【2019年整理】第一章半导体二极管及其电路分析 备
第1章__半导体二极管及其应用习题解答
第1章半导体二极管及其基本电路自测题判断下列说法是否正确，用“√”和“?”表示判断结果填入空内1. 半导体中的空穴是带正电的离子。
（?）2. 温度升高后，本征半导体内自由电子和空穴数目都增多，且增量相等。
（√）3. 因为P型半导体的多子是空穴，所以它带正电。
（?）4. 在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。
（√）5. PN结的单向导电性只有在外加电压时才能体现出来。
（√）选择填空1. N型半导体中多数载流子是 A ；P型半导体中多数载流子是B。
A．自由电子 B．空穴2. N型半导体C；P型半导体C。
A．带正电 B．带负电 C．呈电中性3. 在掺杂半导体中，多子的浓度主要取决于B，而少子的浓度则受 A 的影响很大。
A．温度 B．掺杂浓度 C．掺杂工艺 D．晶体缺陷4. PN结中扩散电流方向是A；漂移电流方向是B。
A．从P区到N区 B．从N区到P区5. 当PN结未加外部电压时，扩散电流C飘移电流。
A．大于 B．小于 C．等于6. 当PN结外加正向电压时，扩散电流A漂移电流，耗尽层E；当PN结外加反向电压时，扩散电流B漂移电流，耗尽层D。
A．大于 B．小于 C．等于D．变宽 E．变窄 F．不变7. 二极管的正向电阻B，反向电阻A。
A．大 B．小8. 当温度升高时，二极管的正向电压B，反向电流A。
A．增大 B．减小 C．基本不变9. 稳压管的稳压区是其工作在C状态。
A．正向导通 B．反向截止 C．反向击穿有A、B、C三个二极管，测得它们的反向电流分别是2?A、0.5?A、5?A；在外加相同的正向电压时，电流分别为10mA、 30mA、15mA。
比较而言，哪个管子的性能最好【解】：二极管在外加相同的正向电压下电流越大，其正向电阻越小；反向电流越小，其单向导电性越好。
所以B管的性能最好。
题习题1试求图所示各电路的输出电压值U O，设二极管的性能理想。
5VVD+-3k ΩU OVD7V5V +-3k ΩU O5V1VVD +-3k ΩU O（a ） （b ） （c ）10V5VVD3k Ω+._O U 2k Ω6V9VVD VD +-123k ΩU OVD VD 5V7V+-123k ΩU O（d ） （e ） （f ）图【解】：二极管电路，通过比较二极管两个电极的电位高低判断二极管工作在导通还是截止状态。
第1章半导体二极管及其基本电路优秀课件
通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。
2、本征半导体的晶体结构
本征半导体——高度提纯结构完整的半导体单晶体。
制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常
称为“九个9”。
硅（锗）原子按一定规律整齐排列，
组成一定形式的空间点阵。形成共
共 价 键
价 价键后，每个原子的 电 最外层电子是八个，构成稳
子
定结构。
硅(锗)的共价键结构 共价键 — 相邻原子共有价电子所形成的束缚。
共价键有很强的结合力，使原子规 则排列，形成晶体。
共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为 束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自 由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以 本征半导体的导电能力很弱,接近绝缘体。
动，因此可以认为空穴 是带正电的载流子。
+4
+4
自由电子和空穴使本
征半导体具有导电能力，
但很微弱。
＋4 空穴
＋4
＋4
自由电子
＋4
＋4
＋4
＋4
＋4
＋4
可见本征激发同时产生电子空穴 对。
外加能量越高（温度越高）， 产生的电子空穴对越多。
与本征激发相反的现象—— 复合
在一定温度下，本征激发 和复合同时进行，达到动 态平衡。电子空穴对的浓 度一定。
1.1.2 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会 使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺 杂半导体的某种载流子浓度大大增加。
N 型、 P 型半导体
N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体， 也称为（电子半导体）。
P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也 称为（空穴半导体）。
第01章 半导体二极管及基本电路
38
分析：
• 1）正向特性：
• OA段：当 UF ＜ UT （死区电压）时外电场不 足
以克服结内电场对多数载流子扩散运动的阻力，故 正向电流 IF 很小(I F ≈0)， D处于截止状态。
• 硅(Si)：U T ≈0.5V; 锗(Ge): U T ≈0.1V。 • AB段：当 U F ＞U T后， Ed↓↓→扩散运动↑ ↑ → I
N 型半导体示意图
第一章 半导体二极管及基本电路/1.1 半导体的基础知识/杂质半导体
26
硅
2. P 型半导体
晶
体
掺
硼
出
现
硼原子的结构
空 穴
• 自由电子数 ＜＜ 空穴数
少数载流子 多数载流子
• 以空穴导电作为主要导电方式的半导体，称为空
穴半导体或 P型半导体 (P —type semiconductor ) 。
4）PN结的电容效应
•加在PN结上的电压的变化可影响空间电荷区电荷的
变化，说明PN结具电容效应。PN结的结电容的数 值一般很小，故只有在工作频率很高的情况下才考 虑PN结的结电容作用。
第一章 半导体二极管及基本电路/1.1 半导体的基础知识/P N 结
Байду номын сангаас
35
1.2 半导体二极管
一. 点接触式和面接触式二极管的结构
1、理想二极管模型 2、理想+串联恒压降模型 3理想+串联+折线模型
30
1. PN结的形成 扩散运动
随Ed
漂移运动
达到动态平衡
形成稳定的PN 结
Ed 不变化
注意：
1）空间电荷区的正负离子虽带电，但它们不能移 动，不参与导电。因区域内的载流子极少，所 以空间电荷区的电阻率很高。
第1章 半导体二极管及其应用习题解答
第1章半导体二极管及其基本电路1.1 教学内容与要求本章介绍了半导体基础知识、半导体二极管及其基本应用和几种特殊二极管。
教学内容与教学要求如表1.1所示。
要求正确理解杂质半导体中载流子的形成、载流子的浓度与温度的关系以及PN结的形成过程。
主要掌握半导体二极管在电路中的应用。
表1.1 第1章教学内容与要求1.2 内容提要1.2.1半导体的基础知识1．本征半导体高度提纯、结构完整的半导体单晶体叫做本征半导体。
常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。
本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。
自由电子和空穴是成对出现的，称为电子空穴对，它们的浓度相等。
本征半导体的载流子浓度受温度的影响很大，随着温度的升高，载流子的浓度基本按指数规律增加。
但本征半导体中载流子的浓度很低，导电能力仍然很差，2．杂质半导体(1) N型半导体本征半导体中，掺入微量的五价元素构成N型半导体，N型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴。
N型半导体呈电中性。
(2) P型半导体本征半导体中，掺入微量的三价元素构成P型半导体。
P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。
P型半导体呈电中性。
在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度，掺入杂质越多，多子浓度就越大。
而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。
1.2.2 PN结及其特性1．PN结的形成在一块本征半导体上，通过一定的工艺使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半导体，在P型区和N型区的交界处就会形成一个极薄的空间电荷层，称为PN 结。
PN 结是构成其它半导体器件的基础。
2．PN 结的单向导电性PN 结具有单向导电性。
外加正向电压时，电阻很小，正向电流是多子的扩散电流，数值很大，PN 结导通；外加反向电压时，电阻很大，反向电流是少子的漂移电流，数值很小，PN 结几乎截止。
3. PN 结的伏安特性PN 结的伏安特性： )1(TS -=U U eI I式中，U 的参考方向为P 区正，N 区负，I 的参考方向为从P 区指向N 区；I S 在数值上等于反向饱和电流；U T =KT /q ，为温度电压当量，在常温下，U T ≈26mV。
模电第一章半导体基础及二极管电路
vS
if (vS 0) vS
if (vS 0) vS
D1
vS
RL vO
D2
D1
vO
RL vO
D2
D1
RL vO
vS
D2
t
t
D1
RL vO
D2
38
二极管整流电路：全波整流
D4
D1
AC
Line
vS
vO
vS
Voltage
R
t
D2
D3
3
本征半导体及其特性
导 体 (Conductor)
电导率 ＞105 铝、金、钨、铜等金属，镍铬等合金。
半导体 (Semiconductor)
电导率 10-9~ 102 硅、锗、砷化镓、磷化铟、碳化镓、重掺杂多晶硅
绝缘体 (Insulator)
电导率10-22 ~10-14
二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅等
RL VO
当 RL不变时：
Vs
Vo
Vz
I Vo z
IR
VR
Vo 当 Vs 不变时：
# 不加R可以吗？
RL Io IR Vo Iz IR VR
Vo
41
二极管模拟电路：限幅电路（一）
限幅：按照规定的范围，将输入信号波形的一部分传 送到输出端、而将其余部分消去。一般利用器件的开 关特性实现
I evD /VT S
当vD 100mV 时，i IS ，反向电流基本不变
模拟电子技术电子教案第一章半导体二极管及其电路分析教案
1.半导体二极管及其电路分析【重点】半导体特性、杂质半导体、PN结及其单向导电特性。
【难点】PN结形成及其单向导电特性。
1.1 半导体的基本知识1.1.1 半导体的基本知识（1）导电能力对温度的反应非常灵敏。
（2）导电能力受光照非常敏感。
（3）在纯净的半导体中掺入微量的杂质（指其他元素），它的导电能力会大大增强。
1.1.2 本征半导体纯净的半导体称为本征半导体，常用的本征半导体是硅和锗二晶体。
半导体有两种载流子，自由电子和空穴，如果从本征半导体引出两个电极并接上电源，此时带负电的自由电子指向电源正极作定向运动，形成电子电流，带正电的空穴将向电源负极作定向运动，形成空穴电流，而在外电路中的电流为电子电流和空穴电流之和。
1.1.3 杂质半导体1.N型半导体在硅晶体中掺入微量5价元素，如磷（或者砷、锑等），如图所示。
这种半导体导电主要靠电子，所以称为电子型半导体，简称N型半导本。
在N型半导体中，自由电子是多数载流子，而空穴2.P型半导体如果在硅晶体中，掺入少量的3价元素硼（铟、钾等），如图1-5所示。
这种半导体的导电主要靠空穴，因此称为空穴型半导体，有称P型半导体。
P型半导体的空穴是多数载流子，电子是少数载流子。
结论：N型半导体、P型半导体中的多子都是掺入杂质而造成的，尽管杂质含量很微，但它们对半导体的导电能力却有很大影响。
而它们的少数载流子是热运动产生的，尽管数量很少，但对温度非常敏感，对半导体的性能有很大影响。
1.1.4 PN结及其单向导电特性1.PN结的形成结论：在无外电场或其它因素激发时，PN结处于平衡状态，没有电流通过，空间电荷区是恒定的。
另外，在这个区域内，多子已扩散到对方并复合掉了，好像耗尽了一样，因此，空间电荷区又叫做耗尽层。
2.PN结单向导电性（1）正向特性当PN结外加正向电压（简称正偏），电源正极接P，负极接N，PN结处于导通状态，导电时电阻很小。
（2）反向特性当外加反向电压（简称反偏），电源正极接N，负极接P，PN结处于截止状态结论：PN结正偏时电路中有较大电流流过，呈现低电阻，PN结导通；PN结反偏时电路中电流很小，呈现高电阻，PN结截止，可见PN结具有单向导电性。
电子技术基础--第一章--半导体二极管及其基本电路
第二节 PN结
• 一、PN结的形成过程 • 二、PN结的单向导电性 • 三、PN结的伏安特性曲线 • 四、PN结的反向击穿 • 五、PN结的电容效应（非线性电容）
杂质半导体虽然比本征半导体中的载流子数目要多得 多，导电能力增强，但是也并不能象导体那样被用来 传导电能，而是用来形成PN结
一、PN结的形成过程
动态平衡 扩散电流=漂移电流，PN结内总电流=0。 PN 结 稳定的空间电荷区又称高阻区 也称耗尽层
二、PN结的单向导电性
• 定义：P区的电位高于N区的电位，称为加 正向电压，简称正偏。
• 定义：P区的电位低于N区的电位，称为加 反向电压，简称反偏。
（一） PN结加正向电压时的导电情况 电压的真实方向
• 1-3 • 1-13 • 1-14 • 1-9
本章作业
第一节 半导体的基本知识
• 一、半导体硅、锗的原子结构与共价键 • 二、半导体导电的两个方面 • 三、空穴 • 四、本征半导体的特性 • 五、杂质半导体
自然界物质按导电能力分类：
• 导体：导电能力最强，电解液，碳，金属，金属元素价电子数少于4个 • 绝缘体：导电能力最弱，橡胶，石英，价电子数8个 • 半导体：导电能力介于二者之间，价电子数4个
线性电阻具有双向导电性
PN结具有单向导电性 线性电阻具有双向导电性
真实方向
三、PN结的伏安特性曲线
• PN结电压电流参考方向的规定
uD
iD IS(eUT 1)
UT=26mV
PN结电流方程
uD
由半导体物理可推出：iD IS(eUT 1)
其中 Is 饱和电流; UT = kT/q 等效电压 k 波尔兹曼常数；
（3）直流折线模型
半导体二极管及其基本应用电路第1章 导言
作业
P6 1.1 （写在书上）
信号的驱 动与执行
模拟电子电路
A/D转换
模拟电子系统 数字电子电路（系统）
计算机或其 它数字系统
D/A转换
模拟-数字混合电子电路
扩音机示意图： 直流电源
声音
话筒 (传感器)
放大 电路
声音
扬声器 (执行机构)
1.2.2 电子信息系统的组成原则 系统设计时应尽可能做到：
(1) 必须满足功能和性能指标的要求； (2) 电路尽量简单，应选择大规模的集成电路； (3) 电磁兼容性； (4) 系统的调试应简单方便，而且生产工艺应简单。
1.1.2 模拟信号和数字信号
电子电路 中的信号
பைடு நூலகம்
模拟信号 ——随时间连续变化的信号
数字信号 ——时间上和数值上(离散的) 都是不连续变化的信号
常用的模拟信号：
正弦波信号
三角波信号
处理模拟信号的电路称为模拟电路。 放大电路是构成各种功能模拟电路的基本电路。
1.1.2 模拟信号和数字信号 常用的数字信号：
第1章 导言
1.1 电信号 1.2 电子信息系统 1.3 电子电路的计算机辅助分析和设计软件
1.1 电信号
1.1.1 什么是电信号 信号是反映消息的物理量。 如：温度、压力、流量、声音信号等。
相应的传感器
电信号 (简称信号) 随时间变化的电压 u =f(t)和电流 i = f(t) 特点：易于传送和控制，是应用最为广泛的信号
矩形波
尖脉冲信号
处理数字信号的电路称为数字电路。
模数转换A/D
模拟信号
数字信号
数模转换D/A
1.2 电子信息系统
——简称电子系统。指由若干相互连接、相互作用的 基本电路组成的具有特定功能的电路整体。
第1章半导体基础及二极管电路
运 动
半导体0 中的电流为V漂移电流与扩x散电
流之和
PN结的形成
在一块半导体单晶的一边掺入
第 二 节
施主杂质，制成N型半导体；
： 半
在另一边掺入受主杂质，制成
导 体
P型半导体。在两种杂质半导
二 极
体的交界面处即形成了PN结
管 的
工
当P区和N区连接在一起构成PN
作 原
结时，半导体的现实作用才真
理 及
+4
+4
+4
+4
空穴 自由电子 带正电 带负电
当温度很低，没有激发时，第
半导体不能导电
一 节
当温度逐渐升高或有足够 光照时，将有少数价电子
： 半 导
获得足够能量，可以克服
体 的
共价键的束缚而成为自由 基
电子，使得本征半导体具
本 特
有了微弱的导电能力
性
产生自由电子后，在原有
的共价键中形成空穴
可以依靠相邻共价键中的
被称为本征半导体
节 ：
半
导
体
的
Si
Ge
基 本
特
价电子
性
硅原子
锗原子
价电子
+4
惯性核
本征半导体中的共价键结构(二)
在硅和锗晶体中，每
第 一
个原子与其相邻的原
晶格的含义：
子之间形成 共价键 ， 共用一对价电子：
节 ： 半 导 体
的
基
+4 +4
价电子
本 特
性
+4 +4
共价键
惯性核
晶体中的共价键结构
本征激发及空穴的移动
电气工程半导体二极管及其电路分析习题及答案
《集成电子技术基础教程》习题与习题解答第一篇电子器件与电子电路基础第一章半导体二极管及其电路分析题1.1.1 已知二极管2AP9的伏安特性如图题1.1.1（a）所示。
（1）假设将其按正向接法直接与1.5V电池相连，估量会显现什么问题？（2）假设将其按反向接法直接与30V电源相连，又会显现什么问题？（3）分析二极管、稳压管在电路中常常与限流电阻相连的必要性。
（4）画出两只2AP9二极管[图题1.1.1（a）]在：同向串联、反向串联、同向并联、反向并联四种情形下的合成伏安特性曲线。
解：(1)烧杯二极管(2)反向击穿(3)串联电阻能够限制流过二极管或稳压管的电流超过规定值，使二极管或稳压管平安。
(4)略题1.1.2 当用万用表电阻档测量二极管[参见图题1.1.1（b）]，分析：（1）所测得的电阻值是二极管的直流电阻仍是动态（微变）电阻？（2）设万用表内电池电压为1.5V，R×10Ω档的内阻R iˊ为240Ω，R×100Ω档的内阻R iˊΩ。
试用图解分析法估算：a）用R×10Ω档测得的正向电阻值；b）用R×100Ω档测得的正向电阻值。
从概念上说明, 什么缘故用不同电阻档测得的二极管正向电阻相差差异？解： (1)是二极管的直流电阻(2)在二极管的特性曲线上，作出两条负载线，负载线和特性曲线的交点求得V和I，然后求出这二档的电阻。
V DD (R×10Ω档)V DD (R×100Ω档)由于万用表不同档的内阻不同，使流过二极管的电流相差较大，从而不同档时，测得二极管的正向电阻悬珠。
题1.1.3 二极管的伏安特性曲线如图题1.1.3所示。
（1）二极管经受的反向电压V RM为多少？（2）假设温度升高20°C，那么二极管的反向电流I S应为多大？（3）当温度升高20°C时，定性画出转变后的伏安特性曲线。
图题1.1.4解：(1) 由图可知，二极管经受的反向电压V RM规定为实际击穿电压V B的一半，即VRM=40V; (2)在反偏的条件下，温度每增加10°时，I S约增加1倍，因此温度增加20℃时,反向饱和电流I S约增加4倍。
最新2019-课题一 半导体二极管及其基本电路-PPT课件
P
外电场
N
IR – +
PN 结加反向电压时，反向电流较小，反向电阻较 大，PN结处于截止状态。
温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。
PN结单向导电性小结
PN结单向导电性动画
PN结正向导通： 加正向偏置电压时，呈现低电阻，具 有较大的正向导通电流；
PN结反向截止： 加反向偏置电压时，呈现高电阻，具 有较小的反向饱和电流；
1. 符号
2. 伏安特性
I
_+
稳压管正常工
O
U
电流变化很大，但其
IZ
两端电压变化很小， 利用此特性，稳压管 在电路中可起稳压作 用。
IZ
UZ
IZM
使用时要加限流电阻
3. 主要参数
(1) 稳定电压UZ 稳压管正常工作(反向击穿)时管子两端的电压。
(2) 电压温度系数ｕ
I= - 5.3mA
R=1kΩ
+
I
+
E
_
Dz
UO
_
(4) 稳压管最大稳定电流Izm=Pz/Uz=25mA 为保证稳压管正常工作，需I≤Izm=25mA ∴ Em=IzmR+Uz=35V
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ + ++ + + + + ++ + + + + ++ + +
P IF
外电场 N +–
PN 结加正向电压时，正向电流较大，正向电 阻较小，PN结处于导通状态。
PN反偏动画
② PN 结加反向电压（反向偏置） P接负、N接正
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例：分析如图所示的硅二极管电路
(1) 画出电压传输特性曲线;
(2)已知Ui=6sinωt(V)时，利用理想模型绘出相 应的输出电压UO的波形。
1k
ui
D R
uo
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半导体二极管
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例:二极管开关电路如图所示，当UA和UB为0V或 5V时，求UA和UB的值不同组合情况下，输出电压 Uo的值。设二极管是理想的。
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例1
二极管基本电路如图所示，VDD=10V，应 用理想模型求解电路的UD和ID。
解：
UD=0V
ID=（VDD-UD）／R = （10-0）V／10KΩ =1mA
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例：一限幅电路如图所示，R=1KΩ，VREF=3V。当 Ui=6sinωt(V)时，利用恒压降模型绘出相应的 输出电压UO的波形。二极管的恒压降为0.7V。
O
Uth
uD /V
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二 反向特性
-U(BR) U 0 U < -U(BR) iD = IS (硅) < 0.1 A (锗)几十A 反向电流急剧增大 (反向击穿)
iD /mA
正向特性
-U (BR)
反 反向特性 O Uth 向 击 穿
IS
uD /V
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fM — 最高工作频率(二极管工作的
上限频率，超过该频率时，结电容起 作用，不能很好的体现单相导电性)。
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半导体二极管
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1.3 二极管基本应用电路及其分析方法
一、理想二极管
特性曲线 iD uD
符号及等效模型：
S
S
正偏导通，uD = 0； 反偏截止， iD = 0
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Ui1 Ui2 (单位V) 0 0 5 5 0 5 0 5 二极管工作状态
D1 D2
UO (单位V)
截止 截止 导通 导通
截止 导通 截止 导通
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PN结
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结论 PN结正向偏置时，呈现低电阻，具 有较大的正向扩散电流； PN结反向偏置时，呈现高电阻，具 有很小的反向漂移电流，且和温度有关 。
由此可以得出结论：PN结具有单向导
电性。
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温故知新
1、N型半导体带负电，P型半导体带正电。这种 说法是否正确？ 2、Si参杂（ ）形成N型半导体，掺杂（ 形成P型半导体。 ）
60 40 20
90C
20C
随着温度的升高， 正向特性曲线左移，即 正向压降减小；
uD / V
–50
–25 0 0.4 – 0.02
反向特性曲线下移， 即反向电流增大。
一般在室温附近，温度每升高1℃，其正 向压降减小2-2.5mV；温度每升高10℃，反向 电流大约增大1倍左右。
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Ui1 Ui2 (单位V) 0 0 5 5 0 5 0 5 二极管工作状态
D1 D2
UO (单位V)
2、开关电路：利用二极管的单向导电性以接通 或断开电路，这在数字电路中广泛应用。
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例:二极管开关电路如图所示，当UA和UB为0V或 5V时，求UA和UB的值不同组合情况下，输出电压 Uo的值。设二极管是理想的。
外电场
内电场
外电场的作用使空间电荷区变窄，扩散运 动加剧，漂移运动减弱，从而形成正向电流。
此时PN结呈现低阻态，PN结处于导通状态，理 想模型为闭合开关。
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PN结
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2 反向偏置（P区接电源负极，N区接电源正极）
外电场
内电场
外电场的作用使空间电荷区变宽，扩 散运动变弱，漂移运动加强，从而形成反 向电流，也称为漂移电流。 此时PN结呈现高阻态，漂移电流很小，此时 PN结处于截止状态，模型相当于开关打开。
频整流和开关电
路中。
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tiao
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半导体二极管
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1.2.2 二极管的伏安特性
二极管的伏安特性曲线可用下式表示
iD I S (e
uD UT
1)
iD /mA
正向特性
-U (BR)
反 向 击 穿
IS
反向特性 O
死区 电压
Uth
uD /V
U
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3、N型半导体的多子是（），P型半导体的多 子是（）。
4、PN结中扩散电流的方向是从（ ）区指向（ ）区， 漂移电流的方向是（ ）区指向（ ）区。
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PN结
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温故知新
5、解释PN结正向偏置。
6、PN结正向偏置后所具有的特点。
7、解释PN结反向偏置。 8、PN结反向偏置后所具有的特点。 9、PN结单向导电性是指什么？
1.3 二极管基本应用电路 及其分析方法
1.4 特殊二极管
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1.1 半导体的基础知识
自然界中的物体，根据导电能力(电阻 率)可分为：导体、绝缘体、半导体。 常见的半导体材料为硅（Si）和锗（Ge）。
价电子
价电子 惯性核
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半导体的基础知识
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1.1.1 本征半导体 共价键： 对电子束缚较强
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温故知新
1、二极管符号 2、二极管的正向恒压特性 3、二极管的导通电压 4、理想模型二极管的导通、截止条件 5、恒压降模型二极管的导通、截止条件
6、二极管基本电路的解题步骤
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半导体二极管
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温故知新
6、二极管基本电路的解题步骤 1)标出二极管正负极 2)去掉二极管，判断V+和V3)利用不同的模型判断二极管状态（导通 或截止），在二极管不同的状态下解题
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3
半导体的导电性
● ●
● 空
穴
● 自由电子
I=IP+IN 本征半导体电流很弱。 N型半导体： I≈IN P型半导体： I≈IP
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4 杂质对半导体导电性的影响
掺入杂质对本征半导体的导电性有很大 的影响。
一些典型的数据如下: T=300K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n = p =1.4×1010/cm3 掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度: n= 5×1016/cm3 以上两个浓度基本上依次相差106/cm3
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1.2.3 二极管的参数
1. IF — 最大整流电流(二极管长期 连续工作时允许通过的最大正 向平均电流 ) 2. UBR — 管子反向击穿时的电压
3. URM — 最高反向工作电压，实际上 只按照U(BR) 的一半来计算
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4. IR — 反向电流(管子未被击穿前的反 向电流，该值越小单向导电性越好) 5.UD(on) —导通电压：二极管在正向电压 工作时，管两端会产生正向电压 降，其压降值越小管越好。硅为 0.7V，锗为0.2V。 6.
5、学会用工程观点解决问题（估算法）
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新语新知
第一章 半导体二极管及其电路分析
半导体器件是构成电路的基本
元件，构成半导体器件的材料是经
过加工的半导体材料，因此半导体 材料的性质在很大程度上决定了半
导体器件的性能。
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1.1 半导体的基础知识 1.2 半导体二极管及其特性
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一 正向特性
0 U Uth U Uth iD = 0
Uth = 0.5 V (硅管) 0.1 V (锗管)
iD 急剧上升
0.7 V
-U (BR) IS
UD(on) = (0.6 0.8) V 硅管 (0.1 0.3) V 锗管 0.2 V
iD /mA
正向特性
反 反向特性 向 击 穿
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二、二极管的恒压降模型
iD U (BR) URM O IF uD
iD UD(on) uD
uD = UD(on)
0.7 V (Si) 0.2 V (Ge)
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半导体二极管
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例
硅二极管基本电路如图所示，试求电流 I1,I2,IO,和UO
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半导体二极管
空间电荷区
P N
空穴 电子
内建电场
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PN结
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引起载流子定向移动的类型
1、扩散电流：载流子的浓度差引起 2、漂移电流：由于电场引起的定向移动
在PN结中扩散和漂移最后达到动态平衡
即扩散电流＝漂移电流，总电流＝0
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PN结
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二、PN 结的单向导电性
1 正向偏置（P区接电源正极，N区接电源负极）
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半导体二极管
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点接触型
PN结面积小，结电容小，用于 检波和变频等高频小电流电路。
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பைடு நூலகம்
半导体二极管
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面接触型
PN结面积大， 用于工频大电 流整流电路。
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平面型二极管 往往用于集 成电路制造工艺 中。PN 结面积可 大可小，用于高