絕緣體絕緣體

2、半導體半導體導電才干導電才干硅硅SiSi鍺鍺GeGe砷化鎵砷化鎵GaAsGaAs關鍵：半導體資料的導電才干具有一定的可控性！關鍵：半導體資料的導電才干具有一定的可控性！一、本征半導體一、本征半導體1. 原子構(gòu)造：以原子構(gòu)造：以Si,Ge為例為例SiGeGe3.1 3.1 半導體半導體定義：化學成分純真、物理構(gòu)造完好單晶體形狀。定義：化學成分純真、物理構(gòu)造完好單晶體形狀。4 4價元素，價元素，4 4個價電子。個價電子。共價鍵構(gòu)造平面表示圖共價鍵構(gòu)造平面表示圖常溫下束縛電子很難脫離共價鍵。常溫下束縛電子很難脫離共價鍵。2.共價鍵共價鍵3.1 3.1 半導體半導體一、本征半導體一、本征半導體3.空穴

3、及其導電作用空穴及其導電作用3.1 3.1 半導體半導體一、本征半導體一、本征半導體本征激發(fā)本征激發(fā)空空 穴穴自在電子自在電子半導體區(qū)別于導體的重要標志！半導體區(qū)別于導體的重要標志！束縛電子從束縛電子從123xxx視為空穴從視為空穴從321xxx結(jié)論：兩種載結(jié)論：兩種載流子流子自在電子自在電子 空穴空穴電量相等，極性相反電量相等，極性相反3.空穴及其導電作用空穴及其導電作用3.1 3.1 半導體半導體一、本征半導體一、本征半導體思索：空穴的運動是自在電子運動引起的嗎？思索：空穴的運動是自在電子運動引起的嗎？本征半導體本征半導體4 4價價N型型(電子電子)半導體半導體P型型(空穴空穴)半導體半導

4、體3.1 3.1 半導體半導體二、雜質(zhì)半導體二、雜質(zhì)半導體硼硼3 3價價磷磷5 5價價多子：空穴多子：空穴少子：空穴少子：空穴少子：自在電子少子：自在電子均勻分布正離子均勻分布正離子均勻分布負離子均勻分布負離子多子：自在電子多子：自在電子復復 習習正離子正離子負離子負離子空空 穴穴自在電子自在電子本征半導體本征半導體4 4價價N型型(電子電子)半導體半導體P型型(空穴空穴)半導體半導體3.1 3.1 半導體半導體二、雜質(zhì)半導體二、雜質(zhì)半導體硼硼3 3價價磷磷5 5價價多子：空穴多子：空穴少子：空穴少子：空穴少子：自在電子少子：自在電子均勻分布正離子均勻分布正離子均勻分布負離子均勻分布負離子多子

5、：自在電子多子：自在電子復復 習習一、一、 PN結(jié)的構(gòu)成結(jié)的構(gòu)成3.2 PN3.2 PN結(jié)結(jié)電場作用電場作用載流子濃度差載流子濃度差分散運動分散運動漂移運動漂移運動正離子正離子負離子負離子空空 穴穴自在電子自在電子濃度差濃度差 促使少子漂移促使少子漂移 阻止多子分散阻止多子分散 分散分散 = = 漂移漂移( (動態(tài)平衡動態(tài)平衡) )多子分散多子分散雜質(zhì)離子構(gòu)成空間電荷區(qū)雜質(zhì)離子構(gòu)成空間電荷區(qū) 構(gòu)成內(nèi)電場構(gòu)成內(nèi)電場0 (N P)0 (N P) 穩(wěn)定的空間電荷區(qū)稱為穩(wěn)定的空間電荷區(qū)稱為PNPN結(jié)結(jié) 一、一、 PN結(jié)的構(gòu)成結(jié)的構(gòu)成3.2 PN3.2 PN結(jié)結(jié)1.PN結(jié)加正向電壓結(jié)加正向電壓(正偏正偏

6、)外電路：流入外電路：流入P區(qū)的電流區(qū)的電流IF EE多子分散加劇多子分散加劇IFIF 小電阻，大的正向電流小電阻，大的正向電流 PN結(jié)導通結(jié)導通二、二、 PN結(jié)的單導游電性結(jié)的單導游電性3.2 PN3.2 PN結(jié)結(jié)內(nèi)電場內(nèi)電場:0 0-EF多子分散多子分散 少子漂移少子漂移分散電流分散電流 漂移電流漂移電流IFEF0內(nèi)電場內(nèi)電場: :促進少子漂移促進少子漂移阻止多子分散阻止多子分散(2) PN (2) PN 結(jié)加反向電壓結(jié)加反向電壓( (反偏反偏) ) 大電阻，很小的反向電流大電阻，很小的反向電流 PN結(jié)截止結(jié)截止2.PN結(jié)加反向電壓結(jié)加反向電壓(反偏反偏)二、二、 PN結(jié)的單導游電性結(jié)的單

7、導游電性3.2 PN3.2 PN結(jié)結(jié)內(nèi)電場內(nèi)電場: 0 0+ER多子分散多子分散 少子漂移少子漂移分散電流分散電流 漂移電流漂移電流外電路：流入外電路：流入N區(qū)的電流區(qū)的電流IR IRE少子漂移飽和少子漂移飽和IR=ISER0內(nèi)電場內(nèi)電場: :促進少子漂移促進少子漂移阻止多子分散阻止多子分散DTv/ nVDSiI (e) 1PN結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性iD/mA1.00.50.51.00.501.0 D/ViD/mA1.00.5iD=IS0.51.00.501.0 D/V3. PN結(jié)結(jié)V- I 特性表達式特性表達式二、二、 PN結(jié)的單導游電性結(jié)的單導游電性3.2 PN3.2 PN結(jié)結(jié)IS 反向

8、飽和電流反向飽和電流VT 溫度的電壓當量溫度的電壓當量常溫下常溫下T=300KTkTVmVq 26n 發(fā)射系數(shù)，發(fā)射系數(shù)，12 e 自然對數(shù)的底自然對數(shù)的底iDDv/ nmvDSiI e 26DSiI 3. PN結(jié)結(jié)V- I 特性表達式特性表達式二、二、 PN結(jié)的單導游電性結(jié)的單導游電性3.2 PN3.2 PN結(jié)結(jié)DTv/ nVDSiI (e) 1PN結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性iD/mA1.00.50.51.00.501.0 D/ViD/mA1.00.5iD=IS0.51.00.501.0 D/ViD3. PN結(jié)結(jié)V- I 特性表達式特性表達式二、二、 PN結(jié)的單導游電性結(jié)的單導游電性3.2 PN3.2 PN結(jié)結(jié)在室溫下，假設在室溫下，假設PN結(jié)的反向飽和電流為結(jié)的反向飽和電流為1nA，假，假想象使其正向電流為想象使其正向電流為0.5mA，應加多大的電壓？設，應加多大的電壓？設n=1。例：例：DTv/ nVDSiI (e) 1解：解： 由題意可知由題意可知IS = 1nA， n=1。將參數(shù)代入。將參數(shù)代入PN結(jié)結(jié)的的V- I 特性表