第14章 二极管晶体管

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1、电工与电子技术电工与电子技术14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性半导体：半导体：导电能力介于导体和半导体之间的材料。导电能力介于导体和半导体之间的材料。 常见的半导体材料有常见的半导体材料有硅、锗、硒硅、锗、硒及许多金属的及许多金属的氧化物氧化物和和硫化物硫化物等。半导体材料多以等。半导体材料多以晶体晶体的形式存在的形式存在。半导体材料的特性：半导体材料的特性：纯净半导体的导电能力很差；纯净半导体的导电能力很差；温度升高温度升高导电能力增强；导电能力增强；光照增强光照增强导电能力增强；导电能力增强；掺入少量杂质掺入少量杂质导电能力增强。导电能力增强。电工与电子技术共价健共价健 Si Si

2、 Si Si价电子价电子电工与电子技术 Si Si Si Si价电子价电子这一现象称为这一现象称为本征激发。本征激发。空穴空穴自由电子自由电子电工与电子技术 Si Si Si Sip+多余多余电子电子磷原子磷原子在常温下即可变在常温下即可变为自由电子为自由电子失去一个电失去一个电子变为正离子变为正离子子电工与电子技术 P接正、接正、N接负接负 PN结具有单向导电的特性，也是由结具有单向导电的特性，也是由PN结构成的半导结构成的半导体器件的主要工作机理。体器件的主要工作机理。正向偏置时外加电场与内电场方向相反，内电场被削正向偏置时外加电场与内电场方向相反，内电场被削弱，多子的扩散运动大大超过少子

3、的漂移运动，弱，多子的扩散运动大大超过少子的漂移运动，N区的电区的电子不断扩散到子不断扩散到P区，区，P区的空穴也不断扩散到区的空穴也不断扩散到N区，形成较区，形成较大的大的正向电流正向电流，这时称，这时称PN结处于结处于导通导通状态。状态。空空间间电电荷荷区区变变窄窄 R 内内电电场场 外外电电场场 P N I正正向向 US 电工与电子技术 E R 内电场 外电场 空间电荷区变宽 P N IR 反向偏置时内、外电场方向相同，因此内电场反向偏置时内、外电场方向相同，因此内电场增强增强，致，致使多子的扩散难以进行，即使多子的扩散难以进行，即PN结对反向电压呈结对反向电压呈高阻高阻特性；反特性；反

4、偏时偏时少子少子的漂移运动虽然被加强，但由于数量极小，反向电的漂移运动虽然被加强，但由于数量极小，反向电流流 IR一般情况下可忽略不计，此时称一般情况下可忽略不计，此时称PN结处于结处于截止截止状态。状态。 PNPN结的结的“正偏导通，反偏阻断正偏导通，反偏阻断”称为其单向导电性质，称为其单向导电性质，这正是这正是PNPN结构成半导体器件的基础。结构成半导体器件的基础。 电工与电子技术 将将PN结加上电极引线及外壳，就构成了半导体二极管。结加上电极引线及外壳，就构成了半导体二极管。 PN结是二极管的核心，也是所有半导体器件的核心。结是二极管的核心，也是所有半导体器件的核心。电工与电子技术阴极引

5、线阴极引线阳极引线阳极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层P型硅型硅N型硅型硅( c ) 平面型平面型金属触丝金属触丝阳极引线阳极引线N型锗片型锗片阴极引线阴极引线外壳外壳( a ) 点接触型点接触型铝合金小球铝合金小球N型硅型硅阳极引线阳极引线PN结结金锑合金金锑合金底座底座阴极引线阴极引线( b ) 面接触型面接触型图图 1 12 半导体二极管的结构和符号半导体二极管的结构和符号 阴极阴极阳极阳极( d ) 符号符号D电工与电子技术14.3.2 14.3.2 伏安特性伏安特性 -60 -40 -20 0.4 0.8 U /V 40 30 20 10 I /mA 0 正向特性 反向特性 死区电压

6、 （1 1）正向特性）正向特性 二极管外加正向电压较二极管外加正向电压较小时，外电场不足以克服内小时，外电场不足以克服内电场对多子扩散的阻力，电场对多子扩散的阻力，PN结仍处于结仍处于截止截止状态状态 。 反向电压大于击穿电压时，反向电流急剧增加。反向电压大于击穿电压时，反向电流急剧增加。 正向电压大于死区电压正向电压大于死区电压后，正向电流后，正向电流 随着正向电随着正向电压增大迅速上升。通常死区压增大迅速上升。通常死区电压硅管约为电压硅管约为0.5V，锗管约锗管约为为0.2V。（2 2）反向特性）反向特性外加反向电压时，外加反向电压时， PN结处于截止状态，反向电流很小；结处于截止状态，反

7、向电流很小； 显然显然,二极管的伏安特性不是直线，因此属于二极管的伏安特性不是直线，因此属于非非线性线性电阻元件。电阻元件。电工与电子技术14.3.3 14.3.3 主要参数主要参数 二极管的特性不仅可用伏安曲线表示，也可用一些数二极管的特性不仅可用伏安曲线表示，也可用一些数据进行说明这些数据就是二极管的参数。二极管的主要参据进行说明这些数据就是二极管的参数。二极管的主要参数有：数有：1. 最大整流电流最大整流电流 IOM 二极管长时间使用所允许通过的最大二极管长时间使用所允许通过的最大正向平均电流。正向平均电流。2. 反向工作峰值电压反向工作峰值电压 URWM 保证二极管不被击穿而给出的保证

8、二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，为反向击穿电压的反向峰值电压，为反向击穿电压的1/2至至2/3。3. 反向峰值电流反向峰值电流 IRM 二极管加反向峰值电压时的反向电流二极管加反向峰值电压时的反向电流值。该值愈大说明二极管的性能愈差，硅管的此参数值为值。该值愈大说明二极管的性能愈差，硅管的此参数值为微安级以下。微安级以下。电工与电子技术电工与电子技术定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止 若二极管是理想的，若二极管是理想的，电工与电子技术 稳压管是一种特殊的面接触型稳压管是一种特殊的面接触型二极管。它在电路中常用作稳定电二极管。它在电路中常用作稳定电压

9、的作用，故称为稳压管。压的作用，故称为稳压管。 稳压管的图形符号：稳压管的图形符号： 稳压管的伏安特性：稳压管的伏安特性：U(V)0.400.8-8-4I (mA)204010-20-1030-12反向正向 稳压管的伏安特性曲线稳压管的伏安特性曲线与普通二极管类似，只是与普通二极管类似，只是反向曲线更陡一些。反向曲线更陡一些。电工与电子技术 稳压管的主要参数：稳压管的主要参数：稳定电压稳定电压Uz 指稳压管正常工作时的端电压。指稳压管正常工作时的端电压。（其数值具有分散性）（其数值具有分散性）稳定电流稳定电流IZ 正常工作的参考电流值。低于此正常工作的参考电流值。低于此值稳压效果差。在不超过额