第2章二極管及其典型應(yīng)用

1、1/137電子技術(shù)（模擬部分）2/137北京市精品課程教學(xué)網(wǎng)站3/jxjd/moniliu/wl/index.html3/137l平時(shí)平時(shí) 1010分分l研究報(bào)告研究報(bào)告 1010分分l實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 1515分分l期中考試期中考試 1515分分 l期末考試期末考試 5050分分考核方法考核方法下周各自然班班長到九教五樓電子實(shí)驗(yàn)室找佟老師下周各自然班班長到九教五樓電子實(shí)驗(yàn)室找佟老師商量本學(xué)期電子實(shí)驗(yàn)的安排。商量本學(xué)期電子實(shí)驗(yàn)的安排。4/137答疑答疑l平時(shí)答疑時(shí)間：自定平時(shí)答疑時(shí)間：自定 l期末答疑時(shí)間：待定期末答疑時(shí)間：待定5/137第第1章章 緒論緒論一、基

2、本概念一、基本概念二、模擬電子技術(shù)課程特點(diǎn)二、模擬電子技術(shù)課程特點(diǎn)三、電子技術(shù)主要應(yīng)用三、電子技術(shù)主要應(yīng)用四、電子技術(shù)的發(fā)展四、電子技術(shù)的發(fā)展6/137一、基本概念電子器件：電子器件：組成電子電路的基本物理單元叫做電組成電子電路的基本物理單元叫做電子器件，簡稱器件。器件有分立器件和集成電路子器件，簡稱器件。器件有分立器件和集成電路器件兩種。器件兩種。7/137l 電子電路：電子電路：由電子器件按一定規(guī)律和要求組成的由電子器件按一定規(guī)律和要求組成的系統(tǒng)叫做電子電路系統(tǒng)叫做電子電路(或簡稱電路或簡稱電路)，電路可以實(shí)現(xiàn)一，電路可以實(shí)現(xiàn)一定的功能。定的功能。l 電子技術(shù)概念：電子技術(shù)概念：研究電子器

3、件與電路系統(tǒng)分研究電子器件與電路系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、制造的工程實(shí)用技術(shù)。析、設(shè)計(jì)、制造的工程實(shí)用技術(shù)。8/137電子電路分類：電子電路分類：模擬電子電路和數(shù)字電子電路。模擬電子電路和數(shù)字電子電路。模擬電路：模擬電路：對模擬量進(jìn)行處理的電路，最基本的對模擬量進(jìn)行處理的電路，最基本的處理是放大。處理是放大。數(shù)字電路數(shù)字電路：對數(shù)字量進(jìn)行處理的電路。：對數(shù)字量進(jìn)行處理的電路。9/137電子技術(shù)分類電子技術(shù)分類模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)低頻模擬電子技術(shù)低頻模擬電子技術(shù)高頻模擬電子技術(shù)高頻模擬電子技術(shù)電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識: (1)電路理論電路理論(2)信號與系統(tǒng)理論。信

4、號與系統(tǒng)理論。模擬電子技術(shù)：模擬電子技術(shù)：研究模擬電子器件與系統(tǒng)分析、設(shè)研究模擬電子器件與系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、制造的工程實(shí)用技術(shù)。計(jì)、制造的工程實(shí)用技術(shù)。數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)：研究數(shù)字電子器件與系統(tǒng)分析、設(shè)：研究數(shù)字電子器件與系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、制造的工程實(shí)用技術(shù)。計(jì)、制造的工程實(shí)用技術(shù)。10/1371規(guī)律性規(guī)律性2非線性非線性3工程性工程性4實(shí)踐性實(shí)踐性二、模擬電子技術(shù)課程特點(diǎn)二、模擬電子技術(shù)課程特點(diǎn)11/137應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域 Application area1通信系統(tǒng)通信系統(tǒng) Telecommunication System2控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) Control System3測試系統(tǒng)測試系統(tǒng)

5、Testing System4計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) Computers5例如家用電器例如家用電器 Family Electronic6農(nóng)業(yè)機(jī)械農(nóng)業(yè)機(jī)械 Agriculture Machine7生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程 Biomedical Engineering8航空航天技術(shù)航空航天技術(shù) Spaceflight and Airplane9現(xiàn)代智能交通（現(xiàn)代智能交通（ITS）三、電子技術(shù)的應(yīng)用三、電子技術(shù)的應(yīng)用諾利刀諾利刀 12/137四、電子技術(shù)的發(fā)展l1904年：第一只真空二極年：第一只真空二極電子管電子管、 電子學(xué)誕生。電子學(xué)誕生。 l19471947年：貝爾實(shí)驗(yàn)室制成第一只年：貝爾實(shí)驗(yàn)室制成第一

6、只晶體管晶體管l19581958年：集成電路年：集成電路ICICl19691969年：大規(guī)模集成電路年：大規(guī)模集成電路LSILSIl19751975年：超大規(guī)模集成電路年：超大規(guī)模集成電路VLSI VLSI （10105 5）13/137第第1 1章章 結(jié)束結(jié)束14/137第第2章章 二極管及其典型應(yīng)用二極管及其典型應(yīng)用2.1 2.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識2.2 2.2 PN結(jié)結(jié)2.3 2.3 二極管二極管2.4 2.4 二極管典型應(yīng)用二極管典型應(yīng)用2.5 2.5 二極管電路分析二極管電路分析15/137一、半導(dǎo)體的特性一、半導(dǎo)體的特性二、本征半導(dǎo)體二、本征半導(dǎo)體三、雜質(zhì)半導(dǎo)體三、雜質(zhì)

7、半導(dǎo)體16/137 何謂半導(dǎo)體？何謂半導(dǎo)體？物體分類物體分類導(dǎo)體導(dǎo)體 導(dǎo)電率為導(dǎo)電率為10105 5s.cms.cm-1-1，量級，如金屬量級，如金屬絕緣體絕緣體 導(dǎo)電率為導(dǎo)電率為1010-22-22-10-10-14 -14 s.cms.cm-1-1量級，量級，如：橡膠、云母、塑料等。如：橡膠、云母、塑料等。 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。如：硅、鍺、砷化鎵等。如：硅、鍺、砷化鎵等。半導(dǎo)體半導(dǎo)體 半導(dǎo)體特性半導(dǎo)體特性摻入雜質(zhì)則導(dǎo)電率增加幾百倍摻入雜質(zhì)則導(dǎo)電率增加幾百倍摻雜特性摻雜特性半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件溫度增加使導(dǎo)電率大為增加溫度增加使導(dǎo)電率大為增加溫度特性溫度

8、特性熱敏器件熱敏器件光照不僅使導(dǎo)電率大為增加還可以產(chǎn)生電動勢光照不僅使導(dǎo)電率大為增加還可以產(chǎn)生電動勢光照特性光照特性光敏器件光敏器件光電器件光電器件導(dǎo)電率單位：西門子導(dǎo)電率單位：西門子/米（米（S/m)17/137本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體稱為本征半導(dǎo)體。完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體稱為本征半導(dǎo)體。純度：純度：99.9999999%，“九個(gè)九個(gè)9”它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。常用的本征半導(dǎo)體常用的本征半導(dǎo)體晶體特征晶體特征在晶體中，質(zhì)點(diǎn)的排列有一定的規(guī)律。在晶體中，質(zhì)點(diǎn)的排列有一定的規(guī)律。硅、鍺硅、鍺18/137硅原子結(jié)構(gòu)硅原子結(jié)構(gòu)鍺原子結(jié)

9、構(gòu)鍺原子結(jié)構(gòu)+4硅（鍺）的原子結(jié)構(gòu)簡化模型硅（鍺）的原子結(jié)構(gòu)簡化模型價(jià)電子價(jià)電子正離子正離子19/137鍺晶體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)示意圖鍺晶體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)示意圖 半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)示意圖半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)示意圖價(jià)帶中留下的空位稱為價(jià)帶中留下的空位稱為空穴空穴導(dǎo)帶導(dǎo)帶自由電子定向移動自由電子定向移動形成形成電子流電子流 本征半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)和共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)本征半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)和共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵內(nèi)的電子共價(jià)鍵內(nèi)的電子稱為稱為束縛電子束縛電子價(jià)帶價(jià)帶禁帶禁帶EG外電場外電場E束縛電子填補(bǔ)空穴的束縛電子填補(bǔ)空穴的定向移動形成定向移動形成空穴流空穴流掙脫原子核束縛的電子掙脫原子核束縛的電子稱為稱為自由電子自由電子20/13

10、71. 本征半導(dǎo)體中有兩種載流子本征半導(dǎo)體中有兩種載流子 自由電子和空穴自由電子和空穴 ,成對出現(xiàn)。成對出現(xiàn)。2. 在外電場的作用下，產(chǎn)生電流在外電場的作用下，產(chǎn)生電流 電子流和空穴流電子流和空穴流電子流電子流自由電子作定向運(yùn)動形成的自由電子作定向運(yùn)動形成的與外電場方向相反與外電場方向相反自由電子始終在導(dǎo)帶內(nèi)運(yùn)動自由電子始終在導(dǎo)帶內(nèi)運(yùn)動空穴流空穴流價(jià)電子遞補(bǔ)空穴形成的價(jià)電子遞補(bǔ)空穴形成的與外電場方向相同與外電場方向相同始終在價(jià)帶內(nèi)運(yùn)動始終在價(jià)帶內(nèi)運(yùn)動3. 本征半導(dǎo)體在熱力學(xué)溫度和沒有外界能量激發(fā)下，不導(dǎo)電。本征半導(dǎo)體在熱力學(xué)溫度和沒有外界能量激發(fā)下，不導(dǎo)電。載流子載流子運(yùn)載電荷的粒子稱為載流子

11、。如自由電子和空穴。運(yùn)載電荷的粒子稱為載流子。如自由電子和空穴。21/137雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體。摻雜后半導(dǎo)體的導(dǎo)電率大為提高。摻雜后半導(dǎo)體的導(dǎo)電率大為提高。 摻入的三價(jià)元素如摻入的三價(jià)元素如B（硼）、（硼）、Al（鋁）（鋁）等，形成等，形成P型半導(dǎo)體，也稱空穴型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體，也稱空穴型半導(dǎo)體。 摻入的五價(jià)元素如摻入的五價(jià)元素如P（磷）（磷） 、砷等，、砷等，形成形成N型半導(dǎo)體，也稱電子型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體，也稱電子型半導(dǎo)體。22/137 N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入的五價(jià)元素如在本征半導(dǎo)體中摻入的五價(jià)元素如P。自由電子是多子自由電子是多子空

12、穴是少子空穴是少子雜質(zhì)原子提供雜質(zhì)原子提供由熱激發(fā)形成由熱激發(fā)形成由于五價(jià)元素很容易貢獻(xiàn)電由于五價(jià)元素很容易貢獻(xiàn)電子，因此將其稱為子，因此將其稱為施主雜質(zhì)。施主雜質(zhì)。施主雜質(zhì)因提供自由電子而施主雜質(zhì)因提供自由電子而帶正電荷成為帶正電荷成為正離子。正離子。23/137 P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入的三價(jià)元素如在本征半導(dǎo)體中摻入的三價(jià)元素如B。自由電子是少子自由電子是少子空穴是多子空穴是多子雜質(zhì)原子提供雜質(zhì)原子提供由熱激發(fā)形成由熱激發(fā)形成因留下的空位因留下的空位(穴穴)很容易很容易俘獲電子，使雜質(zhì)原子成俘獲電子，使雜質(zhì)原子成為為負(fù)離子。負(fù)離子。三價(jià)雜質(zhì)三價(jià)雜質(zhì) 因因而也稱為而也稱為受主雜質(zhì)

13、受主雜質(zhì)。24/13725/137P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)擴(kuò)散運(yùn)動擴(kuò)散運(yùn)動載流子載流子從從濃度濃度大大向濃度向濃度小小的區(qū)域的區(qū)域擴(kuò)散擴(kuò)散,稱稱擴(kuò)散運(yùn)動擴(kuò)散運(yùn)動形成的電流成為形成的電流成為擴(kuò)散電流擴(kuò)散電流內(nèi)電場內(nèi)電場內(nèi)電場內(nèi)電場阻礙多子阻礙多子向?qū)Ψ降南驅(qū)Ψ降臄U(kuò)散擴(kuò)散即即阻礙擴(kuò)散運(yùn)動阻礙擴(kuò)散運(yùn)動同時(shí)同時(shí)促進(jìn)少子促進(jìn)少子向?qū)Ψ较驅(qū)Ψ狡破萍醇创龠M(jìn)了漂移運(yùn)動促進(jìn)了漂移運(yùn)動擴(kuò)散運(yùn)動擴(kuò)散運(yùn)動=漂移運(yùn)動時(shí)漂移運(yùn)動時(shí)達(dá)到達(dá)到動態(tài)平衡動態(tài)平衡耗盡層耗盡層=PN結(jié)結(jié)26/137內(nèi)電場阻止多子擴(kuò)散內(nèi)電場阻止多子擴(kuò)散 因濃度差因濃度差多子的擴(kuò)散運(yùn)動多子的擴(kuò)散運(yùn)動雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)形成內(nèi)電

14、場空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場內(nèi)電場促使少子漂移內(nèi)電場促使少子漂移擴(kuò)散運(yùn)動擴(kuò)散運(yùn)動多子從濃度大向濃度小的區(qū)域擴(kuò)散多子從濃度大向濃度小的區(qū)域擴(kuò)散, 稱擴(kuò)散運(yùn)動。稱擴(kuò)散運(yùn)動。擴(kuò)散運(yùn)動產(chǎn)生擴(kuò)散電流。擴(kuò)散運(yùn)動產(chǎn)生擴(kuò)散電流。漂移運(yùn)動漂移運(yùn)動少子向?qū)Ψ狡粕僮酉驅(qū)Ψ狡?稱漂移運(yùn)動。稱漂移運(yùn)動。漂移運(yùn)動產(chǎn)生漂移電流。漂移運(yùn)動產(chǎn)生漂移電流。動態(tài)平衡動態(tài)平衡擴(kuò)散電流擴(kuò)散電流= =漂移電流，漂移電流，PNPN結(jié)內(nèi)總電流結(jié)內(nèi)總電流=0=0。PN PN 結(jié)結(jié)穩(wěn)定的空間電荷區(qū)穩(wěn)定的空間電荷區(qū)，又稱高阻區(qū)，又稱高阻區(qū)，也稱耗盡層。，也稱耗盡層。27/137 U 內(nèi)電場的建立，使內(nèi)電場的建立，使PNPN結(jié)中產(chǎn)生電結(jié)中產(chǎn)生電位差。

15、從而形成接觸電位位差。從而形成接觸電位U 。 接觸電位接觸電位U 決定于材料及摻雜濃度決定于材料及摻雜濃度硅：硅： U =0.7 V=0.7 V鍺：鍺： U =0.2 V=0.2 V 其電位差用其電位差用 表示表示28/1371. PN1. PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況 外電場方向與外電場方向與PN結(jié)內(nèi)結(jié)內(nèi)電場方向相反，削弱了內(nèi)電場方向相反，削弱了內(nèi)電場。電場。 于是內(nèi)電場對多子擴(kuò)于是內(nèi)電場對多子擴(kuò)散運(yùn)動的阻礙減弱，擴(kuò)散散運(yùn)動的阻礙減弱，擴(kuò)散電流加大。電流加大。 擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流，可忽略漂移電流的電流，可忽略漂移電流的影響。影響。 PN結(jié)呈現(xiàn)低阻

16、性，處結(jié)呈現(xiàn)低阻性，處于導(dǎo)通狀態(tài)。于導(dǎo)通狀態(tài)。P區(qū)的電位高于區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加區(qū)的電位，稱為加正向電壓正向電壓，簡稱，簡稱正偏正偏；內(nèi)內(nèi)外外29/1372. PN2. PN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況 外電場與外電場與PN結(jié)內(nèi)電場方結(jié)內(nèi)電場方向相同，增強(qiáng)內(nèi)電場。向相同，增強(qiáng)內(nèi)電場。 內(nèi)電場對多子擴(kuò)散運(yùn)動內(nèi)電場對多子擴(kuò)散運(yùn)動阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散電流大大減阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散電流大大減小。少子在內(nèi)電場的作用下小。少子在內(nèi)電場的作用下形成的漂移電流加大。形成的漂移電流加大。 此時(shí)此時(shí)PN結(jié)區(qū)少子漂移電結(jié)區(qū)少子漂移電流大于擴(kuò)散電流，可忽略擴(kuò)流大于擴(kuò)散電流，可忽略擴(kuò)散電流。散電流。

17、PN結(jié)呈現(xiàn)高阻性，近似結(jié)呈現(xiàn)高阻性，近似認(rèn)為截止?fàn)顟B(tài)。認(rèn)為截止?fàn)顟B(tài)。P區(qū)的電位低于區(qū)的電位低于N區(qū)的電位，稱為加區(qū)的電位，稱為加反向電壓反向電壓，簡稱，簡稱反偏反偏；內(nèi)內(nèi)外外30/137 由此可以得出結(jié)論：由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。結(jié)具有單向?qū)щ娦?。小結(jié)：小結(jié)： PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流；擴(kuò)散電流； PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流。漂移電流。31/137PN結(jié)兩端的電壓與結(jié)兩端的電壓與流過流過PN結(jié)電流的關(guān)系式結(jié)電流的關(guān)系式式中式中 Is 飽和

18、電流飽和電流; UT = kT/q 等效電壓等效電壓 k 波爾茲曼常數(shù)；波爾茲曼常數(shù)；q為電子的電量；為電子的電量； T=300k（室溫）時(shí)（室溫）時(shí) UT= 26mv由半導(dǎo)體物理可推出：由半導(dǎo)體物理可推出： 當(dāng)加反向電壓時(shí)：當(dāng)加反向電壓時(shí)： 當(dāng)加正向電壓時(shí)：當(dāng)加正向電壓時(shí)：(UUT)3. PN結(jié)電流方程結(jié)電流方程1DTuUDSiIeDTuUDSiI eDSiI 32/1371DTuUDSiIe 當(dāng)加反向電壓時(shí)：當(dāng)加反向電壓時(shí)： 當(dāng)加正向電壓時(shí)：當(dāng)加正向電壓時(shí)：(UUT)DTuUDSiI eDSiI 33/137反向擊穿：反向擊穿： PN結(jié)上所加的反向電壓達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，反向電結(jié)上所加的反向電

19、壓達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，反向電流激增的現(xiàn)象。流激增的現(xiàn)象。雪崩擊穿雪崩擊穿當(dāng)反向電壓增高時(shí)，當(dāng)反向電壓增高時(shí)，少子獲得能量高速運(yùn)動，在少子獲得能量高速運(yùn)動，在空間電荷區(qū)與原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生碰撞電離。形空間電荷區(qū)與原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生碰撞電離。形成連鎖反應(yīng)，象雪崩一樣。使反向電流激增。成連鎖反應(yīng)，象雪崩一樣。使反向電流激增。齊納擊穿齊納擊穿當(dāng)反向電壓較大時(shí)，強(qiáng)電場直接從共價(jià)鍵中將電當(dāng)反向電壓較大時(shí)，強(qiáng)電場直接從共價(jià)鍵中將電子拉出來，形成大量載流子子拉出來，形成大量載流子, ,使反向電流激增。使反向電流激增。擊穿是可逆。摻雜濃度擊穿是可逆。摻雜濃度小小的二極管容易發(fā)生。的二極管容易發(fā)生。擊穿是可逆。摻雜濃

20、度擊穿是可逆。摻雜濃度大大的二極管容易發(fā)生。的二極管容易發(fā)生。不可逆擊穿不可逆擊穿 熱擊穿。熱擊穿。 PN結(jié)的電流或電壓較大，使結(jié)的電流或電壓較大，使PN結(jié)耗散功率超過極限值，使結(jié)溫結(jié)耗散功率超過極限值，使結(jié)溫升高，導(dǎo)致升高，導(dǎo)致PN結(jié)過熱而燒毀。結(jié)過熱而燒毀。34/137 勢壘勢壘電容電容CB 當(dāng)外加電壓不同時(shí)，耗盡層的電荷量隨外加電壓的變當(dāng)外加電壓不同時(shí)，耗盡層的電荷量隨外加電壓的變化而增多或減少，與電容的充放電過程相同。耗盡層寬窄化而增多或減少，與電容的充放電過程相同。耗盡層寬窄變化所等效的電容為變化所等效的電容為勢壘電容。勢壘電容。35/137 擴(kuò)散電容是由多子擴(kuò)散后，在擴(kuò)散電容是由多

21、子擴(kuò)散后，在PN結(jié)的另一側(cè)面積累而結(jié)的另一側(cè)面積累而形成的。因形成的。因PN結(jié)正偏時(shí)，由結(jié)正偏時(shí)，由N區(qū)擴(kuò)散到區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)的電子，與外電區(qū)的電子，與外電源提供的空穴相復(fù)合，形成正向電流。剛擴(kuò)散過來的電子就源提供的空穴相復(fù)合，形成正向電流。剛擴(kuò)散過來的電子就堆積在堆積在 P 區(qū)內(nèi)緊靠區(qū)內(nèi)緊靠PN結(jié)的附近，形成一定的多子濃度梯度結(jié)的附近，形成一定的多子濃度梯度分布曲線。分布曲線。注意：注意：勢壘電容和擴(kuò)散電容勢壘電容和擴(kuò)散電容均是非線性電容均是非線性電容, ,并同時(shí)存并同時(shí)存在。外加電壓變化緩慢時(shí)可在。外加電壓變化緩慢時(shí)可以忽略，但是變化較快時(shí)不以忽略，但是變化較快時(shí)不容忽略。容忽略。 擴(kuò)散擴(kuò)散電

22、容電容CD 在外加電壓變化的情況在外加電壓變化的情況下，下，P、N區(qū)少子濃度的分區(qū)少子濃度的分布將發(fā)生變化，擴(kuò)散區(qū)內(nèi)電布將發(fā)生變化，擴(kuò)散區(qū)內(nèi)電荷的積累與釋放過程與電容荷的積累與釋放過程與電容充放電過程相同，這種電容充放電過程相同，這種電容等效為擴(kuò)散電容。等效為擴(kuò)散電容。36/137 PN結(jié)的光電效應(yīng)結(jié)的光電效應(yīng) PN結(jié)用導(dǎo)線連接成回路時(shí)，載流子面臨結(jié)用導(dǎo)線連接成回路時(shí)，載流子面臨PN結(jié)勢壘的阻結(jié)勢壘的阻擋，在回路中不產(chǎn)生電流。當(dāng)有光照射擋，在回路中不產(chǎn)生電流。當(dāng)有光照射PN結(jié)材料上時(shí)，若光結(jié)材料上時(shí)，若光子能量大于半導(dǎo)體的禁帶寬度，則在子能量大于半導(dǎo)體的禁帶寬度，則在PN結(jié)的耗盡區(qū)、結(jié)的耗盡區(qū)

23、、P區(qū)、區(qū)、N區(qū)內(nèi)產(chǎn)生光生的電子區(qū)內(nèi)產(chǎn)生光生的電子-空穴對，耗盡區(qū)內(nèi)的載流子在內(nèi)建場空穴對，耗盡區(qū)內(nèi)的載流子在內(nèi)建場的作用下電子迅速移向的作用下電子迅速移向N區(qū)，孔穴移向區(qū)，孔穴移向P區(qū)，在回路內(nèi)容形成區(qū)，在回路內(nèi)容形成光電流，而光電流，而P、N區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的光子無內(nèi)建電場的作用只進(jìn)行自區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的光子無內(nèi)建電場的作用只進(jìn)行自由的擴(kuò)散運(yùn)動，對光電流基本沒有貢獻(xiàn)。由的擴(kuò)散運(yùn)動，對光電流基本沒有貢獻(xiàn)。DEDDRLUDIP注意：注意：為了充分利用在為了充分利用在PN結(jié)各區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的光生結(jié)各區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的光生載流子，載流子，PN結(jié)需加適當(dāng)結(jié)需加適當(dāng)?shù)姆聪蚱珘?。的反向偏壓?7/137 PNPN結(jié)的電致發(fā)光結(jié)的電致

24、發(fā)光 如果在如果在PN結(jié)加正偏電壓結(jié)加正偏電壓U，外電場將消弱內(nèi)建電場對，外電場將消弱內(nèi)建電場對載流子擴(kuò)散的阻擋作用。在外加電場滿足一定條件下，載流子擴(kuò)散的阻擋作用。在外加電場滿足一定條件下，注入到耗盡區(qū)內(nèi)的電子和空穴通過輻射復(fù)合而產(chǎn)生光子注入到耗盡區(qū)內(nèi)的電子和空穴通過輻射復(fù)合而產(chǎn)生光子的速率將大于材料對光子的吸收速率，從而在半導(dǎo)體內(nèi)的速率將大于材料對光子的吸收速率，從而在半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生光增益。產(chǎn)生光增益。UD38/137一、一、二極管的結(jié)構(gòu)類型二極管的結(jié)構(gòu)類型二、二、二極管的特性曲線二極管的特性曲線三、三、二極管的等效電路二極管的等效電路四、穩(wěn)壓二極管四、穩(wěn)壓二極管五、五、變?nèi)葑內(nèi)荻O管二極管

25、六、肖特基二極管六、肖特基二極管七、七、光電二極管光電二極管八、發(fā)光二極管八、發(fā)光二極管九、二極管的典型應(yīng)用九、二極管的典型應(yīng)用39/137一、一、二極管的結(jié)構(gòu)類型二極管的結(jié)構(gòu)類型在在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分二極管按結(jié)構(gòu)分點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型面接觸型面接觸型平面型平面型PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路用于檢波和變頻等高頻電路PN結(jié)面積大，用結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路于工頻大電流整流電路往往用于集成電路制造工藝中。往往用于集成電路制造工藝中。PN 結(jié)面積結(jié)面積可大可小可大可小，用于高頻整流

26、和開關(guān)電路中。用于高頻整流和開關(guān)電路中。P N40/137伏安特性：伏安特性：是指二極管兩是指二極管兩端電壓端電壓和流過二極管和流過二極管電流電流之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。由由PN結(jié)電流方程求出理想的伏安特性曲線，結(jié)電流方程求出理想的伏安特性曲線，PN結(jié)電流方程為：結(jié)電流方程為：DTDS1uUiIe二、二、二極管的特性曲線二極管的特性曲線41/137 晶體晶體二極管的伏安特性二極管的伏安特性1 1. .正向起始部分存在一正向起始部分存在一個(gè)死區(qū)或門坎，稱個(gè)死區(qū)或門坎，稱為為門限電壓門限電壓。 硅：硅：Ur=0.5-0.6V Ur=0.5-0.6V 鍺：鍺：Ur=0.1-0.2VUr=0.1-0.2V2.2.加反向電壓時(shí)，反向加反向電壓時(shí)，反向電流很小。電流很小。 即即I Is s硅硅(nA)(nA)Uz穩(wěn)壓工作原理：穩(wěn)壓工作原理：ui不變，負(fù)載減小，則不變，負(fù)載減小，則IL增大，增大，RL兩端電壓兩端電壓減小一個(gè)微量將使減小一個(gè)微量將使IZ減小，