第06章二极管及整流电路.ppt

第1页，共36页，编辑于2022年，星期五 第6章 二极管及整流电路 §1 半导体基础 一、半导体 导体 半导体 绝缘体 光敏特性 杂敏特性 热敏特性 正四面体结构中四个原子分别处在正四面体的四个顶角上，任意顶角上的原子和中心原子各贡献一个价电子为该两个原子所共有，形成共价键 。 * 第2页，共36页，编辑于2022年，星期五 第6章 二极管及整流电路 正四面体结构图 晶体结构平面示意图 * 第3页，共36页，编辑于2022年，星期五 第6章 二极管及整流电路 二、本征半导体 本征半导体就是指纯净的、未掺杂任何杂质并且没有晶格缺陷的完整的半导体。 共价键结构中，原子最外层拥有八个电子并处于相对稳定状态，但在一定条件下，外层电子可能受到激发成为自由电子。并在其原来所在的晶格原子的外层轨道上留下一个空位，叫做空穴。空穴和自由电子都可称为本征半导体中的载流子， 其定向移动形成半导体中的电流。 在热能、外电场或其他能量激发下，自由电子不断产生。当自由电子移动到一个空穴附近，就会填补到这个空穴上，该过程叫做复合。 * 第4页，共36页，编辑于2022年，星期五 第6章 二极管及整流电路 三、杂质半导体 N型半导体 P型半导体 * 第5页，共36页，编辑于2022年，星期五 第6章 二极管及整流电路 N型半导体 在本征半导体硅（或锗）中掺入微量的V族元素（例如磷P），在本征硅晶体结构没有发生改变的前提下，硅晶体中某些位置的硅原子被磷原子取代。 具有多余电子的半导体材料。 自由电子为多数载流子（简称“多子”），空穴为少数载流子（简称“少子”）。 * 第6页，共36页，编辑于2022年，星期五 第6章 二极管及整流电路 P型半导体 在本征半导体硅（或锗）中掺入微量的III族元素（例如硼B），在本征硅晶体结构没有发生改变的前提下，硅晶体中某些位置的硅原子被硼原子取代。 空穴为 多子，自由电子为 少子。 注意： 无论N型半导体还是P型半导体都是电中性，对外不显电性。 * 第7页，共36页，编辑于2022年，星期五 第6章 二极管及整流电路 §2 PN 结 一、PN结的形成 PN结 ：在同一片半导体基片上P型半导体材料和N型半导体 材料相结合的区域。 P区与N区中载流子的扩散运动 * 第8页，共36页，编辑于2022年，星期五 第6章 二极管及整流电路 平衡状态下形成空间电荷区 扩散运动 扩散电流 浓度差异 空间电荷区 内电场 漂移运动 漂移电流 一个稳定的PN结，其内部的总电流为零，并且空间电荷区的宽度相对稳定 * 第9页，共36页，编辑于2022年，星期五 第6章 二极管及整流电路 二、PN结的特性 1、PN结单相导电性 PN 结 P 区电位高于 N 区电位的情况称为正向偏置 内电场减弱，扩散大于漂移，形成正向电流 * 第10页，共36页，编辑于2022年，星期五 第6章 二极管及整流电路 PN 结 N 区电位高于 P 区电位的情况称为反相偏置 内电场加强，扩散停止，少量漂移，形成较小反向电流 * 第11页，共36页，编辑于2022年，星期五 第6章 二极管及整流电路 2、PN结伏安特性 反向击穿电压 反向漏电流，μA级 导通压降，硅管0.6-0.8V，锗管0.2-0.3V 死区 * 第12页，共36页，编辑于2022年，星期五 第6章 二极管及整流电路 3、PN结的反向击穿 热击穿 电击穿 雪崩击穿 齐纳击穿 反向电压超过7V 反向电压低于4V 4、PN结的电容效应 结电容Cj 扩散电容Cd 势垒电容Cb 反向偏置时起主导作用 正向偏置时起主导作用 * 第13页，共36页，编辑于2022年，星期五 第6章 二极管及整流电路 §3 半导体二极管 半导体二极管是由用外壳封装起来的PN结 一、二极管的分类 按材料分类 硅半导体二极管 锗半导体二极管 按结构分类 点接触型 面接触型 平面型 * 第14页，共36页，编辑于2022年，星期五 第6章 二极管及整流电路 二、半导体二极管的伏安特性 UBR 反向击穿电压 IS 反向饱和电流 UON 开启电压 * 第15页，共36页，编辑于2022年，星期五 第6章 二极管及整流电路 三、半导体二极管的主要参数 1、最大整流电流 IF 2、最大反向工作电压 UDRM 3、反向电流 IR 4、最高工作频率fMAX * 第16页，共36页，编辑于2022年，星期五 第6章 二极管及整流电路 四、半导体二极管的等效电路 理想等效电路 正向导通 反向截至 管压降为零 反向电流为零 * 第17页，共36页，编辑于2022年，星期五 第6