二極管講義

1、第一章晶體二極管及應用電路一、半導體知識1本征半導體?單質半導體材料是具有4價共價鍵晶體結構的硅（Si）和鍺（Ge）（圖12）。前者是制造半導體IC的材料（三五價化合物砷化鎵GaAs是微波毫米波半導體器件和IC的重要材料）。?純凈（純度7N）且具有完整晶體結構的半導體稱為本征半導體。在一定的溫度下，本征半導體內的最重要的物理現(xiàn)象是本征激發(fā)（又稱熱激發(fā)或產生）（圖13）。本征激發(fā)產生兩種帶電性質相反的載流子——自由電子和空穴對。溫度越高，

2、本征激發(fā)越強。?空穴是半導體中的一種等效載流子?？昭▽щ姷谋举|是價電子依次填補本征晶格中的空位，使局部顯示電荷的空位宏觀定向運動（圖14）。?在一定的溫度下，自由電子與空穴在熱運動中相遇，使一對自由電子和空穴消失的現(xiàn)象稱為載流子復合。復合是產生的相反過程，當產生等于復合時，稱載流子處于平衡狀態(tài)。2雜質半導體?在本征硅（或鍺）中滲入微量5價（或3價）元素后形成N型（或P型）雜質半導體（N型：圖15，P型：圖16）。?在很低的溫度下，N型（

3、P型）半導體中的雜質會全部電離，產生自由電子和雜質正離子對（空穴和雜質負離子對）。?由于雜質電離，使N型半導體中的多子是自由電子，少子是空穴，而P型半導體中的多子是空穴，少子是自由電子。?在常溫下，多子少子（圖17）。多子濃度幾乎等于雜質濃度，與溫度無關；兩少子濃度是溫度的敏感函數(shù)。?在相同摻雜和常溫下，Si的少子濃度遠小于Ge的少子濃度。3半導體中的兩種電流在半導體中存在因電場作用產生的載流子漂移電流（這與金屬導電一致）；還存在因載流

4、子濃度差而產生的擴散電流。4PN結?在具有完整晶格的P型和N型材料的物理界面附近，會形成一個特殊的薄層——PN結（圖18）。?PN結是非中性區(qū)（稱空間電荷區(qū)），存在由N區(qū)指向P區(qū)的內建電場和內建電壓；PN結內載流子數(shù)遠少于結外的中性區(qū)（稱耗盡層）；PN結內的電場是阻止結外兩區(qū)的多子越結擴散的（稱勢壘層或阻擋層）。?正偏PN結（P區(qū)外接高于N區(qū)的電壓）有隨正偏電壓指數(shù)增大的電流；反偏PN結（P區(qū)外接低于N區(qū)的電壓），在使PN結擊穿前，只有

5、其值很小的反向飽和電流。即PN結有單向導電特性（正偏導通，反偏截止）。?PN結的伏安方程為：，其中，在T=300K時，熱電壓mV。?非對稱PN結有結（P區(qū)高摻雜）和結（N區(qū)高摻雜），PN結主要向低摻雜區(qū)域延伸（圖19）。二、二極管知識?普通二極管內芯片就是一個PN結，P區(qū)引出正電極，N區(qū)引出負電極（圖113）。?在低頻運用時，二極的具有單向導電特性，正偏時導通，Si管和Ge管導通電壓典型值分別是0.7V和0.3V；反偏時截止，但Ge管的