半导体二极管(3)(1)
好资料二极管
图1-7 PN结加正向电压 时的导电情况
第一章 半导体二极管
(2) PN结加反向电压时的导电情况 PN结加反向电压时的导电情况如图1-8所示。
外加的反向电压有一部分降落在PN结区,方向与PN结内 电场方在向一相定同的,温加度强条了件内下电,场。内电场对多子扩散运动的阻碍 增由强本,征激发决定的少子浓 扩度散是电一流定大的大,减故小少。子此形时成 P的N结漂区移电的流少是子恒在定内的电,场基的 作本用上下与形所成加的反漂向移电电压流的大大 于小扩无散关电,流这,个可电忽流略也扩称散为 电反流向,饱P和N结电呈流现。高阻性。
P区的电位低于N区的电位,称为加反向电压, 简称反偏。
第一章 半导体二极管
(1) PN结加正向电压时的导电情况 PN结加正向电压时的导电情况如图1-7所示。
外加的正向电压有一部 分降落在PN结区,方向与 PN结内电场方向相反,削弱 了内电场。于是,内电场对 多子扩散运动的阻碍减弱, 扩散电流加大。扩散电流远 大于漂移电流,可忽略漂移 电流的影响,PN结呈现低阻 性。
图 1-8 PN结加反向电压时 的导电情况
第一章 半导体二极管
图 1-9 PN结加反向电压时 的导电情况
PN结加正向电压时 ,呈现低电阻,具有较大 的正向扩散电流;PN结 加反向电压时,呈现高电 阻,具有很小的反向漂移 电流。由此可以得出结论 :PN结具有单向导电性 。
第一章 半导体二极管
往往用于集成电路制造工
4、最高工作频率fM。fM的值主要取决于PN
结结电容的大小, 结电容越大, 则二极管允许的最高工 作频率越低。
第一章 半导体二极管
1.3 二极管电路的分析方法
线性化:用线性电路的方法来处理,将非线性器件用恰 当的元件进行等效,建立相应的模型。
(整理)半导体二极管的主要参数.
1.反向饱和漏电流IR指在二极管两端加入反向电压时,流过二极管的电流,该电流与半导体材料和温度有关。
在常温下,硅管的IR为纳安(10-9A)级,锗管的IR为微安(10-6A)级。
2.额定整流电流IF指二极管长期运行时,根据允许温升折算出来的平均电流值。
目前大功率整流二极管的IF值可达1000A。
3.最大平均整流电流IO在半波整流电路中,流过负载电阻的平均整流电流的最大值。
这是设计时非常重要的值。
4.最大浪涌电流IFSM允许流过的过量的正向电流。
它不是正常电流,而是瞬间电流,这个值相当大。
5.最大反向峰值电压VRM即使没有反向电流,只要不断地提高反向电压,迟早会使二极管损坏。
这种能加上的反向电压,不是瞬时电压,而是反复加上的正反向电压。
因给整流器加的是交流电压,它的最大值是规定的重要因子。
最大反向峰值电压VRM指为避免击穿所能加的最大反向电压。
目前最高的VRM值可达几千伏。
6.最大直流反向电压VR上述最大反向峰值电压是反复加上的峰值电压,VR是连续加直流电压时的值。
用于直流电路,最大直流反向电压对于确定允许值和上限值是很重要的.7.最高工作频率fM由于PN结的结电容存在,当工作频率超过某一值时,它的单向导电性将变差。
点接触式二极管的fM值较高,在100MHz以上;整流二极管的fM较低,一般不高于几千赫。
8.反向恢复时间Trr当工作电压从正向电压变成反向电压时,二极管工作的理想情况是电流能瞬时截止。
实际上,一般要延迟一点点时间。
决定电流截止延时的量,就是反向恢复时间。
虽然它直接影响二极管的开关速度,但不一定说这个值小就好。
也即当二极管由导通突然反向时,反向电流由很大衰减到接近IR时所需要的时间。
大功率开关管工作在高频开关状态时,此项指标至为重要。
9.最大功率P二极管中有电流流过,就会吸热,而使自身温度升高。
最大功率P为功率的最大值。
具体讲就是加在二极管两端的电压乘以流过的电流。
这个极限参数对稳压二极管,可变电阻二极管显得特别重要。
半导体(二极管-三极管和桥堆)介绍资料
光刻胶
硅桥制造流程示意图(五)
工序
工艺目的
示意图
镀镍镀金
为硅片两面金属化以 制备高可靠性焊层
划片
用划片机将镀镍镀金 后硅片分离成单个芯 片
硅桥组装工艺流程图
芯片 框架 内联片 焊膏
切断
检验 组装烧结
检验
清洗
测试 检验
打印 引线成型
SMD编带
塑封
后固化 电镀
检验
外观检查 质量一致性检验 入库
硅桥制造流程示意图(六)
硅桥制造流程示意图(三)
工序
工艺目的
涂胶、曝光
在N面涂光刻胶,为台 面的掩蔽腐蚀做准备
示意图
光刻胶
腐蚀
腐蚀出沟槽并去掉光刻 胶,为电泳钝化玻璃粉 做准备
在硅片所腐蚀的沟槽上 电泳和烧结 电泳玻璃并进行烧结来
保护PN结
钝化玻璃
电泳法玻璃沉积原理
将玻璃粉放入有机溶剂形成悬浮液 玻璃粉颗粒与液体互相接触时,使玻璃粉 颗粒表面摩擦带电 带电玻璃粉颗粒在在外电场的作用下相对 于电极方向作电泳运动 玻璃粉沉积在需要保护的半导体芯片表面
反向电压额定值参数之间的关系
VF 0
t
VRWM VRRM
VRSM VR
VRWM —— 反向工作峰值电压 VRRM —— 反向重复峰值电压 VRSM —— 反向不重复峰值电压
整流二极管的伏安特性曲线
I
VBR V
反向恢复时间trr参数概念
在二极管从正向导通转向反向截止时,二极 管的反向电流不会立刻呈现稳态值,而是经历一 个从出现较大的瞬间反向过电流再恢复到反向稳 态电流的过程。这个时间过程称为反向恢复时间。
意义是当器件的耗散功率等于1W时,器件表面温度
半导体发光二极管测试国标(精)
基于LED各个应用领域的实际需求,LED的测试需要包含多方面的内容,包括:电特性、光特性、开关特性、颜色特性、热学特性、可靠性等。
1、电特性LED是一个由半导体无机材料构成的单极性PN结二极管,它是半导体PN结二极管中的一种,其电压-电流之间的关系称为伏安特性。
由图1可知,LED电特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流和反向电压,LED必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作。
通过LED电特性的测试可以获得LED的最大允许正向电压、正向电流及反向电压、电流,此外也可以测定LED的最佳工作电功率。
图 1 LED伏安特性曲线LED电特性的测试一般利用相应的恒流恒压源供电下利用电压电流表进行测试。
2、光特性类似于其它光源,LED光特性的测试主要包括光通量和发光效率、辐射通量和辐射效率、光强和光强分布特性和光谱参数等。
(1)光通量和光效有两种方法可以用于光通量的测试,积分球法和变角光度计法。
变角光度计法是测试光通量的最精确的方法,但是由于其耗时较长,所以一般采用积分球法测试光通量。
如图2所示,现有的积分球法测LED光通量中有两种测试结构,一种是将被测LED放置在球心,另外一种是放在球壁。
_h:^E8(_ d图 2 积分球法测LED光通量此外,由于积分球法测试光通量时光源对光的自吸收会对测试结果造成影响,因此,往往引入辅助灯,如图3所示。
图3 辅助灯法消除自吸收影响在测得光通量之后,配合电参数测试仪可以测得LED的发光效率。
而辐射通量和辐射效率的测试方法类似于光通量和发光效率的测试。
(2)光强和光强分布特性图4 LED光强测试中的问题如图4所示,点光源光强在空间各方向均匀分布,在不同距离处用不同接收孔径的探测器接收得到的测试结果都不会改变,但是LED由于其光强分布的不一致使得测试结果随测试距离和探测器孔径变化。
因此,CIE-127提出了两种推荐测试条件使得各个LED在同一条件下进行光强测试与评价,目前CIE-127条件已经被各LED制造商和检测机构引用。
3二极管的结构
(3) 平面型二极管
阳极 阴极 引线 引线
(4) 二极管的代表符号
阳极 a k 阴极
P N P 型支持衬底
(d) 代表符号
半导体二极管——结构(3)
半导体二极管——结构(4)
半导体二极管——结构(5)
{end}
�
容小, 容小,用于检波和变频等 高频电路. 高频电路.
二极管的结构示意图
(a)点接触型 (a)点接触型
半导体二极管——结构(2)
(2) 面接触型二极管
PN结面积大,用 结面积大, 结面积大 于工频大电流整流电路. 于工频大电流整流电路.
往往用于集成电路制造 艺中. 结面积可大可小, 艺中.PN 结面积可大可小, 用于高频二极管——结构(1)
PN结上加上引线和封装 结上加上引线和封装, 在PN结上加上引线和封装,就成为一个二极 二极管按结构分有点接触型 面接触型和 有点接触型, 管.二极管按结构分有点接触型,面接触型和平 面型三大类 三大类. 面型三大类. PN结面积小,结电 结面积小, 结面积小 (1) 点接触型二极管
模拟电子技术基础常用半导体器件.ppt
PN结处载流子的运动
漂移运动
P型半导 体
---- - - ---- - -
---- - -
---- - -
N型半导 内电场E 体 + +++++ + +++++ + +++++ + +++++
空间电荷区
扩散运动
(1-14)
PN结处载流子的运动
漂移运动
P型半导 体
---- - - ---- - -
---- - -
(1-34)
1.2.4 二极管的等效电路
能够用简单、理想的模型来模拟电子 器件的复杂特性或行为的电路称为等效电路, 也称为等效模型。
能够模拟二极管特性的电路称为二极管的 等效电路,也称为二极管的等效模型。
(1-35)
一、由伏安特性折线化得到的等效电路
1. 理想模型
2. 恒压降模型
3. 折线模型
Uon Uon
如何判断二极管的工作状态?
什么情况下应选用二极管的什么等效电路?
对V和Ui二极管的模 型有什么不同?
iD
V
uD R
V与uD可比,则需图解: ID 实测特性
Q
uD=V-iR
UD
应用举例——补充
R
+
2. 限幅电路
D I
例2.4.2 提示
UREF
(1) uI (Uon UREF ) 3.5 V 时
型半导体和N型半导体,经过载流子的扩 散,在它们的交界面处就形成了PN结。
(1-12)
半导体、二级管和三极管概述
PN结加反向电压
PN结加反向电压时, 内建电场被增强,势垒 高度升高,空间电荷区 宽度变宽。这就使得多 子扩散运动很难进行, 扩散电流趋于零;
而少子漂移运动处于优势,形成微小的反向的电流。
流过PN结的反向电流称为反向饱和电流(即IS), PN结呈现为大电阻。由于IS很小,可忽略不计,所 以该状态称为:PN结反向截止。 总结 PN结加正向电压时,正向扩散电流远大于漂移电 流, PN结导通;PN结加反向电压时,仅有很小的 反向饱和电流IS,考虑到IS≈0,则认为PN结截止。
基区空穴 的扩散
扩散运动形成发射极电流IE,复合运动Байду номын сангаас成基极电 流IB,漂移运动形成集电极电流IC。
电流分配:
IE=IB+IC
IE-扩散运动形成的电流 IB-复合运动形成的电流 IC-漂移运动形成的电流
直流电流 放大系数
IC IB
iC iB
交流电流放大系数
I CEO (1 ) I CBO
稳压管的伏安特性
稳压管的主要参数 稳定电压Uz:Uz是在规定电流下稳压管的反向击 穿电压。 稳定电流IZ:它是指稳压管工作在稳压状态时, 稳压管中流过的电流,有最小稳定电流IZmin和最大 稳定电流IZmax之分。
(6)其它类型二极管 发光二极管:在正向导通其正向电流足够大时, 便可发出光,光的颜色与二极管的材料有关。广 泛用于显示电路。
图4 本征半导体中 自由电子和空穴
本征半导体的载流子的浓度 本征激发:半导体在热激发下产生自由电子和空 穴对的现象称为本征激发。 复合:自由电子在运动过程中如果与空穴相遇就 会填补空穴,使两者同时消失。 在一定的温度下,本征激发所产生的自由电子与 空穴对,与复合的自由电子与空穴对数目相等,达 到动态平衡。即在一定温度下本征半导体的浓度是 一定的,并且自由电子与空穴浓度相等。
半导体二极管
(1-4)
1. 4 二极管的主要参数
1. 最大整流电流 IFM
在规定的环境温度和散热条件下,二极管长 期使用时,所允许流过二极管的最大正向平 均电流。
2. 最高反向工作电压URM
通常称耐压值或额定工作电压,是指保证二 极管截止的条件下,允许加在二极管两端的 最大反向电压。手册上给出的最高反向工作 电压URM一般是击穿电压UBR的一半。
(1-5)
3. 反向电流 IR
指二极管未击穿时的反向电流。反向电流 越小越好。通常反向电流数值很小,但受 温度影响很大,温度越高反向电流越大, 一般温度每升高10o,反向电流约增大一倍。 硅管的反向电流较小,锗管的反向电流要 比硅管大几十到几百倍。
4. 最最高工作频率fM
指保证二极管导向导电作用的最高工作频 率。当工作频率超过fM时,二极管将失去导 向导电性。
模拟电子技术
半导体二极管
1. 1 半导体二极管的结构和符号
PN 结加上管壳和引线,就成为半导体二极管。
点接触型
触丝线
PN结
引线 外壳线
基片
面接触型
二极管的ห้องสมุดไป่ตู้路符号: 阳极
阴极
(1-2)
二极管的主要特性---单向导电
1、二极管的偏置:二极管单向导电的特性,只有外加一定极 性的电压(称为偏置)才能表现出来。阳极电位高于阴极 电位称为二极管的正向偏置,反之称为反向偏置。
2、二极管的主要特性:单向导电,即正向导通,反向截止。 或曰:只能一个方向导电,另一个方向不导电,即由阳极 向阴极可以顺利的流电流,反方向不流电流。
只能一个方向 电,
(1-3)
1. 3 二极管的伏安特性
I
反向击穿 电压UBR
1.2 半导体二极管
面接触型管子的特点是,PN 结的结面积大,能通过较大电流,但结电容也大,适用于低频较低整流电路。
半导体二极管半导体二极管是由一个PN 结构成的二端元件。
其端钮有确定的命名,即一端叫阳极a ,一端叫阴极k 。
1.2 半导体二极管1.2.1 半导体二极管结构和类型(1)点接触型二极管(2)面接触型二极管(3)平面型二极管点接触型管子的特点是,PN 结的结面积小,因而结电容小,主要用于高频检波和开关电路。
既不能通过较大电流,也不能承受高的反向电压。
平面型管子的特点是,PN 结的结面积大时,能通过较大电流,适用于大功率整流电路;结面积较小时,结电容较小,工作频率较高,适用于开关电路。
1.结构2. 分类普通二极管特殊二极管变容二极管发光二极管光电二极管激光二极管二极管稳压二极管稳压光电转换调谐按材料的不同,常用的二极管有硅管和锗管两种;按其用途二极管分为普通二极管和特殊二极管两大类:整流、滤波、限幅、钳位、检波及开关等。
忽略正向导通压降和电阻,二极管相当短路;二极管反向截止时忽略反向饱和电流,反向电阻无穷大,二极管相当开路路。
I S uiU R 二极管是一种非线性元件,其特性就是PN 结的特性,而电流i D 与两端的电压u D 的关系近似为:1.2.2 二极管的伏安特性普通二极管是应用PN 结的饱和区、死区和导通区的特性制成的二端元件。
电路符号为:(1)伏安关系(2)理想二极管)(1-=T D V u S D e I i I S —反向饱和电流;V T —温度的电压当量,当常温(T=300K )时,V T =26mV 。
在正常工作范围内,当电源电压远大于二极管正向导通压降时,可将二极管当作理想二极管处理,其伏安特性如图示。
k a D最大整流电流又称为额定正向平均电流,是指二极管长时间使用时,允许通过的最大正向平均电流。
此值取决于PN 结的面积、材料和散热情况。
1.2.3 二极管的主要电参数1)最大整流电流I F2)最高反向工作电压U R3)最大反向电流I RM I F I RM ui U R 最大反向电流是指二极管加上最高反向工作电压时的反向电流值。
半导体二极管的主要参数
半导体二极管的主要参数描述二极管特性的物理量称为二极管的参数,它是反映二极管电性能的质量指标,是合理选择和使用二极管的主要依据。
在半导体器件手册或生产厂家的产品目录中,对各种型号的二极管均用表格列出其参数。
二极管的主要参数有以下几种:1.最大平均整流电流I F(A V)I F(A V)是指二极管长期工作时,允许通过的最大正向平均电流。
它与PN结的面积、材料及散热条件有关。
实际应用时,工作电流应小于I F(A V),否则,可能导致结温过高而烧毁PN结。
2.最高反向工作电压V RMV RM是指二极管反向运用时,所允许加的最大反向电压。
实际应用时,当反向电压增加到击穿电压V BR时,二极管可能被击穿损坏,因而,V RM通常取为(1/2 ~2/3)V BR。
3.反向电流I RI R是指二极管未被反向击穿时的反向电流。
理论上I R=I R(sat),但考虑表面漏电等因素,实际上I R稍大一些。
I R愈小,表明二极管的单向导电性能愈好。
另外,I R与温度密切相关,使用时应注意。
4.最高工作频率f Mf M是指二极管正常工作时,允许通过交流信号的最高频率。
实际应用时,不要超过此值,否则二极管的单向导电性将显著退化。
f M的大小主要由二极管的电容效应来决定。
5.二极管的电阻就二极管在电路中电流与电压的关系而言,可以把它看成一个等效电阻,且有直流电阻与交流电阻之别。
(1)直流等效电阻R D直流电阻定义为加在二极管两端的直流电压U D与流过二极管的直流电流I D 之比,即R D的大小与二极管的工作点有关。
通常用万用表测出来的二极管电阻即直流电阻。
不过应注意的是,使用不同的欧姆档测出来的直流等效电阻不同。
其原因是二极管工作点的位置不同。
一般二极管的正向直流电阻在几十欧姆到几千欧姆之间,反向直流电阻在几十千欧姆到几百千欧姆之间。
正反向直流电阻差距越大,二极管的单向导电性能越好。
(2)交流等效电阻r dr d亦随工作点而变化,是非线性电阻。
半导体分立元件--二极管
半导体分立元件半导体二极管半导体二极管是用半导体材料(主要是硅或锗的单晶)而制成,故又称为晶体二极管(俗称二极管)。
二极管的主要电性能是“单向导电性”,是一种有极性的二端元件(一种典型的非线性元件)。
二极管在电路中主要用作整流、限幅箱位、检波等,在数字电路中用作开关器件。
基本知识1、二极管。
自然界的物质按其导电能力的大小分为导体、半导体、绝缘体。
导体具有良好的导电性能,其电阻率一般小于10-6Ω·m,如铜和银;绝缘体导电能力很差或不导电,其电阻率往往在108Ω·m以上,如橡胶、陶瓷等;而半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间,如纯净的硅在常温下的电阻率为2×103Ω·m。
半导体材料(如硅和锗)都是4价元素,其最外层的4个价电子与其相邻的原子核组成“共介键”结构,所以在温度极低时(如绝对零度时)半导体不导电,在常温下,纯净的半导体的导电能力也很弱。
2、半导体的主要特点。
半导体与导体和绝缘体相比有两个显著特点:一是其“热敏性”与“光敏性”。
例如当环境温度每升高8℃时,纯净硅的电阻率会降低一半左右(即导电能力提高一倍),且光线的照射也会明显地影响半导体的导电性能,人们利用半导体的这一性能,就可以制成各种热敏元件(如热敏电阻)、光敏元件(如光敏电阻、光电管)等;其二是半导体的“掺杂性”。
指在纯净的半导体内掺入微量的杂质,半导体的导电能力就急剧增强。
例如在单晶硅中掺入百分之一的某种杂质,其导电能力将增加一百万倍。
人们正是利用半导体的这一独特性质。
做成“杂质半导体”,从而制造出各种不同性质、不同用途的半导体器件,如半导体二极管、三极管、场效应管和集成电路等。
3、杂质半导体。
(1)N型半导体(电子型半导体)。
在纯净的半导体中掺入5价元素就得到N型半导体。
5价杂质其最外层的5个价电子除与半导体组成共价键外就多余一个电子(自由电子)。
所以N型半导体中自由电子为“多子”,空穴为“少子”。
半导体二极管的主要参数
1.反向饱和漏电流IR指在二极管两端加入反向电压时,流过二极管的电流,该电流与半导体材料和温度有关。
在常温下,硅管的IR为纳安(10-9A)级,锗管的IR为微安(10-6A)级。
2.额定整流电流IF指二极管长期运行时,根据允许温升折算出来的平均电流值。
目前大功率整流二极管的IF值可达1000A。
3.最大平均整流电流IO在半波整流电路中,流过负载电阻的平均整流电流的最大值。
这是设计时非常重要的值。
4.最大浪涌电流IFSM允许流过的过量的正向电流。
它不是正常电流,而是瞬间电流,这个值相当大。
5.最大反向峰值电压VRM即使没有反向电流,只要不断地提高反向电压,迟早会使二极管损坏。
这种能加上的反向电压,不是瞬时电压,而是反复加上的正反向电压。
因给整流器加的是交流电压,它的最大值是规定的重要因子。
最大反向峰值电压VRM指为避免击穿所能加的最大反向电压。
目前最高的VRM值可达几千伏。
6.最大直流反向电压VR上述最大反向峰值电压是反复加上的峰值电压,VR是连续加直流电压时的值。
用于直流电路,最大直流反向电压对于确定允许值和上限值是很重要的.7.最高工作频率fM由于PN结的结电容存在,当工作频率超过某一值时,它的单向导电性将变差。
点接触式二极管的fM值较高,在100MHz以上;整流二极管的fM较低,一般不高于几千赫。
8.反向恢复时间Trr当工作电压从正向电压变成反向电压时,二极管工作的理想情况是电流能瞬时截止。
实际上,一般要延迟一点点时间。
决定电流截止延时的量,就是反向恢复时间。
虽然它直接影响二极管的开关速度,但不一定说这个值小就好。
也即当二极管由导通突然反向时,反向电流由很大衰减到接近IR时所需要的时间。
大功率开关管工作在高频开关状态时,此项指标至为重要。
9.最大功率P二极管中有电流流过,就会吸热,而使自身温度升高。
最大功率P为功率的最大值。
具体讲就是加在二极管两端的电压乘以流过的电流。
这个极限参数对稳压二极管,可变电阻二极管显得特别重要。
二极管三极管
二极管三极管
二极管和三极管是电子电路中最常用的器件,也是电子技术发展的基础。
它们在电子学中有着重要的地位,广泛应用于各种计算机、通信设备、家用电器和其他电子产品中。
二极管是一种基本的半导体元件,又称作双极型半导体元件,由两块半导体材料构成,其中有一个正向型,称为正向极;一个反向的叫反向极。
它是通过静止或正向电压,让正向极通电,来产生电流,而反向极可以通过反向电压,阻止电流的流动,因此,它可以用来控制电路中的电流,具有开关、放大、稳压等功能,可以实现模拟电路和数字电路的各种功能。
三极管是一种半导体元件,由三个极性硅片构成,其中有一个为发射极(英文简写为“E”),一个为集电极(英文简写为“C”),另一个为 Base(英文简写为“B”),它的功能主要是通过改变发射极和集电极之间的电容关系,来控制阻抗和增加放大电流,从而实现模拟电路和数字电路中的多种功能。
二极管和三极管在电子设备中都有着重要的应用,但它们也有很大的不同。
二极管只有正向极和反向极两个极性,只能控制一个双向电压,而三极管则有发射极、集电极和base三个极性,可以控制多种电压,还具有放大和稳压功能。
二极管的制作简单,由半导体材料制成,不易磨损,适合于永久性的集成电路;三极管则需要精密的装配,由于其结构复杂,所以容易损坏,更适用于更换性的电路。
此外,二极管能够实现开关功能,而三极管可以实现放大和稳压功能,在电源输出电压大小等稳定和调节方面,三极管更具有优势,可以实现精确的控制。
由此可见,二极管和三极管在电子技术中都具有重要的作用,是电子设备中不可或缺的部件。
因此,我们要仔细领会它们,理解它们的特点和原理,有利于我们更好地应用它们,挖掘它们的潜力,为电子技术的发展做出贡献。
半导体二极管
阴极
(b)
R
+
+
Ui -
Uz
-
(c)
图1.10 稳压管的伏安特性曲线、 (a)伏安特性曲线;(b)图形符号;(c)稳压管电路
半导体二极管
2)基本参数
(1)稳定电压UZ是指在规定的测试电流下,稳
压管工作在击穿区时的稳定电压。
(2)稳定电流IZ是指稳压管在稳定电压时的工作 电流,其范围在IZmin~IZmax之间。
半导体二极管
普通二极被击穿后,不能恢复,失去单向导电性, 将造成永久性损坏。
理想二极管:外加正向电压时,正向电压降和正 向电阻等于零,相当于开关闭合; 外加反向电压时,二极管截止,相当于开关断 开。
半导体二极管
三 半导体二极管的主要参数 二极管的参数是定量描述二极管性能的质量指标,
只有正确理解这些参数的意义,才能合理、正确地使 用二极管。
第二节 半导体二极管
一 基本结构和表示符号
在一个PN结的P区和N区各接出一条引线,然后再封装在管壳内,就制成一只晶体二极管。 P区引出线叫正极(或阳极)N区引出端叫负极(阴极)
半导体二极管
它的符号为:
半导体二极管又称晶体二极管,简称二极管。二极管按其 结构的不同可以分为点接触型和面接触型两类。
点接触型二极管的结构,如图1.4(a)所示。这类 管子的PN结面积和极间电容均很小,不能承受高的反向电压和 大电流,因而适用于制做高频检波和脉冲数字电路里的开关元 件,以及作为小电流的整流管。
半导体二极管
二 伏安特性 根据制造材料的不同,二极管可分为硅、锗两大
类。相应的伏安特性也分为两类。图1.5(a)所示为 硅二极管的伏安特性;图1.5(b)所示为锗二极管的伏 安特性。现以图1.5(a)所示硅二极管为例来分析二 极管的伏安特性。
半导体二极管三极管基本知识(补充)
(2) 反向击穿电压VBR
反向电流急剧增加时所加的反向电压。
(参数表中一般规定反向电流所达到的值)
最高反向工作电压一般取击穿电压的一半。 (3) 反向电流I R
管子未发生电击穿时的反向电流。
(参数表中一般规定所应加的反向电压)
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4.二极管基本电路及其分析方法
2.2 半导体二极管和三极管的开关特性 2.2.1 半导体基本知识 1. 半导体材料
导体:铜,银,铝,铁…… 绝缘体:云母,陶瓷,塑料,橡胶…… 半导体:硅,锗…… 半导体得以广泛应用,是因为其导电性能会随 外界条件的变化而产生很大的变化。
使导电性能产生很大变化的外界条件主要有: 温度:温度上升,电阻率下降。 光照:光照使电阻率降低。 掺杂:掺入少量的杂质,会使电阻率大大降低。
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4. 杂质半导体 (1) P型半导体
本征激发产生 电子-空穴对。
+4
在本征半导体中掺入微量 3价元素(如硼)形成 。
+4 +3 +4 +4
三价杂质称为 受主杂质。
杂质原子获得一个 电子成为负离子。 硅原子的共价键上 缺少一个电子形成 空穴。
空 穴 -----多数载流子(多子) 自由电子---少数载流子(少子)
一个三价杂质原子产生 一个空穴-负离子对。
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(2) N型半导体
在本征半导体中掺入少量的 5价元素(如磷)形成。 杂质原子多余的一个价 电子容易挣脱原子核的 束缚变成自由电子。 杂质原子失去一个 电子成为正离子。 一个5价杂质原子产生 一个电子-正离子对。
本征激发:自 由电子-空穴 对
自由电子-----多数载流子 5价杂质-----施主杂质 空 穴 -----少数载流子
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讨论一
判断电路中二极管的工作状态,求解输出电压。
判断二极管工作状态的方法?
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讨论二
ID Q uD=V-iR
V 较小时应实测伏安 特性,用图解法求ID。
1. V=2V、5V、10V时二极管中的 直流电流各为多少?
2. 若输入电压的有效值为5mV, 则上述各种情况下二极管中的交
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4.电容效应
(1) 势垒电容 PN结外加电压变化时,空间电荷区的宽度将发生
变化,有电荷的积累和释放的过程,与电容的充放 电相同,其等效电容称为势垒电容Cb。 (2) 扩散电容
PN结外加的正向电压变化时,在扩散路程中载流 子的浓度及其梯度均有变化,也有电荷的积累和释 放的过程,其等效电容称为扩散电容Cd。
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从二极管的伏安特性可以反映出:
正向特性为 指数曲线
u
i IS(eUT 1)
u
若正向电压u UT,则i ISeUT;
若反向电压u
U
,
T
则i
IS。
3. 伏安特性受温度影响
反向特性为横轴的平行线
T(℃)↑→在电流不变情况下管压降u↓
→反向饱和电流IS↑,U(BR) ↓ T(℃)↑→正向特性左移,反向特性下移
三、二极管的等效电路
1. 将伏安特性折线化
导通时i与u成 线性关系
理想 二极管
理想开关 导通时 UD=0 截止时IS=0
近似分析 中最常用
导通时UD=Uon 截止时IS=0
应根据不同情况选择不同的等效电路!
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三、二极管的等效电路
2. 微变等效电路
当二极管在静态基础上有一动态信号作用时,则可将二极 管等效为一个电阻,称为动态电阻,也就是微变等效电路。
流电流各为多少?
rd
V=5V时,
uD iD
UT IDQ
ID
V
UD R
(5 0.7)A 8.6mA 500
V=10V时,
ID
V R
( 10 )A 500
20mA
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讨论二
rd
uD iD
UT I DQ
,I
d
Ui rd
V=2V,ID≈2.6mA
V=5V,ID≈ 8.6mA
rd
( 26 ) 2.6
扩散路程中 电荷的积累 与释放
空间电荷区 宽窄的变化 有电荷的积 累与释放
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
五、稳压二极管
1. 伏安特性
由一个PN结组 成,反向击穿后 在一定的电流范 围内端电压基本 不变,为稳定电 压。
2. 主要参数
稳定电压UZ、稳定电流IZ
最大功耗PZM= IZM UZ
进入稳压区的最小电流 不至于损坏的最大电流
平面型: 结面积可小、可大 小的工作频率高 大的结允许的电流大
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二、二极管(PN结)的特性
1.单向导电性
PN结加正向电压导通: 耗尽层变窄,扩散运动加 剧,由于外电源的作用,形 成扩散电流,PN结处于导通 状态。
PN结加反向电压截止: 耗尽层变宽,阻止扩散运动, 有利于漂移运动,形成漂移电 流。由于电流很小,故可近似 认为其截止。
10,Id
( 5 )mA 10
0.5mA
rd
( 26 ) 8.6
3.02,Id
( 5 )mA 3.02
1.66mA
V=10V,ID≈ 20mA
rd
( 26 ) 20
1.3,Id
( 5 )mA 1.3
3.85mA
在伏安特性上,Q点越高,二极管的动态电阻越小!
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ui=0时直流电源作用
根据电流方程,rd
uD iD
UT ID
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小信号作用
Q越高,rd越小。 静态电流
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四、二极管的主要参数
• 最大整流电流IF:最大平均值 • 最大反向工作电压UR:最大瞬时值 • 反向电流 IR:即IS • 最高工作频率fM:因PN结有电容效应
结电容为扩散电容(Cd)与势垒电容(Cb)之和。
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2.伏安特性及电流方程
二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性
i f (u)
u
i IS(eUT 1) (常温下UT 26mV)
击穿 电压
温度的 电压当量
材料 硅Si 锗Ge
开启电压 0.5V 0.1V
导通电压 0.5~0.8V 0.1~0.3V
反向饱 开启 和电流 电压
反向饱和电流 1µA以下 几十µA
第三讲 半导体二极管
一、二极管的组成 二、二极管的伏安特性及电流方程 三、二极管的等效电路 四、二极管的主要参数 五、稳压二极管
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一、二极管的组成
将PN结封装,引出两个电极,就构成了二极管。
点接触型: 结面积小,结电容小 故结允许的电流小 最高工作频率高
面接触型: 结面积大,结电容大 故结允许的电流大 最高工作频率低
结电容: Cj Cb Cd
结电容不是常量!若PN结外加电压频率高到一定 程度,则失去单向导电性!
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1.什么是传统机械按键设计?
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的 开关按键来实现功能的一种设计方式。
传统机械按键结构层图:
按
PCBA
键
开关 键
传统机械按键设计要点: 1.合理的选择按键的类型, 尽量选择平头类的按键,以 防按键下陷。 2.开关按键和塑胶按键设计 间隙建议留0.05~0.1mm,以 防按键死键。 3.要考虑成型工艺,合理计 算累积公差,以防按键手感 不良。