2022-2023学年高二物理竞赛课件：半导体二极管

半导体二极管 一、二极管（PN结）的单向导电性 1. 正偏: P  + ，N    PN结变窄（由11到22）  PN结正向电阻很小。  内电场变小（ 由V0变到V0  VF ）  形成扩散电流即正向电流 IF ；  VF， IF ； 利于扩散 1 2 1 2 2 1 2 1 P N VF IF 半导体二极管 内电场 外电场 + _ 17 PN结的符号 ( symbol ) 把PN结封壳，引线即成二极管。 其符号和PN结相同。 阳极 阴极 16 2. 反偏 P   ，N  +  PN结变宽（由11到22）  PN结反向电阻很大。  内电场变大（由V0变到V0 + VF ）  形成漂移电流即反向（饱和）电流 IS ；  VR， IS 不变； 利于漂移 2 1 2 1 1 2 1 2 P N VR IF IR(或IS ) 内电场 外电场 + _ 18 二极管(PN结)正向电阻小，反向电 阻大， 这就是它的单向导电性。 19 总结： 二、二极管的伏安特性 I = f (V)  正向死区 死区电压：硅0.5V 锗0.1V 图2－10 O V(V) IS IF I(mA) + – I V µA) ( 20  正向导通区 IS ：反向饱和电流 VT ：温度的电压当量 T =300K时， VT =26mV b. 当 V >> VT I 和V成指数关系 21  反向截止区 I = IS  反向击穿区 反向电流急剧增加, 管子被击穿。 反向电压×反向电流 < PN结允许的耗散功率称为电击穿，电击穿是可逆的，如稳压管。 反向电压×反向电流 > PN结允许的耗散功率称为热击穿。热击穿管子损坏，是不可逆的。 22 三、二极管的直流参数 1. 最大整流电流 IF： 管子长期运行时，允许通过的最大正向平均电流； 2. 反向击穿电压 VBR ( Breakdown Voltage ) 管子反向击穿时的电压值 一般手册上给出的最高反向工作电压约为击穿电压的一半。 23 §2.4 二极管基本电路及其分析方法 一、二极管正向伏安特性的模型 1. 理想模型 ( Ideal Model ) 24 iD (b) + – vD 正偏时 ( forward bias )，管子导通正向压降为0； 反偏时(reverse bias)，管子截止，电流为0； 虚线为实际的伏安特性。 vD O iD (a) 图2－11 25 2. 恒压降模型 vD 0 iD (a) iD (b) 图2－12 + – vD 导通时，正向压降为0.7V(硅) 否则，电流为0。 要求iD1mA 26 $