电工电子技术
半导体元件及放大电路
半导体元件及放大电路学习情境1半导体二极管及其应用电路4.1半导体二极管及其应用电路4.1.1半导体的基础知识导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。1.本征半导体纯净的单晶半导体称为本征半导体。如硅、锗单晶体。其原子最外层轨道上有四个电子，称为价电子，属于四价元素。在单晶体结构中，原子在空间整齐排列成晶格，价电子为相邻的原子所共有，形成共价键结构
+4+4+4+4硅(锗)的原子结构Si284Ge28184简化模型+4硅(锗)的共价键结构价电子自由电子空穴空穴相当于空穴可在共价键内移动半导体元件及放大电路学习情境1半导体二极管及其应用电路
复合：自由电子和空穴在运动中相遇重新结合成对消失的过程。漂移：自由电子和空穴在电场作用下的定向运动。本征激发：在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价键的束缚成为自由电子，并在共价键中留下一个空位(空穴)的过程。半导体元件及放大电路学习情境1半导体二极管及其应用电路
载流子：自由运动的带电粒子。1.本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少；2.半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电；3.本征半导体导电能力弱，并与温度有关。结论：电子(自由电子)空穴半导体元件及放大电路学习情境1半导体二极管及其应用电路
2.杂质半导体为改善本征半导体的导电性能，在本征半导体中掺入某些特定的微量杂质元素，这种掺入杂质后的半导体称为杂质半导体。（1）N型半导体本征半导体中掺入五价元素后形成以自由电子为多数载流子的杂质半导体（空穴为少数载流子）半导体元件及放大电路学习情境1半导体二极管及其应用电路
（2）P型半导体本征半导体中掺入三价元素后形成以空穴为多数载流子的杂质半导体（电子为少数载流子）多子浓度主要取决于掺杂的浓度，其值较大并稳定,受外界影响较小。少子浓度主要与本征激发有关，对温度和光照敏感，数量受温度和光照等外界因素影响较大。半导体元件及放大电路学习情境1半导体二极管及其应用电路
3.PN结及其单向导电性载流子的浓度差引起多子的扩散，复合使交界面形成空间电荷区(耗尽区)，同时建立一内电场。空间电荷区特点:无载流子，阻止扩散进行，有利于少子的漂移。半导体元件及放大电路学习情境1半导体二极管及其应用电路
（1）外加正向电压(正向偏置)（2）外加反向电压(反向偏置)外电场使空间电荷区变宽。外电场使空间电荷区变窄。PN结的单向导电性正偏导通，呈小电阻，电流较大;反偏截止，电阻很大，电流近似为零。半导体元件及放大电路学习情境1半导体二极管及其应用电路
4.1.2二极管及其应用电路1.二极管的结构与符号在PN结的两端各引出一根电极引线，然后用外壳封装起来就构成了半导体二极管半导体元件及放大电路学习情境1半导体二极管及其应用电路
硅工艺平面型二极管面接触二极管点接触二极管2.二极管的类型不能承受大的电流和高的反向电压，但极间电容很小，适用于高频电路可承受较大的电流，但极间电容较大，适用于低频电路，主要用于整流电路高频电路时，要求PN结面积小;大电流电路时，要求PN结面积大，半导体元件及放大电路学习情境1半导体二极管及其应用电路
接功能不同可分为普通二极管和特殊二极管。普通二极管有整流、检波、开关二极管等，特殊二极管有稳压、发光、光电、变容二极管等。2.二极管的类型半导体元件及放大电路学习情境1半导体二极管及其应用电路
单向导电性OuD/ViD/mA正向特性Uth死区电压iD=0Uth=0.5V0.1V(硅管)(锗管)uD?UthiD急剧上升0?uD?UthUD(on)=(0.6?0.8)V硅管0.7V(0.1?0.3)V锗管0.2V反向特性IS-U(BR)反向击穿-U(BR)?uD?0iD=IS0.1?A(硅)几十?A(锗)uD-U(BR)反向电流急剧增大(反向击穿)1、正向特性2、反向特性3、反向击穿特性3.二极管的伏安特性OuD/ViD/mA四个区反向饱和电流温度的电压当量当T=300(27?C)UT=26mV半导体元件及放大电路学习情境1半导体二极管及其应用电路
温度对二极管特性的影响0.4604020–0.020–25–50iD/mAuD/V20?C90?CT每升高10℃，反向电流约增大一倍T升高，UD(on)以(2?2.5)mV/?C下降T过高，PN结会消失半导体元件及放大电路学习情境1半导体二极管及其应用电路