2022-2023学年高二物理竞赛课件：二极管的结构与类型

二极管的结构与类型 二极管的结构与类型 第二节：半导体二极管的工作原理及特性 二极管的电路符号： ：外接电压 ：反向饱和电流 第二节：半导体二极管的工作原理及特性 二极管的电流方程 若为反偏且 ，则有 应了解二极管理想特性与实际特性之间的区别 理想特性 实际特性 二极管的伏安特性 第二节：半导体二极管的工作原理及特性 正向工作区： 阈值电压 的含义 反向工作区 反向击穿区 反向击穿电压 二极管的反向击穿特性 ：反向击穿电压 击穿 { 电击穿 热击穿 电击穿 { 齐纳击穿 雪崩击穿 齐纳击穿：掺杂高，击穿电压小于6V 雪崩击穿：掺杂低，击穿电压大于6V (可逆) 热击穿： 反向高压 反向大电流 结温升高 载流子增多 反向电流增大 功耗增大 。。。 (不可逆) 第二节：半导体二极管的工作原理及特性 二极管的温度特性 温度升高时，反向电流增大 工程上可近似认为温度每增加10摄氏度， 约增大一倍 温度升高时，正向伏安特性左移 工程上可近似认为电流保持不变时，温度每增加1摄氏度，二极管压降约减小 第二节：半导体二极管的工作原理及特性 总结 简要说明温度对本征半导体、杂质半导体、PN结(二极管)的如下重要参数的影响及关系 第二节：半导体二极管的工作原理及特性 本征激发的浓度 多子、少子的数目 反向饱和电流 导通压降 PN结电容-产生原因 产生原因： PN结两端电压发生变化时，空间电荷区内的电荷量将随之变化 PN结正偏时，由于载流子的扩散，会在中性区内形成非平衡载流子的存储，且存储电荷量与外加正偏电压的大小有关 这些积累的电荷随着外加电压的变化而变化，即表现为二极管的电容效应（即等效） 第二节：半导体二极管的工作原理及特性 PN结电容-势垒电容 势垒电容描述的是势垒区内的空间电荷随PN结外加电压变化而产生的电容效应，用 表示 势垒电容是非线性电容，将随着外加电压的变化而改变 可以据此制成专用的变容二极管。变容二极管皆应用在反向偏置状态 反偏时空荷区扩大，等效平板电容的距离增加；正偏时空荷区变小，等效平板电容的距离减小 第二节：半导体二极管的工作原理及特性 PN结电容-扩散电容 扩散电容也是非线性电容，将随着外加电压的变化而改变 当PN结正向偏置时，载流子穿过势垒区向两侧扩散，在势垒区两侧的中性区将产生由非平衡载流子造成的电荷积累。在电压变化时，积累的电荷发生变化，该效应即为扩散电容效应，用 表示 第二节：半导体二极管的工作原理及特性 PN结电容-总结 势垒电容与扩散电容为并联，PN结电容为两者之和： 正向偏置时PN结电容以扩散电容为主，反向偏置时以势垒电容为主 PN结的电容效应将影响晶体管的响应速度和高频特性 第二节：半导体二极管的工作原理及特性 二极管的主要参数 最大整流电流 最高反向工作电压 二极管长期连续工作时，允许通过二极管的最大正向平均电流 二极管工作时允许外加的最大反向电压 第二节：半导体二极管的工作原理及特性 反向电流 二极管未击穿时的反向电流 最高工作频率 二极管的上限工作频率 使用二极管参数时的注意事项：温度的影响、参数的分散性 正极 负极 + - 负极引线 正极引线 P型硅 二氧化硅保护层 N型硅 N型锗片 负极引线 正极引线 反向特性 击穿特性 正向特性 $