1、第1.5章半導(dǎo)體二極管和晶體管，15.3半導(dǎo)體二極管，15.4齊納二極管，15.5半導(dǎo)體晶體管，15.2 PN結(jié)電容，15.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性，第1.5章半導(dǎo)體二極管和晶體管，本章介紹了理解PN結(jié)電容的單向式導(dǎo)電性， 理解晶體管的電流分配和電流放大作用二、理解二極管、穩(wěn)壓管和晶體管的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和特性曲線，理解主要參數(shù)的含義三、分析包含二極管的電路。 學(xué)會(huì)從工程科學(xué)的角度分析問(wèn)題是，根據(jù)實(shí)際情況，合理地逼近解老虎鉗的數(shù)學(xué)模型和電路工作條件，用簡(jiǎn)便的分析方法得到實(shí)際結(jié)果。 分析計(jì)算電路時(shí)，如果能夠滿(mǎn)足技術(shù)指標(biāo)，不要過(guò)分追求精確數(shù)值。 解老虎鉗非線性，特性分散，RC值有誤差，采用工藝允許一定

2、誤差，合理估算的方法。關(guān)于零配件，不能把重點(diǎn)放在特性、參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)和正確的使用方法上，過(guò)分追求其內(nèi)部反應(yīng)歷程。 探討德老虎鉗的目的是應(yīng)用。 15.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：(可以制作熱敏電阻等溫度感應(yīng)元件)。 渡渡大頭針性：在純粹的半導(dǎo)體中混入雜質(zhì)，導(dǎo)電能力顯著變化(可以制作二極管、晶體管、晶體閘流管等各種用途的半導(dǎo)體數(shù)據(jù)老虎鉗)。 感光性：受光后，電導(dǎo)能力會(huì)發(fā)生明顯變化(可以制作光電阻、光電三極管、光晶體管等各種受光元件)。 熱敏性：隨著環(huán)境溫度的上升，導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)，1.5為.1. 1本征半導(dǎo)體，具有完全純結(jié)晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體被稱(chēng)為本征半導(dǎo)體。 晶體中原子的排列方式、單晶硅中的

3、共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)、共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被稱(chēng)為價(jià)電子。 價(jià)電子、價(jià)電子在得到一定的能量(溫度上升或光照)后，從原子核的束縛中解放出來(lái)，變成自由電子(帶負(fù)電)后在云同步上，共價(jià)鍵殘留有空穴，被稱(chēng)為帶正電。 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電反應(yīng)歷程被稱(chēng)為本征激發(fā)。 空穴、溫度越高，結(jié)晶中產(chǎn)生的自由電子越多。 自由電子在外電場(chǎng)的作用下，空穴吸引相鄰原子的價(jià)電子進(jìn)行補(bǔ)充，在該原子上出現(xiàn)空穴，結(jié)果相當(dāng)于空穴的運(yùn)動(dòng)(相當(dāng)于正電荷的移動(dòng))。 關(guān)于本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電反應(yīng)歷程，若在半導(dǎo)體的兩端施加外部電壓，則能夠在半導(dǎo)體中作為2個(gè)電流(1)自由電子取向的運(yùn)動(dòng)電子電流(2)價(jià)電子而補(bǔ)充空穴電流，注意： (1)本征半導(dǎo)體中的載流子數(shù)極少，其導(dǎo)

4、電性能越差(2)溫度越高則載流子的數(shù)量越多，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能也越好因此，溫度對(duì)半導(dǎo)體去老虎鉗性能的影響很大。 自由電子和空穴都被稱(chēng)為載流子。 自由電子和空穴成對(duì)發(fā)生時(shí)，不斷地與云同步復(fù)合。 在一定溫度下載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，半導(dǎo)體中的載流子維持一定的數(shù)量。 15.1.2 N型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體在摻雜大頭針后自由電子數(shù)大幅增加，自由電子導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，被稱(chēng)為電子半導(dǎo)體或n型半導(dǎo)體。 若導(dǎo)入五價(jià)元素體、多馀的電子、磷原子，則在常溫下成為自由電子，失去一個(gè)電子成為正絡(luò)離子，向本征半導(dǎo)體中導(dǎo)入微量的雜質(zhì)(某元素體)，形成非本征半導(dǎo)體。 在n型半導(dǎo)體中，自由電子是多數(shù)載流子，

5、空穴是少數(shù)載流子。 漫動(dòng)畫(huà)、15.1.2 N型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體在摻雜大頭針后空穴數(shù)大幅增加，空穴導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，被稱(chēng)為空穴半導(dǎo)體或p型半導(dǎo)體。 引入三價(jià)元素體后，在p型半導(dǎo)體中，空穴為多數(shù)載流子，自由電子為少數(shù)載流子。 硼原子、接受一個(gè)電子成為還原離子、空穴、漫動(dòng)畫(huà)、n型或p型半導(dǎo)體是中性的，外部不導(dǎo)電。 1 .非本征半導(dǎo)體中多分子的數(shù)量與(a .摻雜濃度、b .溫度)有關(guān)。2 .非本征半導(dǎo)體中的少子數(shù)量與(a .摻雜濃度，b .溫度)有關(guān)。 3 .溫度一上升，少子數(shù)量(a .減少，b .不變，c .增加)。 根據(jù)施加電壓，p型半導(dǎo)體中的電流主要是n型半導(dǎo)體中的電流。 (a

6、 .電子電流，b .空穴電流)，b，a，15.2 PN結(jié)電容，15.2.1 PN結(jié)電容的形成，多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，少子的漂移運(yùn)動(dòng)，濃度差，p型半導(dǎo)體，n型半導(dǎo)體，內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，漂移使空間電荷區(qū)域變薄。 擴(kuò)散的結(jié)果是擴(kuò)大了空間電荷區(qū)域。 空間電荷區(qū)域也稱(chēng)為PN結(jié)電容，擴(kuò)散和漂移的相反運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，并且空間電荷區(qū)域的厚度是恒定的。 形成、漫動(dòng)畫(huà)位置、空間電荷區(qū)域，15.2.2 PN結(jié)電容的單向式導(dǎo)電性，1 .在PN結(jié)電容上順向電壓(正向偏壓)、PN結(jié)電容變窄，p結(jié)為正，n結(jié)為負(fù)，IF、內(nèi)電場(chǎng)減弱，多子的擴(kuò)散變強(qiáng)，形成大的擴(kuò)散電流。 對(duì)PN結(jié)電容施加順向電壓后，PN結(jié)電容變窄，正向電流

7、大，正向電阻小，PN結(jié)電容變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。 動(dòng)態(tài)視頻，2. PN結(jié)電容上反向電壓(反向偏置)，p結(jié)負(fù)，n結(jié)正，動(dòng)態(tài)視頻，PN結(jié)電容擴(kuò)大，2. PN結(jié)電容上反向電壓(反向偏置)，內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，少子漂移增強(qiáng)，少子數(shù)少，因此形成小的反向電流。 IR、p為負(fù)，n為正，溫度越高少子數(shù)量越多，逆電流隨溫度增加。 對(duì)動(dòng)態(tài)視頻、PN結(jié)電容施加逆電壓時(shí)，PN結(jié)電容擴(kuò)大，逆電流小，逆電阻大，PN結(jié)電容變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。15.3半導(dǎo)體二極管、15.3.1基本構(gòu)造、(a )點(diǎn)接觸型、(b )面接觸型、接合面積小、接合電容小、正向電流小。 用于檢波和變頻器等的射頻波電路。 用于接合面積大、正向電流大、接合電容大、商用頻率大的電

8、流整流電路。 (c )平面型用于IC集成電路的制造工藝。 PN結(jié)電容的結(jié)面積也可以很小，用于射頻波整流和開(kāi)關(guān)電路。 圖1 12的半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)和符號(hào)，15.3半導(dǎo)體二極管，二極管結(jié)構(gòu)示意圖，15.3.2伏安圖特性，硅管0.5V，鍺管0.1V。 如果、逆耐壓U(BR )、導(dǎo)通電壓降、施加電壓大于死區(qū)電壓二極管，則無(wú)法導(dǎo)通。 施加了逆耐壓以上的電壓的二極管被破壞，單向式的導(dǎo)電性喪失。 順向特性、逆向特性、特征：非線性、硅0.60.8V鍺0.20.3V、靜電電壓、逆向電流在一定的電壓范圍內(nèi)保持常數(shù)。15.3.3主要參數(shù)、1 .最大整流電流IOM、二極管長(zhǎng)期使用時(shí)，允許流過(guò)二極管的最大正向平均電流。

9、 2 .反向操作尖峰電壓URWM是確保二極管不會(huì)遭到破壞的反向尖峰電壓，其通常為二極管反向破壞電壓UBR的一半或三分之二。 二極管被破壞會(huì)破壞單向式的導(dǎo)電性，過(guò)熱燒壞。 3 .反向尖峰電流IRM是指當(dāng)向二極管施加最高反向操作電壓時(shí)的反向電流。 反向電流越大，表示管道單向式的導(dǎo)電性越差，IRM受到溫度的影響，溫度越高，反向電流越大。 硅管的逆電流小，鍺管的逆電流大，是硅管的幾十到幾百倍。 二極管的單向式導(dǎo)電性，1 .在二極管上施加順向電壓(正向偏壓、陽(yáng)極正、陰極負(fù))時(shí)，二極管處于正向?qū)顟B(tài)，二極管的正向電阻小，正向電流大。 2 .對(duì)二極管施加反向電壓(反向偏壓、陽(yáng)極負(fù)、陰極正)時(shí)，二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，二極管的反向電阻大，反向電流小。 3 .施加電