(1)势垒电容CB 势垒电容是由空间电荷区的离子薄层形成的。当外加电压使PN结上压降发生变化时 离子薄层的厚度也相应地随之改变,这相当PN结中存储的电荷量也随之变化,犹如电容的 充放电。势垒电容的示意图见图。 P 1 6e⊕ 势垒电容示意图 (2)扩散电容CD 扩散电容是由多子扩散后,在PN结的另一侧面积累而形成的。因PN结正偏时,由 N区扩散到P区的电子,与外电源提供的空穴相复合,形成正向电流。刚扩散过来的电子 就堆积在P区内紧靠PN结的附近,形成一定的多子浓度梯度分布曲线。反之,由P区 扩散到N区的空穴,在N区内也形成类似的浓度梯度分布曲线。扩散电容的示意图如图 所示 当外加正向电压不同时,扩散电流即外电路电流的大小也就不同。所以PN结两侧堆 积的多子的浓度梯度分布也不同,这就相当电容的充放电过程。势垒电容和扩散电容均是 非线性电容。 Pn 扩散电容示意图
6 (1) 势垒电容 CB 势垒电容是由空间电荷区的离子薄层形成的。当外加电压使PN结上压降发生变化时， 离子薄层的厚度也相应地随之改变，这相当PN结中存储的电荷量也随之变化，犹如电容的 充放电。势垒电容的示意图见图。 势垒电容示意图 (2) 扩散电容 CD 扩散电容是由多子扩散后，在 PN 结的另一侧面积累而形成的。因 PN 结正偏时，由 N 区扩散到 P 区的电子，与外电源提供的空穴相复合，形成正向电流。刚扩散过来的电子 就堆积在 P 区内紧靠 PN 结的附近，形成一定的多子浓度梯度分布曲线。反之，由 P 区 扩散到 N 区的空穴，在 N 区内也形成类似的浓度梯度分布曲线。扩散电容的示意图如图 所示。 当外加正向电压不同时，扩散电流即外电路电流的大小也就不同。所以 PN 结两侧堆 积的多子的浓度梯度分布也不同，这就相当电容的充放电过程。势垒电容和扩散电容均是 非线性电容。 扩散电容示意图
1.2半导体二极管 1.2.1半导体二极管的几种常见结构 在PN结上加上引线和封装,就成为一个二极管。二极管按结构分有点接触型、面接 触型和平面型三大类。它们的结构示意图如图(a)、(b)、(c)所示 (1)点接触型二极管—一PN结面积小,结电容小,用于检波和变频等高频电路。 (2)面接触型二极管—一PN结面积大,用于工频大电流整流电路 (3)平面型二极管一往往用于集成电路制造工艺中。PN结面积可大可小,用于高频整 流和开关电路中 正极引线 正极引线 金属触丝 铝合金小球 正极引线 负极引线 金锑合金N型硅P型硅 外壳N型锗片 负极引线 负极引线 (a) (b) 二极管的结构示意图 1.2.2二极管的伏安特性 半导体二极管的伏安特性曲线如图01.12所示。处于第一象限的是正向伏安特性曲线, 处于第三象限的是反向伏安特性曲线。根据理论推导,二极管的伏安特性曲线可用下式表 =ls(e7-1) 式中/s为反向饱和电流,V为二极管两端的电压降,rk7称为温度的电压当量,k为 玻耳兹曼常数,q为电子电荷量,T为热力学温度。对于室温(相当7=300K),则有1=26
7 1.2 半导体二极管 1.2.1 半导体二极管的几种常见结构 在 PN 结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分有点接触型、面接 触型和平面型三大类。它们的结构示意图如图（a）、（b）、（c）所示。 (1) 点接触型二极管——PN 结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。 (2) 面接触型二极管——PN 结面积大，用于工频大电流整流电路。 (3) 平面型二极管—往往用于集成电路制造工艺中。PN 结面积可大可小，用于高频整 流和开关电路中。 二极管的结构示意图 1.2.2 二极管的伏安特性 半导体二极管的伏安特性曲线如图01.12所示。处于第一象限的是正向伏安特性曲线， 处于第三象限的是反向伏安特性曲线。根据理论推导，二极管的伏安特性曲线可用下式表 示 (e T 1) S = V − V I I 式中 IS 为反向饱和电流，V 为二极管两端的电压降，VT =kT/q 称为温度的电压当量，k 为 玻耳兹曼常数，q 为电子电荷量，T 为热力学温度。对于室温（相当 T=300 K），则有 VT=26 mV
l/mA 150-100-5000.4 V/v Sr l/μA 二极管的伏安特性曲线 (1)正向特性 当>0,即处于正向特性区域。正向区又分为两段: 当0<V<h时,正向电流为零,称为死区电压或开启电压。 当>V时,开始出现正向电流,并按指数规律增长。 硅二极管的死区电压V=0.5V左右, 锗二极管的死区电压V=0.1V左右。 (2)反向特性 当<0时,即处于反向特性区域。反向区也分两个区域: 当VB<V<0时,反向电流很小,且基本不随反向电压的变化而变化,此时的反向 电流也称反向饱和电流I 当V≥VBR时,反向电流急剧增加,V称为反向击穿电压。 在反向区,硅二极管和锗二极管的特性有所不同。硅二极管的反向击穿特性比较硬 比较陡,反向饱和电流也很小;锗二极管的反向击穿特性比较软,过渡比较圆滑,反向饱 和电流较大。从击穿的机理上看,硅二极管若|V≥7V时,主要是雪崩击穿;若VR≤4 Ⅴ则主要是齐纳击穿,当在4Ⅴ~7之间两种击穿都有,有可能获得零温度系数点 1.2.3二极管的主要参数 半导体二极管的参数包括最大整流电流l、反向击穿电压VB、最大反向工作电压RM、 反向电流lR、最高工作频率和结电容G等。几个主要的参数介绍如下 (1)最大整流电流l——二极管长期连续工作时,允许通过二极管的最大整流电流的 平均值
8 二极管的伏安特性曲线 (1) 正向特性 当 V＞0，即处于正向特性区域。正向区又分为两段： 当 0＜V＜Vth 时，正向电流为零，Vth 称为死区电压或开启电压。 当 V＞Vth 时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。 硅二极管的死区电压Vth=0.5 V左右， 锗二极管的死区电压 Vth=0.1 V 左右。 (2) 反向特性 当 V＜0 时，即处于反向特性区域。反向区也分两个区域： 当 VBR＜V＜0 时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向 电流也称反向饱和电流 IS。 当V≥VBR时，反向电流急剧增加，VBR称为反向击穿电压。 在反向区，硅二极管和锗二极管的特性有所不同。硅二极管的反向击穿特性比较硬、 比较陡，反向饱和电流也很小；锗二极管的反向击穿特性比较软，过渡比较圆滑，反向饱 和电流较大。从击穿的机理上看，硅二极管若|VBR|≥7V 时，主要是雪崩击穿；若 VBR≤4 V 则主要是齐纳击穿，当在 4V～7V 之间两种击穿都有，有可能获得零温度系数点。 1.2.3 二极管的主要参数 半导体二极管的参数包括最大整流电流IF、反向击穿电压VBR、最大反向工作电压VRM、 反向电流 IR、最高工作频率 fmax 和结电容 Cj 等。几个主要的参数介绍如下： (1) 最大整流电流 IF——二极管长期连续工作时，允许通过二极管的最大整流电流的 平均值
(2)反向击穿电压VBR和最大反向工作电压RM 极管反向电流急剧增加时对应 的反向电压值称为反向击穿电压VR。为安全计,在实际工作时,最大反向工作电压EM 般只按反向击穿电压VBR的一半计算 (3)反向电流kR-—在室温下,在规定的反向电压下,一般是最大反向工作电压下的 反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级:锗二极管在微安(μA)级 (4)正向压降一在规定的正向电流下,二极管的正向电压降。小电流硅二极管的 正向压降在中等电流水平下,约0.6~0.8V:锗二极管约0.2~0.3V (5)动态电阻—反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数。显然,r与工作电流的大 小有关,即 r =AVE/AF (6)半导体二极管的温度特性 温度对二极管的性能有较大的影响,温度升高时,反向电流将呈指数规律增加,如硅 二极管温度每増加8℃,反向电流将约増加一倍;锗二极管温度每增加12℃,反向电流大 约增加一倍。另外,温度升高时,二极管的正向压降将减小,每增加1℃,正向压降V(a) 大约减小2mV,即具有负的温度系数。这些可以从图所示二极管的伏安特性曲线上看出。 72T1 2271 温度对二极管伏安特性曲线的影响 1.2.4半导体二极管的型号 国家标准对半导体器件型号的命名举例如下: 2AP9 用数字代表同类型器件的不同型号 用字母代表器件的类型,P代表普通管
9 (2) 反向击穿电压 VBR 和最大反向工作电压 VRM——二极管反向电流急剧增加时对应 的反向电压值称为反向击穿电压 VBR。为安全计，在实际工作时，最大反向工作电压 VRM 一般只按反向击穿电压 VBR的一半计算。 (3) 反向电流 IR——在室温下，在规定的反向电压下，一般是最大反向工作电压下的 反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微安(A)级。 (4) 正向压降 VF——在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。小电流硅二极管的 正向压降在中等电流水平下，约 0.6～0.8 V；锗二极管约 0.2～0.3 V。 (5)动态电阻rd——反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数。显然， rd与工作电流的大 小有关，即 rd =VF /IF （6）半导体二极管的温度特性 温度对二极管的性能有较大的影响，温度升高时，反向电流将呈指数规律增加，如硅 二极管温度每增加 8℃，反向电流将约增加一倍；锗二极管温度每增加 12℃，反向电流大 约增加一倍。另外，温度升高时，二极管的正向压降将减小，每增加 1℃，正向压降 VF(Vd) 大约减小 2mV，即具有负的温度系数。这些可以从图所示二极管的伏安特性曲线上看出。 温度对二极管伏安特性曲线的影响 1.2.4 半导体二极管的型号 国家标准对半导体器件型号的命名举例如下： 2 A P 9 用数字代表同类型器件的不同型号. 用字母代表器件的类型，P 代表普通管