在一定的温度下,由本征激发产生的少子浓度是一定的,故I基本上与外加反压的大小无关,所以称为反向饱和电流。但IR与温度有关。结论:PN结外加反向电压截止。3)总结PN结加正向电压时,具有较大的正向扩散电流,呈现低电阻,PN结导通:PN结加反向电压时,具有很小的反向漂移电流,呈现高电阻,PN结截止。由此可以得出结论:PN结具有单向导电性。3、PN结的伏安特性曲线及表达式根据理论分析:i=I(e-1式中,u为PN结两端的电压降,i为流过PN结的电流,Is为反向饱和电流:Ur=kT/q称为温度的电压当量,其中k为玻耳兹曼常数1.38×10-23,9为电子电荷量1.6×10-9,T为热力学温度。对于室温(相当T=300K),则有Uh=26mV。当 10, 1>U时,%>1’ =1,e%r;当<0,[>>Ur时,e%<<1'-ls。则PN结的伏安特性曲线如下图所示:(多子扩散)反向饱和电流正偏反向击穿电压IsJUBRu反偏反向击穿IR(少子漂移)4、PN结的电容效应
在一定的温度下,由本征激发产生的少子浓度是一定的,故 IR 基本上与外加反压的 大小无关,所以称为反向饱和电流。但 IR与温度有关。 结论:PN 结外加反向电压截止。 3)总结 PN 结加正向电压时,具有较大的正向扩散电流,呈现低电阻, PN 结导通; PN 结加反向电压时,具有很小的反向漂移电流,呈现高电阻, PN 结截止。 由此可以得出结论:PN 结具有单向导电性。 3、PN 结的伏安特性曲线及表达式 根据理论分析: (e 1) T S U u i I 式中,u 为 PN 结两端的电压降,i 为流过 PN 结的电流,IS为反向饱和电流;UT =kT/q, 称为温度的电压当量,其中 k 为玻耳兹曼常数 1.38×10-23,q 为电子电荷量 1.6×10-9,T 为热力学温度。 对于室温(相当 T=300 K),则有 UT=26 mV。 当 u>0,u>>UT时,e 1 T U u , T eS U u i I ; 当 u<0,|u|>>|UT |时,e 1 T U u , S i I 。 则 PN 结的伏安特性曲线如下图所示: 4、PN 结的电容效应
1)势垒电容CB当外加电压发生变化时,耗尽层的宽度要相应地随之改变,即PN结中存储的电荷量要随之变化,就像电容充放电一样。P空间电荷区+REw2)扩散电容CD当外加正向电压不同时,PN结两侧堆积的少子的数量及浓度梯度也不同,这就相当电容的充放电过程。N区P区耗尽层8..0C:00+ OO0000000N区中空穴P区中电子浓度分布浓度分布XLnIp极间电容(结电容):Cj=CB+CD电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来
1)势垒电容 CB 当外加电压发生变化时,耗尽层的宽度要相应地随之改变,即 PN 结中存储的电荷量 要随之变化,就像电容充放电一样。 空间电荷区 - - W - + + - - - + R + E + + P N 2)扩散电容 CD 当外加正向电压不同时,PN 结两侧堆积的少子的数量及浓度梯度也不同,这就相当 电容的充放电过程。 + - P N Lp x 浓度分布 P 耗尽层 N 区 区中电子 区中空穴 区 浓度分布 Ln 极间电容(结电容):CJ = CB + CD 电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来
s1.2半导体二极管导入:上节课我们学习了PN结的形成过程及单向导电性。其伏安特性曲线去下所示:7UBRu如果给PN结加上外壳,引出两根线,就可以构成我们今天要学习的二极管。一、二极管的结构和符号结构:二极管=PN结+管壳+引线P符号:+阴极阳极二、二极管的分类二极管的类型很多,按制造二极管的材料分,有硅二极管和锗二极管:从管子的结构来分,有以下几种类型:①点接触型二极管:②面接触型二极管:③平面型二极管
§1.2 半导体二极管 导入: 上节课我们学习了 PN 结的形成过程及单向导电性。其伏安特性曲线去下所示: 如果给 PN 结加上外壳,引出两根线,就可以构成我们今天要学习的二极管。 一、二极管的结构和符号 结构:二极管 = PN 结 + 管壳 + 引线 符号: 二、二极管的分类 二极管的类型很多, 按制造二极管的材料分, 有硅二极管和锗二极管;从管子的结 构来分, 有以下几种类型:①点接触型二极管;②面接触型二极管;③平面型二极管
阳极引线金属触丝N型锗片二氧化硅保护层阳极引线阴极引线P型硅N型硅外壳(a)点接触型阴极引线(c)平面型铝合金小球阳极引线PN结N型硅金锑合金阳极阴极底座阴极引线(b)面接触型(d)符号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。思政元素总结:事物是利整相生,我们应善于发现和利用有利方面而抑制有害方向的方法论。国家标准对半导体器件型号的命名举例如下:2AP9第一位:2代表二极管,3代表三极管:第二位:代表器件的材料,A为N型Ge,B为P型Ge,C为N型Si,D为P型Si;第三位:代表器件的类型,P为普通管,Z为整流管,K为开关管
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。 思政元素总结:事物是利弊相生,我们应善于发现和利用有利方面而抑制有害方向 的方法论。 国家标准对半导体器件型号的命名举例如下: 2AP9 第一位:2 代表二极管,3 代表三极管; 第二位:代表器件的材料,A 为 N 型 Ge,B 为 P 型 Ge, C 为 N 型 Si, D 为 P 型 Si; 第三位:代表器件的类型,P 为普通管,Z 为整流管,K 为开关管