演示文稿结二极管课件
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《二极管应用电路》课件
明确电路需要实现的具体功能 ，如信号放大、整流等。
选择合适的二极管
根据电路功能选择合适的二极 管类型，如硅管、锗管等。
设计电路结构
根据电路功能和二极管特性， 设计合理的电路结构，包括电 源、输入输出接口等。
参数计算与元件选择
根据设计要求，计算电路参数 ，选择合适的元件，如电阻、
电容等。
电路元件的选择与匹配
二极管正向压降不一致
不同型号的二极管正向压降有差异，可能导 致电路性能不稳定。
二极管开关速度慢
在快速开关电路中，二极管的开关速度可能 成为瓶颈，影响电路性能。
解决方案与注意事项
选择合适的二极管型号 根据电路需求选择能承受足够反 向电压的二极管，并考虑其正向 压降、热稳定性和开关速度等性 能参数。
考虑替代方案 对于某些特殊应用，可以考虑使 用其他类型的电子器件作为替代 ，以解决二极管存在的局限性和 问题。
单向限幅电路
只限制正向或反向的信号 幅度，常用于防止过电压 或过电流。
双向限幅电路
同时限制正向和反向的信 号幅度，常用于消除信号 中的过大噪声。
开关电路
开关电路
利用二极管的单向导电性 ，实现电路的通断控制。
晶体管开关电路
利用晶体管的放大作用， 实现小电流控制大电流的 通断。
继电器开关电路
利用继电器线圈与触点的 组合，实现电路的通断控 制。
电流只能从正极流向负极。
二极管的类型与特性
类型：点接触型、面 接触型、整流型等。
不同类型二极管的应 用场景：整流、检波 、开关等。
特性：正向导通压降 、反向漏电流等。
二极管的主要参数
01
02
03
04
最大正向电流
二极管能承受的最大正向电流 。
选择合适的二极管
根据电路功能选择合适的二极 管类型，如硅管、锗管等。
设计电路结构
根据电路功能和二极管特性， 设计合理的电路结构，包括电 源、输入输出接口等。
参数计算与元件选择
根据设计要求，计算电路参数 ，选择合适的元件，如电阻、
电容等。
电路元件的选择与匹配
二极管正向压降不一致
不同型号的二极管正向压降有差异，可能导 致电路性能不稳定。
二极管开关速度慢
在快速开关电路中，二极管的开关速度可能 成为瓶颈，影响电路性能。
解决方案与注意事项
选择合适的二极管型号 根据电路需求选择能承受足够反 向电压的二极管，并考虑其正向 压降、热稳定性和开关速度等性 能参数。
考虑替代方案 对于某些特殊应用，可以考虑使 用其他类型的电子器件作为替代 ，以解决二极管存在的局限性和 问题。
单向限幅电路
只限制正向或反向的信号 幅度，常用于防止过电压 或过电流。
双向限幅电路
同时限制正向和反向的信 号幅度，常用于消除信号 中的过大噪声。
开关电路
开关电路
利用二极管的单向导电性 ，实现电路的通断控制。
晶体管开关电路
利用晶体管的放大作用， 实现小电流控制大电流的 通断。
继电器开关电路
利用继电器线圈与触点的 组合，实现电路的通断控 制。
电流只能从正极流向负极。
二极管的类型与特性
类型：点接触型、面 接触型、整流型等。
不同类型二极管的应 用场景：整流、检波 、开关等。
特性：正向导通压降 、反向漏电流等。
二极管的主要参数
01
02
03
04
最大正向电流
二极管能承受的最大正向电流 。
二极管知识教学PPT课件
25
发光二极管 发光二极管简称为LED发光二极管在手机中主要用作背景灯以及键盘 灯，电容现在还有跑马灯等等，发光二极管一般分为红 绿 黄等等，它 发光的颜色取决于它的制作材料，法官二极管对电流有 要求，一般的 为 及毫安到几十毫安，发光二极管的发光强度一般分它的正向电流成 线性关系，但如果流过反光二极管的电流太大，就会造成发光二极管 的损坏实际运用中，一般在二极管的电路中串接一个限流电阻，用来 防止大电流对二极管造成的损坏。发光二极管只工作在正偏状态，正 常情况下，它的正向电压为1.5-3V之间。发光二极管图形符号 看图
26
二极管的测量及好坏判断
• 1、二极管的测量 将万用表打到蜂鸣二极管档，红表笔接二极管的正极，黑笔接二
极管的负极，此时测量的是二极管的正向导通阻值，也就是二极管的正向 压降值。不同的二极管根据它内部材料不同所测得的正向压降值也不同。 2、好坏判断
正向压降值读数在300--800为正常，若显示为0说明二极管短路或 击穿，若显示为1说明二极管开路。将表笔调换再测，读数应为1即无穷大， 若不是1说明二极管损坏。
21
变容二极管 电容是一个存储电荷的原件，当其两端的电压 变化时，其存储的电荷也发生变化，因此就出 现充放电现象，PN结除了单向导电外，也具有 上述特性，也就是说它具有电容效应， 变容二极管是一种特殊的二极管，它利用了 PN结的电容效应，为了使这种电容效应显著， 给二极管加上反向偏置，当二极管两端的反向 电压发生变化时，二极管的结电容也随之变大 变小。 二极管的结电容大小除了与本身结构和工艺外， 还与外加的反向电压有关。 变容二极管是利用PN结的电容效应，并采用 特殊工艺使德、得结电容随反向偏压的变化比 较灵敏的一种特殊二极管，变容二极管的图形 符号看图
发光二极管 发光二极管简称为LED发光二极管在手机中主要用作背景灯以及键盘 灯，电容现在还有跑马灯等等，发光二极管一般分为红 绿 黄等等，它 发光的颜色取决于它的制作材料，法官二极管对电流有 要求，一般的 为 及毫安到几十毫安，发光二极管的发光强度一般分它的正向电流成 线性关系，但如果流过反光二极管的电流太大，就会造成发光二极管 的损坏实际运用中，一般在二极管的电路中串接一个限流电阻，用来 防止大电流对二极管造成的损坏。发光二极管只工作在正偏状态，正 常情况下，它的正向电压为1.5-3V之间。发光二极管图形符号 看图
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二极管的测量及好坏判断
• 1、二极管的测量 将万用表打到蜂鸣二极管档，红表笔接二极管的正极，黑笔接二
极管的负极，此时测量的是二极管的正向导通阻值，也就是二极管的正向 压降值。不同的二极管根据它内部材料不同所测得的正向压降值也不同。 2、好坏判断
正向压降值读数在300--800为正常，若显示为0说明二极管短路或 击穿，若显示为1说明二极管开路。将表笔调换再测，读数应为1即无穷大， 若不是1说明二极管损坏。
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变容二极管 电容是一个存储电荷的原件，当其两端的电压 变化时，其存储的电荷也发生变化，因此就出 现充放电现象，PN结除了单向导电外，也具有 上述特性，也就是说它具有电容效应， 变容二极管是一种特殊的二极管，它利用了 PN结的电容效应，为了使这种电容效应显著， 给二极管加上反向偏置，当二极管两端的反向 电压发生变化时，二极管的结电容也随之变大 变小。 二极管的结电容大小除了与本身结构和工艺外， 还与外加的反向电压有关。 变容二极管是利用PN结的电容效应，并采用 特殊工艺使德、得结电容随反向偏压的变化比 较灵敏的一种特殊二极管，变容二极管的图形 符号看图
2019年第2讲二极管.ppt
（2）放大区：
发射结电压正向偏置（且uBE >Uon）且集电结反 向偏置。 （3）饱和区： 发射结和集电结均处于正向偏置。
晶体管的三个工作区域
对于共射电路：
状态
截止
uBE ＜Uon
≥ Uon ≥ Uon
uCE VCC
≥ uBE ≤ uBE
iC
ICEO ≈0
放大 饱和
βiB ＜βiB
1.3.4 晶体管的主要参数
MOS管的特性
1)增强型MOS管 开启 电压
在恒流区时，iD I DO (
uGS 1) 2 U GS(th)
式中I DO为uGS 2U GS(th)时的iD
2)耗尽型MOS管 夹断 电压
场效应管的分类 工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性
N沟道 (uGS＜0，uDS＞0) 结型 P沟道 (uGS＞0，uDS＜0) N沟道 (uGS＞0，uDS＞0) 场效应管 增强型 P沟道 (uGS＜0，uDS＜0) 绝缘栅型 N 沟道 ( u 极性任意， u ＞ 0 ) GS DS 耗尽型 P沟道 (uGS 极性任意， uDS＜0)
1.4.1 结型场效应管
N沟道和 P沟道
N沟道管的符号
导电 沟道
N沟道结型场效应管的 结构示意图
1.栅-源电压对导电沟道宽度的控制作用(uDS=0)
N沟道结型管：
UGS（off）
沟道最宽
沟道变窄
沟道消失 称为夹断
2.漏-源电压对漏极电流的影响
uGD>UGS（off） uGD＝UGS（off）
预夹断
uGS=0可工作在恒流区的场效应管有哪几种？ uGS＞0才工作在恒流区的场效应管有哪几种？ uGS＜0才工作在恒流区的场效应管有哪几种？
二极管及应用PPT课件
NO.3 光电（光敏）二极管
1、符号
NO.3 光电（光敏）二极管
2、特性：将光信号转变成电信号 3、工作条件：加反向电压。工作在反向偏置状态（反向 截止区）。
NO.3 光电（光敏）二极管
4、主要参数： （1）最高工作电压 VRM：光电二极管在无光照条件下，反 向电流不超过 0.1 A 时所能承受的最高反向电压。VRM 越 大，管子性能越稳定。
6、两个稳压二极管串联 （1）U导通=0.7V，UZ1=6V，UZ2=8V。 ③两反
NO.2 稳压二极管
6、两个稳压二极管串联 （1）U导通=0.7V，UZ1=6V，UZ2=8V。 ④两正
NO.2 稳压二极管
7、两个稳压二极管并联 假设两个硅稳压二极管，VZ1的稳压值是6V，VZ2的稳压值是
8V，他们的导通压降均为0.7V。现将他们两并联，可以得到几种输 出电压值？
NO.2 稳压二极管
7、两个稳压二极管并联 （1）U导通=0.7V，UZ1=6V，UZ2=8V。 ①一正一反
NO.2 稳压二极管
7、两个稳压二极管并联 （1）U导通=0.7V，UZ1=6V，UZ2=8V。 ②一反一正
NO.2 稳压二极管
7、两个稳压二极管并联 （1）U导通=0.7V，UZ1=6V，UZ2=8V。 ③两反
8V，他们的导通压降均为0.7V。现将他们两串联，可以得到几种输 出电压值？
NO.2 稳压二极管
6、两个稳压二极管串联 （1）U导通=0.7V，UZ1=6V，UZ2=8V。 ①一正一反
NO.2 稳压二极管
6、两个稳压二极管串联 （1）U导通=0.7V，UZ1=6V，UZ2=8V。 ②一反一正
NO.2 稳压二极管
NO.4 变容二极管
PN结二极管课件黄秋柳PPT
广泛应用于自动控制电路 。
17
稳压二极管
稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊二极管
当稳压二极管工作在反 向击穿状态下,工作电 流IZ在Izmax和Izmin之间 变化时,其两端电压近 似为常数
利用稳压二极管微小的电压变化引 起极大的电流变化的特点快速地把 变化的电压反馈到电压调节电阻上， 在稳压电路中串联一个合适的电压 调节电阻就可以把电压调节在需要 的值上。
i
稳定 电压 UZ
I z min
△I
u
I z ma x
△U
18
稳压二极管的主要 参数
(1) 稳定电压UZ —— 在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。 (2) 动态电阻rZ ——在规定的工作电流下，稳压值的微小变化与通过
二极管电流的变量的比值。 动态电阻值是衡量稳压管稳压能力的一个参数。稳压管的动态电阻 随工作电流大小而改变，工作电流越大，动态电阻越小，工作电流越小， 动态电阻越大。
③满足谐振条件
f=qc/2NL 表明谐振腔长度L和折射率N确定后，只有某些特定频率的光才能形成 光振荡，输出稳定的激光。
25
激光二极管结构及工作原理
当半导体的PN结加有正向电压时，注 入PN结附近的非平衡电子和空穴发生 复合——自发辐射。 当自发辐射所产生的光子通过半导体 时，经过已发射的电子—空穴对附近， 激励二者复合，产生新光子，这种光 子诱使已激发的载流子复合而发出新 光子——受激辐射。 如果注入电流足够大，则会形成和热 平衡状态相反的载流子分布，即粒子 数反转。 当有源层内的载流子在大量反转情况 下，少量自发辐射产生的光子由于谐 振腔两端面往复反射而产生感应辐射， 造成选频谐振正反馈，或者说对某一 频率具有增益。当增益大于吸收损耗 时，就可从PN结发出具有良好谱线的 26 相干光——激光
二极管电阻的与门和或门电路演示文稿
（4）CMOS电路的功耗很小，一般小于1 mW/门； （5）因CMOS电路有极高的输入阻抗，故其扇出系数很大，可达50。
第40页，共47页。
3 ．CMOS三态门
工作原理：
当EN=0时，TP2和TN2同时导通，为正常的非门，输出
当EN=1时，TP2和TN2同时截止，输出为高阻状态。
所以，这是一个低电平有效的三态门。
LA
第41页，共47页。
4 ．CMOS传输门
工作原理：（设两管的开启电压VTN=|VTP|）
（1）当C接高电平VDD， 接低C 电平0V时，若Vi在0V～VDD的范围变化，至少有一管 导通，相当于一闭合开关，将输入传到输出，即Vo=Vi。
（2）或非门
第38页，共47页。
（3）带缓冲级的门电路
为了稳定输出高低电平，可在输入输出端分别加反相器作缓冲级。 下图所示为带缓冲级的二输入端与非门电路。
L=
A B AB
第39页，共47页。
2．CMOS异或门电路
由两级组成，前级为或非门，输出为
后级为与或非门，经过逻辑变换，可得：
X AB
L AB X AB A B AB AB A B
实现了与非门的逻辑功能的另一方面： 输入有低电平时，输出为高电平。
综合上述两种情况，
该电路满足与非的
逻辑功能，即：
L ABC
第11页，共47页。
二、TTL与非门的开关速度
1．TTL与非门提高工作速度的原理 （1）采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程。
第12页，共47页。
（2）采用了推拉式输出级，输出阻抗比较小，可迅速给负载电容充放电。
5．74LS系列——为低功耗肖特基系列。 6．74AS系列——为先进肖特基系列， 它是74S系列的后继产品。 7．74ALS系列——为先进低 功耗肖特基系列， 是74LS系列的后继产品。
第40页，共47页。
3 ．CMOS三态门
工作原理：
当EN=0时，TP2和TN2同时导通，为正常的非门，输出
当EN=1时，TP2和TN2同时截止，输出为高阻状态。
所以，这是一个低电平有效的三态门。
LA
第41页，共47页。
4 ．CMOS传输门
工作原理：（设两管的开启电压VTN=|VTP|）
（1）当C接高电平VDD， 接低C 电平0V时，若Vi在0V～VDD的范围变化，至少有一管 导通，相当于一闭合开关，将输入传到输出，即Vo=Vi。
（2）或非门
第38页，共47页。
（3）带缓冲级的门电路
为了稳定输出高低电平，可在输入输出端分别加反相器作缓冲级。 下图所示为带缓冲级的二输入端与非门电路。
L=
A B AB
第39页，共47页。
2．CMOS异或门电路
由两级组成，前级为或非门，输出为
后级为与或非门，经过逻辑变换，可得：
X AB
L AB X AB A B AB AB A B
实现了与非门的逻辑功能的另一方面： 输入有低电平时，输出为高电平。
综合上述两种情况，
该电路满足与非的
逻辑功能，即：
L ABC
第11页，共47页。
二、TTL与非门的开关速度
1．TTL与非门提高工作速度的原理 （1）采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程。
第12页，共47页。
（2）采用了推拉式输出级，输出阻抗比较小，可迅速给负载电容充放电。
5．74LS系列——为低功耗肖特基系列。 6．74AS系列——为先进肖特基系列， 它是74S系列的后继产品。 7．74ALS系列——为先进低 功耗肖特基系列， 是74LS系列的后继产品。
二极管PPT课件(完整版)
二极管反向击穿，两引脚之间内阻很小， 二极管无单向导电性，二极管损坏.
二极管主要参数
参数名称 符号
解说
是指二极管长时间正常工作下， 最大整流电流 Im 允许通过二极管的最大正向电流
值。
反向电流
是指二极管加上规定的反向偏置
Ico 电压情况下，同过二极管的反向 电流值。
最大反向工作 电压
Urm
二极管工作时承受最大的反向电
压，处于
R1
正向偏置
状态
I+
VD1
E1
-
R1
二极 管导
通通
路
I
VD1
二极管导通的条件：
正向偏置电压; 正向偏置电压大到一定程度，对于硅管 而言0.7V，对于锗管而言为0.2V。
二极管截止状态工作原理
如果给二极管正极加的电压低于负极加的电压，称为二极
管的反向偏置电压。给二极管加反向偏置电压后，二极管截止， 二极管两引脚间电阻很大，相当于开路。如图所示，只要是反 向电压二极管就没有电流流动，如果反向电压过大，二极管会 击穿，电流从负极流向正极，说明二极管已经损坏。
极管的正极，红表笔接二极管的负极，此
时表针应向右偏转一个很大的角度，所指
示阻值较小。此时阻值越小越好。
测量正向电阻
解说
几十到几KΩ
说明二极管正向电阻正常。
正向电阻为零或远小于几 欧姆
说明二极管已经击穿。
几百KΩ
正向电阻很大，说明二极管已经开路。
几十KΩ
二极管正向电阻较大，正向特性不好。
测量时表针不稳定二极管Fra bibliotek极为R1
负电压，反向
偏置状态
E1
VD1
E1
《pn结二极管》课件
《pn结二极管》PPT课件
欢迎大家来到《pn结二极管》PPT课件！本课件将介绍pn结二极管的基础知识、 工作原理、应用领域、制作及特殊结构、未来趋势等内容。让我们一起深入 研究和探索pn结二极管的魅力吧！
一、pn结二极管基础知识
结构与特性
了解pn结的结构与特性对于 理解其工作原理至关重要。
电容的计算
提出设计更高效、更可靠的pn结二极管的挑战和机遇。
六、总结
电子技术的重要性
探讨pn结二极管在电子技术中的 重要性和推动力。
未来发展和前景
展望pn结二极管在未来的发展趋 势和应用前景。
深入研究和探索
鼓励大家深入研究和探索pn结二 极管的应用领域。
液晶显示屏
讲解液晶显示屏中pn结二极管的作用和优势， 推动显示技术的创新。
五、pn结二极管的未来趋势
1
纳米级尺寸的pn结二极管
展望纳米级尺寸的pn结二极管对于电子技术的革命性影响。
2
半导体材料的新发现和新应用
探索半导体材料的新领域，为pn结二极管的应用拓展出更多可能性。
3
设计更高效、更可靠的pn结二极管
学习如何计算pn结的电容， 对于电路设计和分析有很大 帮助。
正反向开启电压
探讨pn结正反向开启电压及 其在电子设备中的应用。
二、pn结二极管的工作原理ຫໍສະໝຸດ 1正向偏置和反向偏置
了解正向偏置和反向偏置在pn结二极管中的作用和影响。
2
IV特性谈
深入研究pn结二极管的IV特性曲线及其解读。
3
温度对pn结二极管的影响
探索pn结二极管在音 频和射频放大器中的 关键作用，提升信号 的功率。
四、pn结二极管的制作及特殊结构
硅材料的制备
欢迎大家来到《pn结二极管》PPT课件！本课件将介绍pn结二极管的基础知识、 工作原理、应用领域、制作及特殊结构、未来趋势等内容。让我们一起深入 研究和探索pn结二极管的魅力吧！
一、pn结二极管基础知识
结构与特性
了解pn结的结构与特性对于 理解其工作原理至关重要。
电容的计算
提出设计更高效、更可靠的pn结二极管的挑战和机遇。
六、总结
电子技术的重要性
探讨pn结二极管在电子技术中的 重要性和推动力。
未来发展和前景
展望pn结二极管在未来的发展趋 势和应用前景。
深入研究和探索
鼓励大家深入研究和探索pn结二 极管的应用领域。
液晶显示屏
讲解液晶显示屏中pn结二极管的作用和优势， 推动显示技术的创新。
五、pn结二极管的未来趋势
1
纳米级尺寸的pn结二极管
展望纳米级尺寸的pn结二极管对于电子技术的革命性影响。
2
半导体材料的新发现和新应用
探索半导体材料的新领域，为pn结二极管的应用拓展出更多可能性。
3
设计更高效、更可靠的pn结二极管
学习如何计算pn结的电容， 对于电路设计和分析有很大 帮助。
正反向开启电压
探讨pn结正反向开启电压及 其在电子设备中的应用。
二、pn结二极管的工作原理ຫໍສະໝຸດ 1正向偏置和反向偏置
了解正向偏置和反向偏置在pn结二极管中的作用和影响。
2
IV特性谈
深入研究pn结二极管的IV特性曲线及其解读。
3
温度对pn结二极管的影响
探索pn结二极管在音 频和射频放大器中的 关键作用，提升信号 的功率。
四、pn结二极管的制作及特殊结构
硅材料的制备
二极管1-1PPT课件
（2）P型半导体（ 在硅（锗）中掺入 3 价元素（硼、铟等））
空穴
多子
P型半导体中空穴数远远大于电子数。 多子是空穴（其数量主要取决于杂质的掺杂浓度） 少子是电子（其数量主要取决于环境N结的形成
（1）多子扩散逐渐加宽空间电荷层（耗尽层，阻挡层），形成 逐渐增强并阻碍多子扩散、阻碍空间电荷层加宽的内电场。
工作电流越大，稳压效果越好； （2）稳定电压UZ 稳压管工作电流为规定值时，稳压管两端的电压；
（3）动态电阻RZ RZ = △UZ / △IZ ；
（4）最大功耗 PZM 在管子不致于过热损坏前提下的最大功率损耗值； PZM = UZ × IZM ；
（5）电压温度系数 描述稳定电压对于温度的敏感程度；温度系数越小越好； 衡量稳压管的温度稳定性；
二级管 PN结
一、半导体 1、纯净半导体（硅、锗）中的载流子（电子与空穴）
（1）在外界能量作用下产生 成对存在的电子与空穴。
（2）在电场作用下产生，由 电子形成电子流，而由
。
（3）电子与空穴成对复合。
2、杂质半导体中 （1）N型半导体（ 在硅（锗）中掺入 5 价元素（磷、砷等））
多子
N型半导体中电子数远远大于空穴数。 多子是电子（其数量主要取决于杂质的掺杂浓度） 少子是空穴（其数量主要取决于环境的温度）
③按用途分:普通二极管、整 流二极管、检波二极管、稳 压二极管、开关二极管、变 容二极管、光电二极管等。
（2）判断二极管质量的好坏
二次测得的正、反向电阻值很小或接近于0 ——管子已击穿
电压的增加而增加。 PN结反偏：PN结截止，电阻很大，反向电流很小；
第二节 半导体二极管
一、二极管的结构
1、组成 PN结、阳极引线、 阴极引线、管壳；
PN结和二极管原理专题培训课件
其 中 ： np区 非 平 衡 电 子 寿 命 pN区 非 平 衡 空 穴 寿 命
正向电流-电压关系
I0
Aq
ni2 NA
Ln
n
ni2 ND
Lp
p
qU
I I0 (e kT 1)
I0 是不随外加正偏压而变化的。
在常温（300 K）下，可近似为
I I0eqUkT
qU
I I0 (eKT 1)
因 为 AqnpL0nDn pNL0pDpAqP nP i20
Dn ni2 Ln nN0
D Lpp
且 NAPp0， NDnNO， Ln Dnn， LP DPP
因此，I0AqN ni2ALnn N niD 2 Lpp
—— PN结势垒
3、PN结 接触电势差 For n-type region
n 0 N ce x p E c k T E F n n ie x p E F k n T E i N D
EFn
Ei
KTln
ND ni
For p-type region
2、能带状态图
接触时
电场
各自独立时
平衡后
没有外加电压，费米能级应处处相等； 即 ：两个区的费米能级拉平 。
电场方向是电势降落的方向；
定义电势能：EqU qe
能带图是按电子能量的高低画 EeU
P区电子的电势 能比N区的高
势能坡垒
空间电荷区
PN结接触电势差
在空间电荷区内，能带发生弯曲，电子从势能低的N区向势 能高的P区运动时，必须克服这个势能“高坡”
其中，负号表示载流子从浓度高的地方向浓度低的地方扩散
即载流子的浓度随 x 增加而减小，在 x 0 处（ X N 的边界
基本概念N结二极管43页PPT
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
基本概念N结二极管
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
拉
60、Байду номын сангаас活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
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理想电流-电压方程与小注入下Ge p-n结的实验结果符合较好， 与Si和GaAs p-n结的实验结果偏离较大。 实际p-n结的I-V特性： （1）正向电流小时，实验值远大于理论计算值，曲线斜率q/2kT （2）正向电流较大时，理论计算值比实验值大（c段） （3）正向电流更大时，J-V关系不是指数关系，而是线性关系 （4）反向偏压时，实际反向电流比理论计算值大得多，而且
Figure 8.3
8.1.2 理想的电流-电压关系
pn结定律：
EFn EFp
eVa
np ni2e kT ni2e kT
边界条件：在空间耗尽层边界：
e Va
np (xp ) p p (x p ) ni2e kT
np (xp )
ni2 Na
e Va
e kT
e Va
np0e kT
eVa
nn (xn ) pn (xn ) ni2e kT
x
x
p(x) A1e LP A2e Lp
sinh[(xn Wn x)
eVa
pn (x) pn0 (e kT 1)
Lp ] sinh[Wn Lp ]
eVa
pn0 (e kT
1)( xn
Wn Wn
x)
J
P
(
xn
)
eDp
dpn
dx
x xn
eDp pn0 Wn
eVa
(e kT
1)
8.2 产生-复合流
2.加正偏电压
势垒高度降低， n型一侧有更多的 电子越过势垒进入p区，形成净电 子扩散电流IN，同理可分析空穴形 成扩散电流IP。 流过pn结的总电流I=IN+IP。 因为势垒高度随外加电压线性下降， 而载流子浓度随能级指数变化，所 以定性分析可得出正偏时流过pn 结的电流随外加电压指数增加。
正偏时的能带/电路混合图
0偏
反偏
正偏
8.1 pn 结电流
1.热平衡状态
电子从n区扩散到p区需有足够 的能量克服“势垒”。只有少 数高能量的电子能越过势垒到 达P区，形成扩散流。
P区的电子到达n区不存在势垒， 但是少子，少数电子一旦进入 耗尽层，内建电场就将其扫进n 区，形成漂移流。
热平衡：电子的扩散流=漂移流
空穴的情况与电子类似
eDn
dnp (x)
dx
eDn n p 0
qVa
(e kT
1)
x x p
Ln
n区
扩散方程
0
DP
d 2pn
dx2
pn p
(x
xn )
边界条件
pn (x ) 0
p(xn )
ni2 Nd
eVa
(e kT
1)
通解
x
x
p(x) A1e LP A2e Lp
eVa
xn x
满足边界条件的特解 pn (x) pn0 (e kT 1)e LP
（优选）结二极管课件
第八章pn结二极管
8.1 pn 结二极管的I-V特性 8.2 pn 结的小信号模型 8.3 产生-复合流（与理想I-V特性的偏离） 8.4 pn 结的击穿 8.5 pn结的瞬态特性 8.6 隧道二极管
8.1 pn 结电流
将二极管电流和器件内部的工作机理，器件参数 之间建立定性和定量的关系。 1.定性推导： 分析过程，处理方法 2.定量推导： 建立理想模型-写少子扩散方 程，边界条件-求解 少子分布函数-求扩散电流-结果分析。 3.分析实际与理想公式的偏差，造成偏差的原因
电子的扩散电流密度
J P (xn )
eDp
dpn
dx
eDp pn0
eVa
(e kT
1)
x xn
Lp
8.1.2 理想的电流-电压关系
J J (xp ) J (xn )
( eDp pn0
eDn
n
po
)(e
eVa kT
1)
Lp
Ln
eVa
J s (e kT 1)
Js
( eDp pn0 Lp
eDn n po Ln
pn (x ) 0
P区
扩散方程
0
Dn
d 2np
dx2
np n
(x
xp)
边界条件
np (x ) 0
eVa
np (xp ) np0 (e kT 1)
通解
x
x
np (x) A1e Ln A2e Ln
特解
eVa
xp x
np (x) np0 (e kT 1)e Ln
电子电流
Jn
(x p )
3.反向偏置：
势垒高度变高，n型一侧几乎 没有电子能越过势垒进入p区， p区一侧有相同数目的电子进 入耗尽层扫入n区，形成少子 漂移流，同理n区的空穴漂移 形成IP，因与少子相关，所以 电流很小，又因为少子的漂移 与势垒高度无关，所以反向电 流与外加电压无关。
反偏时的能带/电路混合图
8.1.2 理想的电流-电压关系
理想p-n结，满足以下条件的p-n结 （1）杂质分布为非简并掺杂的突变结
p=n0 -xp<x<xn （耗尽层近似） (x)= -qNA -xp<x<0
qND 0<x<xn （2）小注入条件：p区：n<<pp0
n区：p<<nn0 （3）pn结内电子电流和空穴电流为连续函数
pn结内的总电流处处相等（稳态）
反向偏置下p-n结费米能级
短二极管
n区或p区的宽度远小于 少子的扩散长度的二极 管叫短二极管
P区的扩散方程，边界 条件和求解结果与前面 的完全一致。
n区
扩散方程 边界条件
通解
满足边界条件的特解
0
DP
d 2pn
dx2
pn p
(x
xn )
pn (xn Wn ) 0
eVa
p(xn ) pn0 (e kT 1)
8.1.2 理想的电流-电压关系
(4) 忽略耗尽区内的产生与复合，即认为 电子、 空穴通过势垒区所需时间很短，来不及产生与 复合，故通过 势垒区的电子电流和空穴电流
为恒定值。
Figure 8.3
8.1.2 理想的电流-电压关系
方法步骤： （1）边界条件 （2）扩散方程 （3）求解方程得到少子分布函数表达式 （4）由少子分布函数求出流过pn结的电流
)
随温度的升高，本征 载流子浓度升高，饱 和电流增加，二极管 的正向电流和反向电 流都会随温度增加而 升高。
8.1.2 理想的电流-电压关系
正偏时的过剩少子浓度分布
8.1.2 理想的电流-电压关系
电子电流和空穴电流的分布图
8.1.2 理想的电流-电压关系
8.1.2 理想的电流-电压关系
(1)正向偏置：
J
qVA
J s (e kT
ln( J ) ln( Js )
e kT
Va
(2)反向饱和电流
Js
( eDp Lp
ni2 Nd
Dn Ln
ni2 （) Ge管比硅管的饱和电流大106 倍） Na
Js
q Dp Lp
ni2（p n二极管） Nd
Js
q Dn Ln
ni2（pn二极管） Na
Figure 8.8
pn (xn )
ni2 Nd
Hale Waihona Puke eVae kTeVa
pn0e kT
Figure 8.4
8.1.2 理想的电流-电压关系
（1）边界条件：
p区
eVa
np np (xp ) np0 np0 (e kT 1)
n p (x ) 0
n区
eVa
pn pn (xn ) pn0 pn0 (e kT 1)
Figure 8.3
8.1.2 理想的电流-电压关系
pn结定律：
EFn EFp
eVa
np ni2e kT ni2e kT
边界条件：在空间耗尽层边界：
e Va
np (xp ) p p (x p ) ni2e kT
np (xp )
ni2 Na
e Va
e kT
e Va
np0e kT
eVa
nn (xn ) pn (xn ) ni2e kT
x
x
p(x) A1e LP A2e Lp
sinh[(xn Wn x)
eVa
pn (x) pn0 (e kT 1)
Lp ] sinh[Wn Lp ]
eVa
pn0 (e kT
1)( xn
Wn Wn
x)
J
P
(
xn
)
eDp
dpn
dx
x xn
eDp pn0 Wn
eVa
(e kT
1)
8.2 产生-复合流
2.加正偏电压
势垒高度降低， n型一侧有更多的 电子越过势垒进入p区，形成净电 子扩散电流IN，同理可分析空穴形 成扩散电流IP。 流过pn结的总电流I=IN+IP。 因为势垒高度随外加电压线性下降， 而载流子浓度随能级指数变化，所 以定性分析可得出正偏时流过pn 结的电流随外加电压指数增加。
正偏时的能带/电路混合图
0偏
反偏
正偏
8.1 pn 结电流
1.热平衡状态
电子从n区扩散到p区需有足够 的能量克服“势垒”。只有少 数高能量的电子能越过势垒到 达P区，形成扩散流。
P区的电子到达n区不存在势垒， 但是少子，少数电子一旦进入 耗尽层，内建电场就将其扫进n 区，形成漂移流。
热平衡：电子的扩散流=漂移流
空穴的情况与电子类似
eDn
dnp (x)
dx
eDn n p 0
qVa
(e kT
1)
x x p
Ln
n区
扩散方程
0
DP
d 2pn
dx2
pn p
(x
xn )
边界条件
pn (x ) 0
p(xn )
ni2 Nd
eVa
(e kT
1)
通解
x
x
p(x) A1e LP A2e Lp
eVa
xn x
满足边界条件的特解 pn (x) pn0 (e kT 1)e LP
（优选）结二极管课件
第八章pn结二极管
8.1 pn 结二极管的I-V特性 8.2 pn 结的小信号模型 8.3 产生-复合流（与理想I-V特性的偏离） 8.4 pn 结的击穿 8.5 pn结的瞬态特性 8.6 隧道二极管
8.1 pn 结电流
将二极管电流和器件内部的工作机理，器件参数 之间建立定性和定量的关系。 1.定性推导： 分析过程，处理方法 2.定量推导： 建立理想模型-写少子扩散方 程，边界条件-求解 少子分布函数-求扩散电流-结果分析。 3.分析实际与理想公式的偏差，造成偏差的原因
电子的扩散电流密度
J P (xn )
eDp
dpn
dx
eDp pn0
eVa
(e kT
1)
x xn
Lp
8.1.2 理想的电流-电压关系
J J (xp ) J (xn )
( eDp pn0
eDn
n
po
)(e
eVa kT
1)
Lp
Ln
eVa
J s (e kT 1)
Js
( eDp pn0 Lp
eDn n po Ln
pn (x ) 0
P区
扩散方程
0
Dn
d 2np
dx2
np n
(x
xp)
边界条件
np (x ) 0
eVa
np (xp ) np0 (e kT 1)
通解
x
x
np (x) A1e Ln A2e Ln
特解
eVa
xp x
np (x) np0 (e kT 1)e Ln
电子电流
Jn
(x p )
3.反向偏置：
势垒高度变高，n型一侧几乎 没有电子能越过势垒进入p区， p区一侧有相同数目的电子进 入耗尽层扫入n区，形成少子 漂移流，同理n区的空穴漂移 形成IP，因与少子相关，所以 电流很小，又因为少子的漂移 与势垒高度无关，所以反向电 流与外加电压无关。
反偏时的能带/电路混合图
8.1.2 理想的电流-电压关系
理想p-n结，满足以下条件的p-n结 （1）杂质分布为非简并掺杂的突变结
p=n0 -xp<x<xn （耗尽层近似） (x)= -qNA -xp<x<0
qND 0<x<xn （2）小注入条件：p区：n<<pp0
n区：p<<nn0 （3）pn结内电子电流和空穴电流为连续函数
pn结内的总电流处处相等（稳态）
反向偏置下p-n结费米能级
短二极管
n区或p区的宽度远小于 少子的扩散长度的二极 管叫短二极管
P区的扩散方程，边界 条件和求解结果与前面 的完全一致。
n区
扩散方程 边界条件
通解
满足边界条件的特解
0
DP
d 2pn
dx2
pn p
(x
xn )
pn (xn Wn ) 0
eVa
p(xn ) pn0 (e kT 1)
8.1.2 理想的电流-电压关系
(4) 忽略耗尽区内的产生与复合，即认为 电子、 空穴通过势垒区所需时间很短，来不及产生与 复合，故通过 势垒区的电子电流和空穴电流
为恒定值。
Figure 8.3
8.1.2 理想的电流-电压关系
方法步骤： （1）边界条件 （2）扩散方程 （3）求解方程得到少子分布函数表达式 （4）由少子分布函数求出流过pn结的电流
)
随温度的升高，本征 载流子浓度升高，饱 和电流增加，二极管 的正向电流和反向电 流都会随温度增加而 升高。
8.1.2 理想的电流-电压关系
正偏时的过剩少子浓度分布
8.1.2 理想的电流-电压关系
电子电流和空穴电流的分布图
8.1.2 理想的电流-电压关系
8.1.2 理想的电流-电压关系
(1)正向偏置：
J
qVA
J s (e kT
ln( J ) ln( Js )
e kT
Va
(2)反向饱和电流
Js
( eDp Lp
ni2 Nd
Dn Ln
ni2 （) Ge管比硅管的饱和电流大106 倍） Na
Js
q Dp Lp
ni2（p n二极管） Nd
Js
q Dn Ln
ni2（pn二极管） Na
Figure 8.8
pn (xn )
ni2 Nd
Hale Waihona Puke eVae kTeVa
pn0e kT
Figure 8.4
8.1.2 理想的电流-电压关系
（1）边界条件：
p区
eVa
np np (xp ) np0 np0 (e kT 1)
n p (x ) 0
n区
eVa
pn pn (xn ) pn0 pn0 (e kT 1)