CH3二極管及其基本電路ppt課件

1、3.1 半導體的根本知識半導體的根本知識3.3 半導體二極管半導體二極管3.4 二極管根本電路及其分析方法二極管根本電路及其分析方法3.5 特殊二極管特殊二極管3.2 PN結(jié)的構(gòu)成及特性結(jié)的構(gòu)成及特性3.1 半導體的根本知識半導體的根本知識 3.1.1 半導體資料 3.1.2 半導體的共價鍵構(gòu)造 3.1.3 本征半導體 3.1.4 雜質(zhì)半導體 3.1.1 半導體資料半導體資料 根據(jù)物體導電才干根據(jù)物體導電才干( (電阻率電阻率) )的不同，來劃分的不同，來劃分導體、絕緣體和半導體。導體、絕緣體和半導體。典型的半導體有硅典型的半導體有硅SiSi和鍺和鍺GeGe以及砷化鎵以及砷化鎵GaAsGaAs

2、等。等。 3.1.2 半導體的共價鍵構(gòu)造半導體的共價鍵構(gòu)造硅和鍺的原子構(gòu)造簡化模型及晶體構(gòu)造硅和鍺的原子構(gòu)造簡化模型及晶體構(gòu)造3.1.3 本征半導體本征半導體共價健共價健 Si Si Si Si價電子價電子 絕對零度時，本征半導體的價電子被共價鍵束縛，無載流子，不導電，相當于絕緣體。 Si Si Si Si價電子價電子空穴空穴自在電子自在電子本征激發(fā)本征激發(fā)-由于溫度升高，由于溫度升高，產(chǎn)生電子產(chǎn)生電子-空穴對的景象空穴對的景象復合復合-自在電子會被空穴吸引，填補回去而成對消逝。自在電子會被空穴吸引，填補回去而成對消逝。溫度一定時，電子空穴的數(shù)量是常數(shù)溫度一定時，電子空穴的數(shù)量是常數(shù)3.1.4

3、 雜質(zhì)半導體雜質(zhì)半導體 Si Si Si Sip+多余多余電子電子磷原子磷原子在常溫下即可變在常溫下即可變?yōu)樽栽陔娮訛樽栽陔娮邮ヒ皇ヒ粋€電子個電子變?yōu)檎優(yōu)檎x子離子1.N型半導體型半導體 N型半導體表示為：型半導體表示為： Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴2. P 型半導體型半導體P型半導體表示為：型半導體表示為： 本征半導體、雜質(zhì)半導體本征半導體、雜質(zhì)半導體 本節(jié)中的有關(guān)概念本節(jié)中的有關(guān)概念自在電子、空穴自在電子、空穴 N N型半導體、型半導體、P P型半導體型半導體 多數(shù)載流子、少數(shù)載流子多數(shù)載流子、少數(shù)載流子. 本征激發(fā)、復合本征激發(fā)、復合3.2 PN3.2 PN結(jié)的構(gòu)

4、成及特性結(jié)的構(gòu)成及特性 3.2.2 PN結(jié)的構(gòu)成 3.2.3 PN結(jié)的單導游電性 3.2.4 PN結(jié)的反向擊穿 3.2.5 PN結(jié)的電容效應 3.2.1 載流子的漂移與分散 3.2.1 載流子的漂移與分散載流子的漂移與分散漂移：漂移： 在電場作用引起載流子的定向運動稱為漂移運動。產(chǎn)生在電場作用引起載流子的定向運動稱為漂移運動。產(chǎn)生的電流稱為漂移電流。的電流稱為漂移電流。 電流方向為正電荷挪動的方向，大小與電場成正比。電流方向為正電荷挪動的方向，大小與電場成正比。分散：分散： 由載流子濃度差引起載流子的定向運動稱為分散運動。由載流子濃度差引起載流子的定向運動稱為分散運動。產(chǎn)生的電流稱為分散電流。

5、產(chǎn)生的電流稱為分散電流。 電流的方向為由濃度梯度高指向濃度梯度低，大小與濃電流的方向為由濃度梯度高指向濃度梯度低，大小與濃度梯度成正比。度梯度成正比。 3.2.2 PN結(jié)的構(gòu)成結(jié)的構(gòu)成多子的分散運動多子的分散運動內(nèi)電場內(nèi)電場少子的漂移運動少子的漂移運動濃度差濃度差 分散的結(jié)果使分散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬?？臻g電荷區(qū)變寬?？臻g電荷區(qū)也稱空間電荷區(qū)也稱 PN 結(jié)結(jié) +構(gòu)成空間電荷區(qū)構(gòu)成空間電荷區(qū) 對于對于P P型半導體和型半導體和N N型半導體結(jié)合面，離型半導體結(jié)合面，離子薄層構(gòu)成的空間電荷區(qū)稱為子薄層構(gòu)成的空間電荷區(qū)稱為PNPN結(jié)。結(jié)。 在空間電荷區(qū)，由于短少多子，所以也在空間電荷區(qū)，由于短少多

6、子，所以也稱耗盡層，或阻撓層阻止分散運動等。稱耗盡層，或阻撓層阻止分散運動等。 PN 結(jié)變窄結(jié)變窄 P接正、接正、N接負接負 外電場外電場IF內(nèi)電場內(nèi)電場PN+ 內(nèi)電場被加內(nèi)電場被加強，少子的漂強，少子的漂移加強，由于移加強，由于少子數(shù)量很少，少子數(shù)量很少，構(gòu)成很小的反構(gòu)成很小的反向電流。向電流。IR+ PN PN結(jié)加正向電壓時，呈現(xiàn)低電阻，具有較結(jié)加正向電壓時，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向分散電流；簡稱正偏。大的正向分散電流；簡稱正偏。 PN PN結(jié)加反向電壓時，呈現(xiàn)高電阻，具有很結(jié)加反向電壓時，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流；簡稱反偏。小的反向漂移電流；簡稱反偏。 由此可以得出結(jié)論：由此

7、可以得出結(jié)論： PN PN結(jié)具有單導游電性。結(jié)具有單導游電性。 3.2.4 PN結(jié)的反向擊穿結(jié)的反向擊穿 當當PNPN結(jié)的反向電壓添加結(jié)的反向電壓添加到一定數(shù)值時，反向電流忽到一定數(shù)值時，反向電流忽然快速添加，此景象稱為然快速添加，此景象稱為PNPN結(jié)的反向擊穿。結(jié)的反向擊穿。熱擊穿熱擊穿不可逆不可逆 雪崩擊穿雪崩擊穿 齊納擊穿齊納擊穿 電擊穿電擊穿可逆可逆 3.2.5 PN結(jié)的電容效應結(jié)的電容效應(1) (1) 分散電容分散電容CDCD (2) (2) 勢壘電容勢壘電容CBCB3.3 二極管二極管 3.3.1 二極管的構(gòu)造 3.3.2 二極管的伏安特性 3.3.3 二極管的主要參數(shù)3.3.1

8、 半導體二極管的構(gòu)造半導體二極管的構(gòu)造 在在PNPN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極管。二極管按構(gòu)造分有點接觸型、面接觸型兩大管。二極管按構(gòu)造分有點接觸型、面接觸型兩大類。類。(1) (1) 點接觸型二極管點接觸型二極管(a)(a)點接觸型點接觸型 二極管的構(gòu)造表示圖二極管的構(gòu)造表示圖 PN PN結(jié)面積結(jié)面積小，結(jié)電容小，小，結(jié)電容小，用于檢波和變用于檢波和變頻等高頻電路。頻等高頻電路。a面接觸型面接觸型 b集成電路中的平面型集成電路中的平面型(2) (2) 面接觸型二極管面接觸型二極管 PN PN結(jié)面積大，結(jié)面積大，用于工頻大電流用于工頻大電流整流電路。整

9、流電路。(b)(b)面接觸型面接觸型電路電路符號符號 3.3.2 二極管的伏安特性二極管的伏安特性1.1.二極管的伏安特性公式表示二極管的伏安特性公式表示)1e (/SDD TVIiv硅二極管的硅二極管的V-I V-I 特性特性VT-與溫度有關(guān)的常與溫度有關(guān)的常數(shù)。數(shù)。Is -反向飽和電流反向飽和電流vD 0 時，時，1e/ |DTVv|-TVIi/SDDev正偏時成指數(shù)函數(shù)正偏時成指數(shù)函數(shù)vD Vth, 那么那么D導通，可用理想模型、導通，可用理想模型、恒壓模型或折線模型替代二極管；恒壓模型或折線模型替代二極管；3) 假設(shè)假設(shè)VDO0,導通，導通，vD=0 , vs0 , D截止，截止，iD

10、=02 2靜態(tài)任務(wù)情況分析靜態(tài)任務(wù)情況分析V 0D VmA 1/DDD RVI理想模型理想模型R=10k 當當VDD=10V 時，時，mA 93. 0/ )(DDDD RVVI恒壓模型恒壓模型V 7 . 0D V硅二極管典型值硅二極管典型值折線模型折線模型V 5 . 0th V硅二極管典型值硅二極管典型值mA 931. 0DthDDD rRVVI k 2 . 0Dr設(shè)設(shè)V 69. 0DDthD rIVVa簡單二極管電路簡單二極管電路 b習慣畫法習慣畫法 例例2： 取取 B 點作參考點，斷開點作參考點，斷開二極管，分析二極管陽極二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。和陰極的電位。D6V12V3kB

11、AVAB+例例2:mA43122D IBD16V12V3kAD2VAB+如何判別二極管在電路中是導通的還是截止的如何判別二極管在電路中是導通的還是截止的u先假設(shè)二極管兩端斷開，確定二極管兩端的電先假設(shè)二極管兩端斷開，確定二極管兩端的電位差；位差；u假設(shè)電路出現(xiàn)兩個或兩個以上二極管，應先判別假設(shè)電路出現(xiàn)兩個或兩個以上二極管，應先判別接受正向電壓較大的管子優(yōu)先導通，再按照上述接受正向電壓較大的管子優(yōu)先導通，再按照上述方法判別其他的管子能否導通。方法判別其他的管子能否導通。u根據(jù)二極管兩端加的是正電壓還是反電壓斷定二根據(jù)二極管兩端加的是正電壓還是反電壓斷定二極管能否導通，假設(shè)為正電壓且大于閾值電壓，

12、極管能否導通，假設(shè)為正電壓且大于閾值電壓，那么管子導通，否那么截止；那么管子導通，否那么截止；V sin18itu t 3.5 特殊二極管特殊二極管VZIZIZM VZ IZ穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時任穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時任務(wù)在反向電擊穿形狀。務(wù)在反向電擊穿形狀。_+VIO 3.5.1 齊納二極管(穩(wěn)壓二極管)3. 主要參數(shù)主要參數(shù)(1) 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓VZ 穩(wěn)壓管正常任務(wù)穩(wěn)壓管正常任務(wù)(反向擊穿反向擊穿)時管子兩端的電壓。時管子兩端的電壓。ZZ ZIVr(3) 穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流 IZ 、最大穩(wěn)定電流、最大穩(wěn)定電流 IZM4. 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路正常穩(wěn)壓時正常穩(wěn)壓時 VO =VZ限流電阻限流電阻R的計算：的

13、計算：IR = IZ+ ILIR= (VI-VZ) / RIo = Vz/RLIzmin Iz Izmax(VI-Vz)/(Izmax+ IL )RmaxV sin12itut 3.5.2 變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管a符號符號 b結(jié)電容與電壓的關(guān)系縱坐標為對數(shù)刻度結(jié)電容與電壓的關(guān)系縱坐標為對數(shù)刻度 特點：任務(wù)在反偏形狀，電容與反向電壓成正比。特點：任務(wù)在反偏形狀，電容與反向電壓成正比。3.5.3 肖特基二極管肖特基二極管a符號符號 b正向正向V-I特性特性特點：電容小、任務(wù)速度快、門檻電壓低，常用作開關(guān)管特點：電容小、任務(wù)速度快、門檻電壓低，常用作開關(guān)管3.5.4 光電子器件光電子器件1. 光電二極

14、管光電二極管 a符號符號 b電路模型電路模型 c特性曲線特性曲線 特點：任務(wù)在反偏形狀，反向電流與光的照度成正比。特點：任務(wù)在反偏形狀，反向電流與光的照度成正比。2. 發(fā)光二極管發(fā)光二極管符號符號光電傳輸系統(tǒng)光電傳輸系統(tǒng) 特點：正導游通時能發(fā)光，為可見光。特點：正導游通時能發(fā)光，為可見光。3. 激光二極管激光二極管a物理構(gòu)造物理構(gòu)造 b符號符號 end特點：正導游通時能發(fā)光，不是可見光，而是紅外線。特點：正導游通時能發(fā)光，不是可見光，而是紅外線。第三章小結(jié)第三章小結(jié)半導體在本征激發(fā)后具有導電性能，載流子濃度半導體在本征激發(fā)后具有導電性能，載流子濃度與溫度有關(guān)；與溫度有關(guān)；P P型半導體中多子為

15、空穴，少子為電子；型半導體中多子為空穴，少子為電子； N N型半導型半導體中多子為電子，少子為空穴；體中多子為電子，少子為空穴；PNPN結(jié)具有單相導電性；結(jié)具有單相導電性；正向偏置時：正向偏置時：管壓降為管壓降為0 0，電阻也為，電阻也為0 0。反向偏置時：反向偏置時：電流為電流為0 0，電阻為，電阻為。當當iD1mAiD1mA時，時， vD=0.7VvD=0.7V硅硅vD=0.2VvD=0.2V鍺鍺20015 . 07 . 0mAVViVVrDthDDDDDthDiriVv2005 . 0第三章習題常見類型第三章習題常見類型半導體根底知識正確的判別；半導體根底知識正確的判別；電子電路中二極管、穩(wěn)壓管任務(wù)形狀的判別；電子電路中二極管、穩(wěn)壓管任務(wù)形狀的判別；知電子電路的輸入電壓求輸出