第二節(jié)半導(dǎo)體二極管

1、第一章第一章半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件1.1半導(dǎo)體的特性半導(dǎo)體的特性1.2半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管1.3雙極型三極管雙極型三極管( (BJT) )1.4場(chǎng)效應(yīng)三極管場(chǎng)效應(yīng)三極管第一章 半導(dǎo)體器件1.2半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管1.2.1PN 結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦?在一塊半導(dǎo)體單晶上一側(cè)摻雜成為在一塊半導(dǎo)體單晶上一側(cè)摻雜成為 P 型半導(dǎo)體，另型半導(dǎo)體，另一側(cè)摻雜成為一側(cè)摻雜成為 N 型半導(dǎo)體，兩個(gè)區(qū)域的交界處就形成了型半導(dǎo)體，兩個(gè)區(qū)域的交界處就形成了一個(gè)特殊的薄層，一個(gè)特殊的薄層，稱為稱為 PN 結(jié)結(jié)。 PNPN結(jié)結(jié)圖圖 1.2.1PN 結(jié)的形成結(jié)的形成第一章 半導(dǎo)體器件一、一、 PN 結(jié)中

2、載流子的運(yùn)動(dòng)結(jié)中載流子的運(yùn)動(dòng)耗盡層耗盡層空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)PN1. 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)2. 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成空間電荷區(qū)形成空間電荷區(qū)電 子 和 空 穴電 子 和 空 穴濃度差形成濃度差形成多數(shù)多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。 PN 結(jié)，耗結(jié)，耗盡層。盡層。圖圖 1.2.1PN第一章 半導(dǎo)體器件3. 空間電荷區(qū)產(chǎn)生內(nèi)電場(chǎng)空間電荷區(qū)產(chǎn)生內(nèi)電場(chǎng)PN空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)UD空間電荷區(qū)正負(fù)離子之間電位差空間電荷區(qū)正負(fù)離子之間電位差 UD 電位壁壘電位壁壘； 內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)；內(nèi)電場(chǎng)阻止多子的擴(kuò)散；內(nèi)電場(chǎng)阻止多子的擴(kuò)散 阻擋層阻擋層。4. 漂移運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)有利內(nèi)電場(chǎng)有利于少子運(yùn)動(dòng)

3、于少子運(yùn)動(dòng)漂漂移。移。 少子的運(yùn)動(dòng)少子的運(yùn)動(dòng)與多子運(yùn)動(dòng)方向與多子運(yùn)動(dòng)方向相反相反 阻擋層阻擋層圖圖 1.2.1( (b) )第一章 半導(dǎo)體器件5. 擴(kuò)散與漂移的動(dòng)態(tài)平衡擴(kuò)散與漂移的動(dòng)態(tài)平衡擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使空間電荷區(qū)增大，擴(kuò)散電流逐漸減小；擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使空間電荷區(qū)增大，擴(kuò)散電流逐漸減小；隨著內(nèi)電場(chǎng)的增強(qiáng)，漂移運(yùn)動(dòng)逐漸增加；隨著內(nèi)電場(chǎng)的增強(qiáng)，漂移運(yùn)動(dòng)逐漸增加；當(dāng)擴(kuò)散電流與漂移電流相等時(shí)，當(dāng)擴(kuò)散電流與漂移電流相等時(shí)，PN 結(jié)總的電流結(jié)總的電流空間電荷區(qū)的寬度約為幾微米空間電荷區(qū)的寬度約為幾微米 幾十微米；幾十微米；等于零，空間電荷區(qū)的寬度達(dá)到穩(wěn)定。即等于零，空間電荷區(qū)的寬度達(dá)到穩(wěn)定。即擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移

4、運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。電壓壁壘電壓壁壘 UD，硅材料約為，硅材料約為( (0.6 0.8) ) V, 鍺材料約為鍺材料約為( (0.2 0.3) ) V。第一章 半導(dǎo)體器件1. 外加正向電壓外加正向電壓又稱正向偏置，簡(jiǎn)稱正偏。又稱正向偏置，簡(jiǎn)稱正偏。外電場(chǎng)方向外電場(chǎng)方向內(nèi)電場(chǎng)方向內(nèi)電場(chǎng)方向空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)VRI空間電荷區(qū)變窄，有利于擴(kuò)散空間電荷區(qū)變窄，有利于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，電路中有較大的正向電運(yùn)動(dòng)，電路中有較大的正向電流。流。圖圖 1.2.2PN第一章 半導(dǎo)體器件在在 PN 結(jié)加上一個(gè)很小的正向電壓，即可得到較大的結(jié)加上一個(gè)很小的正向電壓，即可得到較大的正向電流，為防止電流過(guò)大

5、，可接入電阻正向電流，為防止電流過(guò)大，可接入電阻 R。2. 外加反向電壓外加反向電壓( (反偏反偏) )反向接法時(shí)，外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)的方向一致，增強(qiáng)了內(nèi)反向接法時(shí)，外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)的方向一致，增強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng)的作用；電場(chǎng)的作用；外電場(chǎng)使空間電荷區(qū)變寬；外電場(chǎng)使空間電荷區(qū)變寬；不利于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，有利于漂移運(yùn)動(dòng)，漂移電流大于擴(kuò)不利于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，有利于漂移運(yùn)動(dòng)，漂移電流大于擴(kuò)散電流，電路中產(chǎn)生反向電流散電流，電路中產(chǎn)生反向電流 I ；由于少數(shù)載流子濃度很低，反向電流數(shù)值非常小。由于少數(shù)載流子濃度很低，反向電流數(shù)值非常小。第一章 半導(dǎo)體器件空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)圖圖 1.2.3反相偏置的反相偏置的 PN 結(jié)結(jié)反向電

6、流又稱反向電流又稱反向飽和電流反向飽和電流。對(duì)溫度十分敏感對(duì)溫度十分敏感，隨隨著溫度升高，著溫度升高， IS 將急劇增大將急劇增大。PN外電場(chǎng)方向外電場(chǎng)方向內(nèi)電場(chǎng)方向內(nèi)電場(chǎng)方向VRIS第一章 半導(dǎo)體器件綜上所述：綜上所述：當(dāng)當(dāng) PN 結(jié)正向偏置時(shí)，回路中將產(chǎn)生一個(gè)較大的結(jié)正向偏置時(shí)，回路中將產(chǎn)生一個(gè)較大的正向電流，正向電流， PN 結(jié)處于結(jié)處于 導(dǎo)通狀態(tài)導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)；當(dāng) PN 結(jié)反向偏置結(jié)反向偏置時(shí)，回路中反向電流非常小，幾乎等于零，時(shí)，回路中反向電流非常小，幾乎等于零， PN 結(jié)處結(jié)處于于截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)?？梢?jiàn)，可見(jiàn)， PN 結(jié)具有結(jié)具有單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦浴５谝徽?半導(dǎo)體器件1.2.2二極

7、管的伏安特性二極管的伏安特性將將 PN 結(jié)封裝在塑料、玻璃或金屬外殼里，再?gòu)慕Y(jié)封裝在塑料、玻璃或金屬外殼里，再?gòu)?P 區(qū)和區(qū)和 N 區(qū)分別焊出兩根引線作正、負(fù)極。區(qū)分別焊出兩根引線作正、負(fù)極。二極管的結(jié)構(gòu)：二極管的結(jié)構(gòu)：( (a) )外形圖外形圖半導(dǎo)體二極管又稱晶體二極管。半導(dǎo)體二極管又稱晶體二極管。( (b) )符號(hào)符號(hào)圖圖 1.2.4二極管的外形和符號(hào)二極管的外形和符號(hào)第一章 半導(dǎo)體器件將將PN結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管。結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管。點(diǎn)接觸型：點(diǎn)接觸型：結(jié)面積小，結(jié)電容小結(jié)面積小，結(jié)電容小故結(jié)允許的電流小故結(jié)允許的電流小最高工作頻率高最高工作頻率高面接觸

8、型：面接觸型：結(jié)面積大，結(jié)電容大結(jié)面積大，結(jié)電容大故結(jié)允許的電流大故結(jié)允許的電流大最高工作頻率低最高工作頻率低平面型：平面型：結(jié)面積可小、可大結(jié)面積可小、可大小的工作頻率高小的工作頻率高大的結(jié)允許的電流大大的結(jié)允許的電流大第一章 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體二極管的類型：半導(dǎo)體二極管的類型：按按 PN 結(jié)結(jié)構(gòu)結(jié)結(jié)構(gòu)分：分：有點(diǎn)接觸型和面接觸型二極管。有點(diǎn)接觸型和面接觸型二極管。點(diǎn)接觸型管子中不允許通過(guò)較大的電流，因結(jié)電容點(diǎn)接觸型管子中不允許通過(guò)較大的電流，因結(jié)電容小，可在高頻下工作。小，可在高頻下工作。面接觸型二極管面接觸型二極管 PN 結(jié)的面積大，允許流過(guò)的電流結(jié)的面積大，允許流過(guò)的電流大，但只能在較低

9、頻率下工作。大，但只能在較低頻率下工作。按用途劃分：按用途劃分：有整流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二有整流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、開(kāi)關(guān)二極管、發(fā)光二極管、變?nèi)荻O管等。極管、開(kāi)關(guān)二極管、發(fā)光二極管、變?nèi)荻O管等。按半導(dǎo)體材料分：按半導(dǎo)體材料分：有硅二極管、鍺二極管等。有硅二極管、鍺二極管等。第一章 半導(dǎo)體器件二極管的伏安特性二極管的伏安特性在二極管的兩端加上電壓，測(cè)量流過(guò)管子的電流，在二極管的兩端加上電壓，測(cè)量流過(guò)管子的電流，I = f ( (U ) )之間的關(guān)系曲線之間的關(guān)系曲線。604020 0.002 0.00400.5 1.02550I / mAU / V正向特性正向特性硅管的伏安

10、特性硅管的伏安特性死區(qū)電壓死區(qū)電壓擊穿電壓擊穿電壓U(BR)反向特性反向特性 50I / mAU / V0.20.4 25510150.010.02鍺管的伏安特性鍺管的伏安特性0圖圖 1.2.4二極管的伏安特性二極管的伏安特性第一章 半導(dǎo)體器件1. 正向特性正向特性當(dāng)正向電壓比較小時(shí)，正向電流很小，幾乎為零。當(dāng)正向電壓比較小時(shí)，正向電流很小，幾乎為零。相應(yīng)的電壓叫相應(yīng)的電壓叫死區(qū)電壓死區(qū)電壓。范。范圍稱圍稱死區(qū)。死區(qū)電壓死區(qū)。死區(qū)電壓與材料和溫與材料和溫度有關(guān)，硅管約度有關(guān)，硅管約 0.5 V 左右，鍺左右，鍺管約管約 0.1 V 左右。左右。正向特性正向特性死區(qū)死區(qū)電壓電壓60402000.

11、4 0.8I / mAU / V當(dāng)正向電壓超過(guò)死區(qū)電壓后，當(dāng)正向電壓超過(guò)死區(qū)電壓后，隨著電壓的升高，正向電流迅速隨著電壓的升高，正向電流迅速增大。增大。第一章 半導(dǎo)體器件2. 反向特性反向特性 0.02 0.0402550I / mAU / V反向特性反向特性當(dāng)電壓超過(guò)零點(diǎn)幾伏后，當(dāng)電壓超過(guò)零點(diǎn)幾伏后，反向電流不隨電壓增加而增反向電流不隨電壓增加而增大，即飽和；大，即飽和；二極管加反向電壓，反二極管加反向電壓，反向電流很?。幌螂娏骱苄?；如果反向電壓繼續(xù)升高，大到一定數(shù)值時(shí)，反向電如果反向電壓繼續(xù)升高，大到一定數(shù)值時(shí)，反向電流會(huì)突然增大；流會(huì)突然增大；反向飽反向飽和電流和電流 這種現(xiàn)象稱這種現(xiàn)象

12、稱擊穿擊穿，對(duì)應(yīng)電壓叫，對(duì)應(yīng)電壓叫反向擊穿電壓反向擊穿電壓。擊穿并不意味管子損壞，若控制擊穿電流，電壓降擊穿并不意味管子損壞，若控制擊穿電流，電壓降低后，還可恢復(fù)正常。低后，還可恢復(fù)正常。擊穿擊穿電壓電壓U(BR)(1-16)反向擊穿電壓反向擊穿電壓反向飽和電流反向飽和電流材料材料開(kāi)啟電壓開(kāi)啟電壓Uon導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓反向飽和電流反向飽和電流硅硅Si0.5V0.50.8V1A以下以下鍺鍺Ge0.1V0.10.3V幾十幾十A導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓開(kāi)啟電壓開(kāi)啟電壓(mA)(A)(1-17)T（）正向特性左移正向特性左移，反向特性下移，反向特性下移T（）在電流不變情況下管壓降在電流不變情況下管壓降 u 反

13、向飽和電流反向飽和電流IS，U(BR) 常溫附近常溫附近：u22.5mV/ ， IS一倍一倍/10 溫溫度度對(duì)對(duì)伏伏安安特特性性的的影影響響第一章 半導(dǎo)體器件3. 伏安特性表達(dá)式伏安特性表達(dá)式( (二極管方程二極管方程) )1e (S TUUIIIS ：反向飽和電流：反向飽和電流UT ：溫度的電壓當(dāng)量：溫度的電壓當(dāng)量在常溫在常溫( (300 K) )下，下， UT 26 mV二極管加反向電壓，即二極管加反向電壓，即 U UT ，則，則 I IS。二極管加正向電壓，即二極管加正向電壓，即 U 0，且，且 U UT ，則，則，可得，可得 ，說(shuō)明電流，說(shuō)明電流 I 與電壓與電壓 U 基本上成指數(shù)關(guān)系

14、。基本上成指數(shù)關(guān)系。1eTUUTUUIIeS 第一章 半導(dǎo)體器件結(jié)論：結(jié)論：二極管具有單向?qū)щ娦?。加正向電壓時(shí)導(dǎo)通，呈現(xiàn)二極管具有單向?qū)щ娦?。加正向電壓時(shí)導(dǎo)通，呈現(xiàn)很小的正向電阻，如同開(kāi)關(guān)閉合；加反向電壓時(shí)截止，很小的正向電阻，如同開(kāi)關(guān)閉合；加反向電壓時(shí)截止，呈現(xiàn)很大的反向電阻，如同開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。呈現(xiàn)很大的反向電阻，如同開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。從二極管伏安特性曲線可以看出，二極管的電壓與從二極管伏安特性曲線可以看出，二極管的電壓與電流變化不呈線性關(guān)系，其內(nèi)阻不是常數(shù)，所以二極管電流變化不呈線性關(guān)系，其內(nèi)阻不是常數(shù)，所以二極管屬于非線性器件。屬于非線性器件。第一章 半導(dǎo)體器件* * 二極管的等效模型電路二極管的等

15、效模型電路1. 理想模型理想模型正偏時(shí)：正偏時(shí)：uD=0,RD=0;反偏時(shí)：反偏時(shí)：iD=0, RD= 。 相當(dāng)于一理想電相當(dāng)于一理想電子開(kāi)關(guān)。子開(kāi)關(guān)。HomeNextBack圖圖1.2.10 二極管的理想等效模型二極管的理想等效模型第一章 半導(dǎo)體器件HomeNext2. 恒壓降模型恒壓降模型Back 正偏時(shí)：正偏時(shí)：uD=Uon,RD=0; 反偏時(shí)：反偏時(shí)：iD=0, RD= 。 相當(dāng)于一理想電相當(dāng)于一理想電子開(kāi)關(guān)和恒壓源子開(kāi)關(guān)和恒壓源的串聯(lián)。的串聯(lián)。圖圖1.2.11 二極管的恒壓降等效模型二極管的恒壓降等效模型第一章 半導(dǎo)體器件HomeNext3. 折線型模型折線型模型Back 正偏時(shí)：正

16、偏時(shí)：uD=iDrD+UTH; 反偏時(shí)：反偏時(shí)：iD=0, RD= 。 相當(dāng)于一理想電子相當(dāng)于一理想電子開(kāi)關(guān)、恒壓源和電阻開(kāi)關(guān)、恒壓源和電阻的串聯(lián)。的串聯(lián)。圖圖1.2.12 二極管的折線型等效模型二極管的折線型等效模型第一章 半導(dǎo)體器件HomeNext4.4.小信號(hào)模型小信號(hào)模型 二極管工作在正向特二極管工作在正向特性的某一小范圍內(nèi)時(shí)，其性的某一小范圍內(nèi)時(shí)，其正向特性可以等效成一個(gè)正向特性可以等效成一個(gè)微變電阻。微變電阻。BackDDdivr 即即)1(/SDD TVveIi根據(jù)根據(jù)得得Q點(diǎn)處的微變電導(dǎo)點(diǎn)處的微變電導(dǎo)QdvdigDDd QVvTTeVI/SD dd1gr 則則DIVT 常溫下常

17、溫下（T=300K）)mA()mV(26DDdIIVrT 圖圖1.2.13 二極管的小信號(hào)等效模型二極管的小信號(hào)等效模型第一章 半導(dǎo)體器件HomeNext* * 二極管基本電路及模型分析法二極管基本電路及模型分析法1. 二極管的靜態(tài)工作情況分析二極管的靜態(tài)工作情況分析BackID+VD-R 10K +VDD20VID+VD-R 10K +VDD20VID+VD-R 10K +VDD20V+Von(a) 原電路原電路(b) 理想模型電路理想模型電路(c) 恒壓降模型電路恒壓降模型電路圖圖1.2.14 例例1.2.1的電路圖的電路圖解：解：（1）理想模型，）理想模型，VD=0，則則mAKRVVID

18、DDD210020（2）恒壓降模型）恒壓降模型VD=0.7V，則則mAKRVVIDDDD93. 1107 . 020例例1.2.1 求圖求圖1.2.14（a）所示電路的硅二極管電流）所示電路的硅二極管電流ID和電壓和電壓VD。第一章 半導(dǎo)體器件HomeNextBack2. 二極管開(kāi)關(guān)電路二極管開(kāi)關(guān)電路 例例1.2.2 如圖如圖1.2.15所示電路。所示電路。試求試求VI1、VI2為為0和和+5V時(shí)時(shí)V0的值的值 。R 10K V0Vcc +5V圖圖1.2.15 例例1.2.2 電路圖電路圖VI1VI2D1D2000+5V0 0 0 +5V +5V 0 +5V +5VV0VI1 VI2 第一章

19、半導(dǎo)體器件1.2.3二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)1. 最大整流電流最大整流電流 IF 二極管長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，允許通過(guò)的最大正向平均電流。二極管長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，允許通過(guò)的最大正向平均電流。2. 最高反向工作電壓最高反向工作電壓 UR工作時(shí)允許加在二極管兩端的反向電壓值工作時(shí)允許加在二極管兩端的反向電壓值。通常將。通常將擊穿電壓擊穿電壓 UBR 的一半定義為的一半定義為 UR 。3. 反向電流反向電流 IR通常希望通常希望 IR 值愈小愈好。值愈小愈好。4. 最高工作頻率最高工作頻率 fMfM 值主要值主要 決定于決定于 PN 結(jié)結(jié)電容的大小。結(jié)結(jié)電容的大小。結(jié)電容愈大，結(jié)電容愈大，二極管允許的最高工

20、作頻率愈低。二極管允許的最高工作頻率愈低。第一章 半導(dǎo)體器件*1.2.4二極管的電容效應(yīng)二極管的電容效應(yīng)當(dāng)二極管上的電壓發(fā)生變化時(shí)，當(dāng)二極管上的電壓發(fā)生變化時(shí)，PN 結(jié)中儲(chǔ)存的電荷結(jié)中儲(chǔ)存的電荷量將隨之發(fā)生變化，使二極管具有電容效應(yīng)。量將隨之發(fā)生變化，使二極管具有電容效應(yīng)。電容效應(yīng)包括兩部分電容效應(yīng)包括兩部分勢(shì)壘電容勢(shì)壘電容擴(kuò)散電容擴(kuò)散電容1. 勢(shì)壘電容勢(shì)壘電容是由是由 PN 結(jié)的空間電荷區(qū)變化形成的。結(jié)的空間電荷區(qū)變化形成的。( (a) ) PN 結(jié)加正向電壓結(jié)加正向電壓（b) ) PN 結(jié)加反向電壓結(jié)加反向電壓 N空間空間電荷區(qū)電荷區(qū)PVRI+UN空間空間電荷區(qū)電荷區(qū)PRI+ UV第一章

21、半導(dǎo)體器件空間電荷區(qū)的正負(fù)離子數(shù)目發(fā)生變化，如同電容的空間電荷區(qū)的正負(fù)離子數(shù)目發(fā)生變化，如同電容的放電和充電過(guò)程。放電和充電過(guò)程。勢(shì)壘電容的大小可用下式表示：勢(shì)壘電容的大小可用下式表示：lSUQC ddb由于由于 PN 結(jié)結(jié) 寬度寬度 l 隨外加隨外加電壓電壓 U 而變化，因此而變化，因此勢(shì)壘電容勢(shì)壘電容 Cb不是一個(gè)常數(shù)不是一個(gè)常數(shù)。其。其 Cb = f ( (U) ) 曲線如圖示。曲線如圖示。 ：半導(dǎo)體材料的介電比系數(shù)；：半導(dǎo)體材料的介電比系數(shù)；S ：結(jié)面積；：結(jié)面積；l ：耗盡層寬度。：耗盡層寬度。OUCb圖圖 1.2.8第一章 半導(dǎo)體器件2. 擴(kuò)散電容擴(kuò)散電容 Cd Q是由多數(shù)載流子在

22、擴(kuò)散過(guò)程中積累而引起的。是由多數(shù)載流子在擴(kuò)散過(guò)程中積累而引起的。在某個(gè)正向電壓下，在某個(gè)正向電壓下，P 區(qū)中的電子濃度區(qū)中的電子濃度 np( (或或 N 區(qū)的區(qū)的空穴濃度空穴濃度 pn) )分布曲線如圖中曲線分布曲線如圖中曲線 1 所示。所示。x = 0 處為處為 P 與與 N 區(qū)的交界處區(qū)的交界處當(dāng)電壓加大，當(dāng)電壓加大，np ( (或或 pn) )會(huì)升高，如會(huì)升高，如曲線曲線 2 所示所示( (反之濃度會(huì)降低反之濃度會(huì)降低) )。OxnPQ12 Q當(dāng)加反向電壓時(shí)，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)被削弱，當(dāng)加反向電壓時(shí)，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)被削弱，擴(kuò)散電容的作用可忽略。擴(kuò)散電容的作用可忽略。 Q正向電壓時(shí)，變化載流子積累電荷正向

23、電壓時(shí)，變化載流子積累電荷量發(fā)生變化，相當(dāng)于電容器充電和放電量發(fā)生變化，相當(dāng)于電容器充電和放電的過(guò)程的過(guò)程 擴(kuò)散電容效應(yīng)。擴(kuò)散電容效應(yīng)。圖圖 1.2.9第一章 半導(dǎo)體器件綜上所述：綜上所述：PN 結(jié)總的結(jié)電容結(jié)總的結(jié)電容 Cj 包括勢(shì)壘電容包括勢(shì)壘電容 Cb 和擴(kuò)散電容和擴(kuò)散電容 Cd 兩部分。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)二極管正向偏置時(shí)，擴(kuò)散電兩部分。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)二極管正向偏置時(shí)，擴(kuò)散電容起主要作用，即可以認(rèn)為容起主要作用，即可以認(rèn)為 Cj Cd；當(dāng)反向偏置時(shí)，勢(shì)；當(dāng)反向偏置時(shí)，勢(shì)壘電容起主要作用，可以認(rèn)為壘電容起主要作用，可以認(rèn)為 Cj Cb。Cb 和和 Cd 值都很小，通常為幾個(gè)皮法值都很小，通常為幾個(gè)

24、皮法 幾十皮法，幾十皮法，有些結(jié)面積大的二極管可達(dá)幾百皮法。有些結(jié)面積大的二極管可達(dá)幾百皮法。第一章 半導(dǎo)體器件(1-31)齊納擊穿：齊納擊穿： 高摻雜高摻雜PN結(jié)窄結(jié)窄不大的電壓不大的電壓很強(qiáng)很強(qiáng)的電場(chǎng)的電場(chǎng)破壞共價(jià)鍵破壞共價(jià)鍵電流電流雪崩擊穿：雪崩擊穿： 低摻雜低摻雜PN結(jié)寬結(jié)寬較大的電壓較大的電壓價(jià)電價(jià)電子加速子加速把價(jià)電子撞擊出共價(jià)鍵把價(jià)電子撞擊出共價(jià)鍵倍增效應(yīng)倍增效應(yīng)電流電流 通常，通常，U(BR) 7V 為雪崩擊穿；為雪崩擊穿； U(BR)5V ：Uo = 5VUi Vb故：故：Da優(yōu)先導(dǎo)通優(yōu)先導(dǎo)通 Db截止截止若：若：Da導(dǎo)通壓降為導(dǎo)通壓降為0.3V則：則：Vy = 2.7V解：

25、VaVbVy-12VDaDb(1-34)tttuiuRuoRRLuiuRuo已知：已知：Ui波形波形 ，二極管為理想元件。，二極管為理想元件。 試求：輸出試求：輸出Uo的波形。的波形。第一章 半導(dǎo)體器件 1.2.5穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管一種特殊的面接觸型半一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管。導(dǎo)體硅二極管。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管工作于反向擊穿工作于反向擊穿區(qū)區(qū)。 I/mAU/VO+ 正向正向 +反向反向 U( (b) )穩(wěn)壓管符號(hào)穩(wěn)壓管符號(hào)( (a) )穩(wěn)壓管伏安特性穩(wěn)壓管伏安特性+ I圖圖 1.2.10穩(wěn)壓管的伏安特性和符號(hào)穩(wěn)壓管的伏安特性和符號(hào)第一章 半導(dǎo)體器件 穩(wěn)壓管的參數(shù)主要有以下幾項(xiàng)：穩(wěn)壓管的參數(shù)主要有以下

26、幾項(xiàng)：1. 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 UZ3. 動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻 rZ2. 穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流 IZZZZIUr 穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)時(shí)的穩(wěn)定工作電壓。穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)時(shí)的穩(wěn)定工作電壓。 正常工作的參考電流。正常工作的參考電流。I IZ ，只要不超過(guò)額定功耗即可。，只要不超過(guò)額定功耗即可。rZ 愈小愈好。對(duì)于愈小愈好。對(duì)于同一個(gè)穩(wěn)壓管，工作電同一個(gè)穩(wěn)壓管，工作電流愈大，流愈大， rZ 值愈小。值愈小。IZ = 5 mA rZ 16 IZ = 20 mA rZ 3 IZ/mA第一章 半導(dǎo)體器件4. 電壓溫度系數(shù)電壓溫度系數(shù) U穩(wěn)壓管電流不變時(shí)，環(huán)境溫度每變化穩(wěn)壓管電流不變時(shí)，環(huán)境溫度每變化 1 引

27、起穩(wěn)定引起穩(wěn)定電壓變化的百分比。電壓變化的百分比。 ( (1) ) UZ 7 V, U 0；UZ 4 V， U 0； ( (2) ) UZ 在在 4 7 V 之間，之間， U 值比較小，性能比較穩(wěn)值比較小，性能比較穩(wěn)定。定。 2CW17：UZ = 9 10.5 V， U = 0.09 %/ 2CW11：UZ = 3.2 4.5 V， U = ( (0.05 0.03) )%/( (3) ) 2DW7 系列為溫度補(bǔ)償穩(wěn)壓管，用于電子設(shè)備的系列為溫度補(bǔ)償穩(wěn)壓管，用于電子設(shè)備的精密穩(wěn)壓源中。精密穩(wěn)壓源中。第一章 半導(dǎo)體器件 2DW7 系列穩(wěn)壓管結(jié)構(gòu)系列穩(wěn)壓管結(jié)構(gòu)( (a) )2DW7 穩(wěn)壓管外形圖穩(wěn)壓管外形圖( (b) )內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖管子內(nèi)部包括管子內(nèi)部包括兩個(gè)溫度系兩個(gè)溫度系數(shù)相反的二極管對(duì)接數(shù)相反的二極管對(duì)接在一起。在一起。溫度變化時(shí)，一個(gè)二極管被溫度變化時(shí)，一個(gè)二極管被反向偏置，溫度系數(shù)為正值；而反向偏置，溫度系數(shù)為正值；而另一個(gè)二極管被正向偏置，溫度另一個(gè)二極管被正向偏置，溫度系數(shù)為負(fù)值，二者互相補(bǔ)償，系數(shù)為負(fù)值，二者互相補(bǔ)償，使使 1、2 兩端之間的電壓隨溫度的兩端之間的電壓隨溫度的變化很小。變化很小。例：例： 2DW7C， U = 0.005 %/圖圖 1.2.122DW7 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管第一章 半導(dǎo)體器件5. 額定功耗額定功耗 PZ額定功率決定于穩(wěn)壓管允許的