2022-2023学年高二物理竞赛课件：半导体二极管

半导体二极管 二极管的组成 二极管实质是PN结，P型半导体为阳极、N型半导体为阴极。 特点： 结面积小、结电容小 允许的结电流小、最高工作频率高。 特点： 结面积大、结电容大 允许的结电流大、最高工作频率低。 特点： 结面积可小、可大 小、工作频率可高、可低、允许的结电流大 点接触型： 面接触型： 平面型： 半导体二极管 ‹#› PN结的形成 因电场作用所产生的少数载流子运动称为漂移运动。 参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态平衡，就形成了PN结。 漂移运动 ‹#› PN结加正向电压导通： 耗尽层变窄，多数载流子扩散运动加剧，由于外电源的作用，形成扩散电流，PN结处于正向导通状态，正向电阻很小。 PN结的单向导电性 1、PN结加正向偏置电压 ‹#› PN结加反向电压截止： 耗尽层变宽，阻止多数载流子扩散运动，有利于少数载流子漂移运动，形成反向漂移电流。由于电流很小，反向电阻很大，近似认为截止。 2、PN结加反向偏置电压 ‹#› 三、PN结的反向击穿 当PN结的反向电压增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，此现象称为PN结的反向击穿。 热击穿——不可逆 雪崩击穿 齐纳击穿 ——可逆 电击穿 ‹#› PN结的伏安特性 　　i = f (u )之间的关系曲线。 60 40 20 – 0.002 – 0.004 0 0.5 1.0 –25 –50 i/ mA u / V 正向特性 死区电压 击穿电压 U(BR) 反向特性 　PN结的伏安特性 反向击穿: 齐纳击穿 雪崩击穿 ‹#› 1.2.2二极管的伏安特性 特点：非线性 二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。 材料 开启电压 导通电压 反向饱和电流 硅Si 0.5V 0.5~0.8V 1µA以下 锗Ge 0.1V 0.1~0.3V 几十µA 开启电压 反向饱和电流 击穿电压 ‹#› 从二极管的伏安特性可以反映出： 2. 伏安特性受温度影响 T(℃)↑→在电流不变情况下管压降u↓ →反向饱和电流 IS↑，U(BR) ↓ 正向特性为指数曲线 反向特性为横轴的平行线 T(℃)↑→正向特性左移，反向特性下移. 1.单向导电性 ‹#› 二极管的种类 将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。 小功率二极管 大功率二极管 稳压 二极管 发光 二极管 ‹#› 晶体二极管的单向导电性 利用二极管的这个特性，可使用二极管进行检波和整流。 单向导电性： ‹#› 二极管在直流（静态）基础上叠加一个交流（动态）信号作用时，可将二极管等效为一个电阻，这个电阻称为动态电阻，也就是二极管的微变等效电路。 微变等效电路用于二极管电路的交流分析。 二、二极管小信号等效电路 小信号等效电路也称微变等效电路。 ‹#› $