文档介绍：教学内容
教学要求
课程讲解
经典例题
半导体的基本知识
PN结的形成及特性
半导体二极管
二极管基本电路及其分析方法
特殊二极管
第二章半导体二极管及其基本电路
教学内容:
本章首先简单介绍半导体的基本知识,着
重讨论半导体器件的核心环节--PN结,并重点
讨论半导体二极管的物理结构、工作原理、特
性曲线和主要参数以及二极管基本电路及其分
析方法与应用;在此基础上对齐纳二极管、变
容二极管和光电子器件的特性于应用也给予了
简要的介绍。
教学要求:
本章需要重点掌握二极管模型及其电
路分析,特别要注意器件模型的使用范围
和条件。对于半导体器件,主要着眼于在
电路中的使用,关于器件内部的物理过程
只要求有一定的了解。
半导体的基本知识
半导体器件具有的优点:
体积小、重量轻、使用寿命长、输入功率
小和功率转换效率高。
半导体材料包括本征半导体和杂质半导体。
本征半导体导电率低,热激发条件下仅有少数
电子获得足够能量形成电子空穴对。杂质半导
体是半导体器件的基本材料,N 型半导体电
子为多子,P 型半导体空穴为多子。半导体
的两种导电机理是其电场作用下的漂移运动
和载流子浓度差作用下的扩散运动。半导体
导电性能与半导体的掺杂浓度和温度有关,
掺杂浓度越大、温度越高,其导电能力越强。
PN节的形成及特性
:
PN结是半导体器件的基本结构单元,是由
载流子的扩散运动和漂移运动动态平衡形成的。
:其基本特性是单向导电性。
:削弱内电场,耗尽层变窄,
扩散>漂移,电流大。
:增强内电场,耗尽层变宽,
扩散<漂移,电流0。
PN结的伏安特性:
其中,s为反向饱和电流;VT=kT/q为热电压;
T = 300K 时, VT 26mV。
a. V>0,且V >> VT 时,=s[exp(V/VT)]
伏安特性呈非线性指数规律;
b. V<0, 且V<<VT 时,-s 0,
电流基本与V无关。
可见,PN结确实表现为单向导电性。(见例题)
PN结的反相击穿特性:
当PN结反向电压增大
到一定值时,反向电流
随电压的增加而急剧增
大。产生PN结电击穿的
原因:在强电场作用下,
大大增加了自由电子和
空穴的数目,从而引起了反向电流的急剧增
加这种现象的产生可以分为雪崩击(Avalanche
Multiplication)和齐纳击穿(Zener Breakdown)。
VBR
vD
iD
0
a. 雪崩击穿:当反向电压增大到某一数值后,载流子
的倍增情况就下就像在陡峻的积雪山坡
上发生雪崩一样,载流子增加的多而且
快,使反向电流急剧增大,于是 PN 结
就发生雪崩击穿。
:在加有较高的反向电压下,PN 结空间
电荷区中存在一个强电场,它能够破坏
共价键将束缚电子分离出来造成电子—
空穴对,形成较大的反向电流。