1、第三章二極管及其基本電路，基本要求：1 .了解半導(dǎo)體器件的內(nèi)部物理過(guò)程；2了解二極管的工作原理、主要參數(shù)和使用方法；掌握二極管的外部特性、二極管的基本應(yīng)用電路及其分析方法。第3章：二極管及其基本電路，3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)，3.2結(jié)的形成和特性，3.4二極管的基本電路和分析方法，3.5特殊二極管，3.3二極管，3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)，以及半導(dǎo)體器件的特性：體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、輸入功率低、功率轉(zhuǎn)換效率高。3.1.1半導(dǎo)體材料，導(dǎo)體如金屬，絕緣體如橡膠和塑料，半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性，可制成熱敏電阻等溫度敏感元件，摻雜：在純半導(dǎo)體中摻雜一些雜質(zhì)會(huì)顯著改變導(dǎo)電性。光敏性：當(dāng)暴露在光線下時(shí)，電導(dǎo)率會(huì)發(fā)生明顯變

2、化。(它可以制成各種光敏元件，如光敏電阻、光電二極管、光電晶體管等。)。熱敏性：當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，電導(dǎo)率顯著增加。(它可以制成各種用途的半導(dǎo)體器件，如二極管、三極管和晶閘管等。)。半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)化模型和最外層的電子決定了物質(zhì)的化學(xué)特性和導(dǎo)電性；1。硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)，價(jià)電子：慣性核，3.1.2半導(dǎo)體共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，2。共價(jià)鍵，硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)，共享電子對(duì)的共價(jià)鍵，4代表慣性核，3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)，3.1.3本征半導(dǎo)體，空穴及其傳導(dǎo)，完全純半導(dǎo)體具有晶體結(jié)構(gòu)，稱為本征半導(dǎo)體晶體中原子的排列，硅單晶中的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，共價(jià)鍵，和共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子稱為價(jià)電子。價(jià)電子和價(jià)電子可以從原子核的束縛中掙脫出

3、來(lái)，在獲得一定的能量(溫度升高或光照)后變成自由電子(帶負(fù)電荷)，同時(shí)在共價(jià)鍵中留下空位，稱為空穴(帶正電荷)。本征半導(dǎo)體的傳導(dǎo)機(jī)制。這種現(xiàn)象被稱為內(nèi)在激發(fā)。溫度越高，晶體中產(chǎn)生的自由電子越多。自由電子，在外部電場(chǎng)的作用下，空穴吸引鄰近原子的價(jià)電子來(lái)填充，并且一個(gè)空穴出現(xiàn)在這個(gè)原子中，并且結(jié)果相當(dāng)于空穴的運(yùn)動(dòng)(相當(dāng)于正電荷的運(yùn)動(dòng))。當(dāng)外部電壓施加到半導(dǎo)體兩端時(shí)，半導(dǎo)體中會(huì)有兩種電流：1)自由電子定向運(yùn)動(dòng)，2)價(jià)電子組成空穴-空穴電流，1。本征半導(dǎo)體具有非常少的載流子，并且其導(dǎo)電性非常差；2.溫度越高，載流子的數(shù)量越多，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性越好。因此，溫度對(duì)半導(dǎo)體器件的性能有很大的影響。自由電子和空穴

4、被稱為載流子。自由電子和空穴是成對(duì)產(chǎn)生的，但它們會(huì)不斷復(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)體中保持一定數(shù)量的載流子。注：3.1.4雜質(zhì)半導(dǎo)體，在本征半導(dǎo)體中摻雜一些微量元素作為雜質(zhì)，會(huì)使半導(dǎo)體的電導(dǎo)率發(fā)生顯著變化。氮型半導(dǎo)體摻雜有五價(jià)雜質(zhì)元素(如磷)，而磷型半導(dǎo)體摻雜有三價(jià)雜質(zhì)元素(如硼)，摻雜的雜質(zhì)主要是三價(jià)或五價(jià)元素。摻雜雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。3.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)，1。在n型半導(dǎo)體中，額外的價(jià)電子很容易形成自由電子，因?yàn)樗皇芄矁r(jià)鍵的束縛。在n型半導(dǎo)體中，自由電子是主要由雜質(zhì)原子提供的多數(shù)載流子；空穴是由熱激發(fā)形成的少數(shù)載流子。提供自由電子的五價(jià)雜質(zhì)原子由于帶

5、正電荷而變成正離子，因此五價(jià)雜質(zhì)原子也被稱為施主雜質(zhì)。多余的電子、硅原子和五價(jià)雜質(zhì)原子只有四個(gè)價(jià)電子，可以與周圍四個(gè)半導(dǎo)體原子中的價(jià)電子形成共價(jià)鍵。硅(鍺)磷因此，三價(jià)雜質(zhì)也稱為受體雜質(zhì)。由于缺少價(jià)電子，在共價(jià)鍵中留下了一個(gè)洞?？昭ǎ齼r(jià)雜質(zhì)原子與硅原子形成共價(jià)鍵，硅(鍺)硼磷型半導(dǎo)體，3.1.4雜質(zhì)半導(dǎo)體，雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意圖，3.1.4雜質(zhì)半導(dǎo)體，磷型半導(dǎo)體，氮型半導(dǎo)體，3.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)，3.2.1載流子的漂移和擴(kuò)散，3.2pn結(jié)的形成和特性，漂移運(yùn)動(dòng)：擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：載流子從高濃度區(qū)移動(dòng)到低濃度區(qū)的現(xiàn)象?？昭ǖ倪\(yùn)動(dòng)方向與電場(chǎng)相同，電子的運(yùn)動(dòng)方向與電場(chǎng)相反。形成磷型半導(dǎo)體、氮型半導(dǎo)體、3.2

6、.2 PN結(jié)。作為擴(kuò)散的結(jié)果，空間電荷區(qū)域逐漸變寬。內(nèi)部電場(chǎng)越強(qiáng)，漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，漂移使空間電荷區(qū)越薄。3.2結(jié)的形成和特征，因此擴(kuò)散和漂移的相反運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到平衡，這意味著兩個(gè)區(qū)域之間沒(méi)有電荷運(yùn)動(dòng)，并且空間電荷區(qū)域的厚度是固定的。3 . 2 . 2pn結(jié)的形成3.2pn結(jié)的形成和特征由于濃度差，空間電荷區(qū)形成內(nèi)部電場(chǎng)，這促進(jìn)了少數(shù)載流子漂移并防止多載流子擴(kuò)散。最后，多載流子擴(kuò)散和少數(shù)載流子漂移實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)平衡。在多重態(tài)的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)中，空間電荷區(qū)是由雜質(zhì)離子形成的，而N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體是通過(guò)在本征半導(dǎo)體的兩側(cè)擴(kuò)散不同的雜質(zhì)形成的。3.2 PN結(jié)的形成，3.2 PN結(jié)，1。正向偏置電壓下PN結(jié)的電導(dǎo)

7、率：空間電荷區(qū)厚度內(nèi)的電場(chǎng)，I擴(kuò)散I漂移，擴(kuò)散漂移，正向傳導(dǎo)狀態(tài)，小電阻，正向傳導(dǎo)電流IF I擴(kuò)散，3.2.1 PN結(jié)單向電導(dǎo)率：2。反向偏置電壓下PN結(jié)的電導(dǎo)率：漂移擴(kuò)散、I漂移和I擴(kuò)展、反向截止?fàn)顟B(tài)、大電阻反向電流IR=I漂移、PN結(jié)正向偏置、PN結(jié)反向偏置、III。結(jié)論：PN結(jié)具有單側(cè)導(dǎo)電性。PN結(jié)加直流電壓時(shí)，正向?qū)ǎ弘娮柚岛苄?，正向?qū)娏骱艽?；?dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，當(dāng)PN結(jié)加有反向電壓時(shí)，反向截止：它表現(xiàn)為高電阻，反向飽和電流小，開(kāi)關(guān)關(guān)斷。4。PN結(jié)伏安特性表達(dá)式：(二極管特性方程)，3.2.5 PN結(jié)反向擊穿(熟悉P65)，當(dāng)，3.2.5 PN結(jié)電容效應(yīng)(在P66自學(xué)獲得)，1。符號(hào)：

8、2。結(jié)構(gòu)：(1)點(diǎn)接觸二極管：(2)表面接觸二極管：(3)平面二極管：3.3.1二極管結(jié)構(gòu)3360，3.3二極管，特定型號(hào)，反向擊穿電壓VBR，導(dǎo)通壓降，只有當(dāng)施加的電壓大于空載電壓時(shí)，二極管才能導(dǎo)通。施加的電壓大于反向擊穿電壓，二極管擊穿并失去其單向?qū)щ娦?。正向特性，反向特性，特性：非線性，硅0.7V，鍺0.2V。死區(qū)電壓和反向電流在一定電壓范圍內(nèi)保持恒定。1。最大整流電流當(dāng)中頻二極管長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作時(shí)，允許通過(guò)二極管的最大正向平均電流。第二，反向擊穿電壓VBR二極管反向電流急劇增加時(shí)，相應(yīng)的反向電壓值。3.3.3二極管的主要參數(shù)(P71自學(xué)熟悉)，3。室溫和規(guī)定反向電壓下反向電流IR的反向電流值。硅管：(0.1a)；鍺管：(幾十個(gè))。4.結(jié)電容反映了二極管中PN結(jié)的結(jié)電容效應(yīng)參數(shù)。當(dāng)它用于高頻和開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，必須加以考慮。V，最高工作頻率fM二極管工作頻率上限。6.反向恢復(fù)時(shí)間TRR二極管從正向?qū)ㄞD(zhuǎn)換到反向截止所需的時(shí)間。，3.4二極管的基本電路及其分析方法，3.4.1簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法(P73自學(xué))，3.4.2二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法：1理想模型：(理想二極