单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 半导体二极管和三极管,6.1 半导体基础知识,导 体：电阻率小于10,-4,cm,绝缘体：电阻率大于10,10,cm,半导体：电阻率介于10,-4,10,10,cm,之间,6.1.1 本征半导体,二个电子的共价键,二个电子的共价键,正离子,+4,电子空穴对的产生,共价键中原来位置留下一个空位,受热挣脱共价键束缚形成自由电子,形成电子空穴对,在外电场作用下,空穴电流,两部分电流：,本征激发的自由电子形成电子电流；,空穴移动产生的空穴电流,自由电子与空穴都称为,载流子,，在本征半导体中，自由电子和空穴的数目相同,电子运动,空穴运动,束缚电子：x,2,x,1,，x,3,x,2,；,相当于空穴：x,1,x,2,x,3,外电场,E,6.1.2 杂质半导体,N,型半导体（电子型半导体）和,P,型半导体（空穴型半导体）,1,N型半导体,掺入,五价,杂质元素,杂质原子提供多余的电子,电子是多数载流子,空穴是少数载流子,2,P型半导体,掺入,三价,杂质元素,杂质原子提供空穴,空穴是多数载流子,电子是少数载流子,6.1.3 PN结,1PN结的形成,空穴扩散,电子扩散,载流子在电场作用下的定向运动称为漂移运动,当扩散和漂移达到动态平衡时，空间电荷区的宽度就稳定下来。
PN结就处于相对稳定的状态,电位壁垒U,D,的大小，,硅,材料为,0.60.8V,，,锗,材料为,0.20.3V,多数载流子的扩散,空间电荷区,内电场,2PN结的单向导电性,(1)外加正向电压,外加电压,P,N,，外电场,削弱内电场,，PN结的动态平衡被破坏，在外电场的作用下，P区中的空穴进入空间电荷区，与一部分负离子中和，N区中的自由电子进入空间电荷区与一部分正离子中和，于是整个,空间电荷区变窄,，从而使多子的,扩散运动增强,，形成较大的扩散电流，这个电流称为,正向电流,，其方向是从P区指向N区这种外加电压接法称为,正向偏置,(2)外加反向电压,外加电压,N,P,，这种情况称为PN结,反向偏置,这时，,外电场增强内电场,的作用在外电场的作用下，P区中的空穴和N区中的自由电子各自背离空间电荷区运动，使,空间电荷变宽,，从而,抑制了多子的扩散,，加强了少子的漂移，形成反向电流由于少子的浓度很低，因此这个,反向电流非常小，,反向电流又称为反向饱和电流，通常用,I,s,表示结论,PN结具有单向导电性,：PN结,正向偏置,时，回路中有较大的正向电流，PN结呈现的电阻很小，,PN结处于导通状态,；当PN结,反向偏置,时，回路中的电流非常小，PN结呈现的电阻非常高，,PN结处于截止状态,。
6.2 半导体二极管,6.2.1 二极管的结构与特性,PN结面积小，结电容小，适用于高频和小功率，用作高频检波和脉冲开关,点接触型,：,面接触型：,PN结面积大，可通过较大的电流，电容效应明显不能用于高频，常用作低频整流1.结构,2.特性,二极管的伏安特性曲线,二极管方程,U,T,=kT/q为温度电压当量在常温（T=300K）下，,U,T,26mV,当二极管加正向电压时，若UU,T,，则，电流与电压基本上为指数关系当二极管加反向电压时，UU,T,，则，II,s,U,th,称为,死区电压,或,门坎电压,U,th,的大小与材料和温度有关，通常硅管约为0.5V，锗管约为0.1V；二极管导通时的正向压降，硅管为0.60.8V，锗管为0.20.3VU,BR,称为,反向击穿电压,6.2.2 二极管的主要参数,1最大整流电流I,F,最大整流电流是指二极管长时间工作时，允许流过二极管的最大正向平均电流，它由PN结的结面积和散热条件决定2最大反向工作电压U,R,它是二极管加反向电压时为防止击穿所取的安全电压，一般将反向击穿电压U,BR,的一半定为最大反向工作电压U,R,3反向电流,I,R,I,R,是指二极管加上最大反向工作电压U,R,时的反向电流。
I,R,愈小，二极管的单向导电性就愈好此外，由于反向电流是由少数载流子形成的，所以，温度对,I,R,的 影响很大,4最高工作频率f,M,f,M,主要由PN结电容的大小决定，结电容愈大，则f,M,就越低若工作频率超过f,M,，则二极管的单向导电性就变差，甚至无法使用二极管主要是利用其,单向导电性,，通常用于整流、检波、限幅、元件保护等，在数字电路中常作为开关元件在图示电路中，输入电压u,i,=10sintV，试画出电路的输出电压波形设二极管为理想二极管，正向导通时压降为零，反向偏置时，反向电流为零解,：对图 a所示电路，由于二极管具有单向导电性，在u,i,的正半周，D导通，u,o1,=u,i,；在u,i,的负半周，D截止，i=0，u,o1,=0对图b所示电路，当u,i,5V时，D导通，u,o2,=5V；当u,i,5V时，D截止，i=0,u,R,=0，故u,o2,=u,i,-u,R,=u,i,例:求图所示电路中O点的电位设二极管的正向压降为0.7V两个二极管都能导通，由于A点电位比B点高，所以D,1,优先导通，D,1,导通后，,此时D,2,上加的是反向电压，故D,2,载止在这里D,1,起钳位作用，即把O点的电位钳住在2.3V，而D,2,起隔离作用，把输入端B和输出端O隔离开来。
解：,课堂练习：,6.7 题 图(a)所示电路中，设二极管的正向压降为0.6V，输入电压的波形如图(b)所示，试画出输出电压波形作业：6.8;6.9,。