反向特性.ppt

第3章常用半导体器件
半导体二极管
半导体三极管
重点:
1. 半导体(semiconductor)
共价键covalent bond
半导体的定义:
将导电能力介于导体和绝缘体之间的一大类物质统称为半导体。
大多数半导体器件所用主要材料是硅和锗
半导体二极管
价电子
在硅(或锗)的晶体中,
原子在空间排列成规则的晶格。
晶体中的价电子与共价键
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
2. N型(或电子型)半导体(N-type semiconductor)
则原来晶格中的某些硅原子将被杂质原子代替。
杂质原子与周围四个硅原子组成共价键时多余一个电子。
这个电子只受自身原子核吸引,在室温下可成为自由电子。
在4价的硅或锗中掺入少量的5价杂质元素,
+5
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
自由电子
+3
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
在硅或锗晶体中掺入少量的3价杂质元素,
空位
3. P型半导体(P-type semiconductor)
当它与周围的硅原子组成共价键时,
将缺少一个价电子,
产生了一个空位。
空位为电中性。
N
P
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
R
V
正向电流
空间电荷区变窄
5. PN结的单向导电性
加正向电压
+
-
U
耗尽层
内电场
外电场
I
称为正向接法或正向偏置(简称正偏,forward bias)
PN结处于正向导通(on)状态,正向等效电阻较小。
+
-
U
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
R
V
称为反向接法或反向偏置(简称反偏)
一定温度下, V 超过某一值后 I 饱和,称为反向饱和电流 IS 。
结论:PN结具有单向导电性:正向导通,反向截止。
内电场
外电场
空间电荷区
反向电流非常小,PN结处于截止(cut-off)状态。
加反向电压
I
反向电流
IS 对温度十分敏感。
P
N
6、二极管的伏安特性
阳极从P区引出,阴极从N区引出。
(1)二极管的类型
从材料分:硅二极管和锗二极管。
从管子的结构分:
对应N区
对应P区
点接触型二极管,工作电流小,可在高频下工作,适用于检波和小功率的整流电路。
面接触型二极管,工作电流大,只能在较低频率下工作,可用于整流。
开关型二极管,在数字电路中作为开关管。
二极管的符号
阳极
anode
阴极
cathode
30
20
10
I/mA
UD/V

20 10
2
4
-I/μА
O
正向特性
死区电压
Is
UBR
反向特性
+
-
UD
I
(2)二极管的伏安特性
当正向电压超过死区电压后,
二极管导通,
电流与电压关系近似指数关系。
V左右
V左右
死区电压
正向特性

10
20
30
U/V
I/mA
0
二极管正向特性曲线
V左右
V左右
死区电压:
导通压降:
正向特性
反偏时,反向电流值很小,
反向电阻很大,
反向电压超过UBR则被击穿。
IS
反向特性
UBR
结论:二极管具有单向导电性,正向导通,反向截止。
二极管方程:
反向饱和电流
反向击穿电压
式中: IS为反向饱和电流
UT 是温度电压当量,
常温下UT近似为26mV。
反向特性
-2
-4
-I/μA
I/mA
U/V
-20 -10
0