常用半导体器件课件
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半导体器件基础课件(PPT-73页)精选全文完整版
有限，因此由它们形成的电流很小。
电子 技 术
注意:
1、空间电荷区中没有载流子。
2、空间电荷区中内电场阻碍P 区中的空穴、N 区中的电子（
都是多子）向对方运动（扩散 运动）。
所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡， 相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚 度固定不变。
电子 技 术
二、PN 结的单向导电性
电子 技 术
1. 1 半导体二极管的结构和类型
构成：实质上就是一个PN结
PN 结 + 引线 + 管壳 =
二极管(Diode)
+
PN
-
符号：P
N
阳极
阴极
分类：
按材料分 按结构分
硅二极管 锗二极管 点接触型 面接触型 平面型
电子 技 术
正极 引线
N 型锗片 负极 引线
外壳
触丝
点接触型
正极 负极 引线 引线
电子 技 术
半导体中存在两种载流子：自由电子和空穴。 自由电子在共价键以外的运动。 空穴在共价键以内的运动。
结论：
1. 本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少。 2. 半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电。 3. 本征半导体导电能力弱，并与温度有关。
电子 技 术
2、杂质半导体
+4
一、N 型半导体
电子 技 术
三、课程特点和学习方法
本课程是研究模拟电路（Analog Circuit）及其 应用的课程。模拟电路是产生和处理模拟信号的电路。 数字电路(Digital Circuit)的知识学习由数字电子技 术课程完成。
本课程有着下列与其他课程不同的特点和分析方 法。
电子 技 术
《半导体器件与工艺》课件
晶圆制备
切割
将大块单晶硅切割成小片，得到晶圆。
研磨
对晶圆表面进行研磨，以降低表面粗糙度。
抛光
通过化学和机械作用对晶圆表面进行抛光，使其 表面更加光滑。
薄膜沉积
物理气相沉积
通过物理方法将材料气化并沉积在晶圆表面，如真空 蒸发镀膜。
化学气相沉积
通过化学反应将材料沉积在晶圆表面，如金属有机化 学气相沉积。
有巨大的应用潜力。
制程技术进步
纳米尺度加工
随着制程技术的不断进步，半导体器件的特征尺寸不断缩小，目前已进入纳米尺度。纳米 尺度加工技术面临着诸多挑战，如表面效应、量子效应和隧穿效应等，需要不断探索新的 加工方法和材料体系。
异质集成技术
通过将不同材料、结构和工艺集成在同一芯片上，可以实现高性能、多功能和低成本的半 导体器件。异质集成技术需要解决材料之间的界面问题、应力问题和工艺兼容性问题等。
可靠性试验
对芯片进行各种环境条件下的可靠性试验，如温度循环、湿度、振动等。
失效分析
对失效的芯片进行失效分析，找出失效原因，以提高芯片的可靠性。
05 半导体工艺发展趋势与挑 战
新型材料的应用
01
硅基材料
作为传统的半导体材料，硅基材料在集成电路制造中仍占据主导地位。
随着技术的不断发展，硅基材料的纯度、结晶度和性能不断提升，为半
柔性电子技术
柔性电子技术是将电子器件制作在柔性基材上的技术，具有可弯曲、可折叠、可穿戴等优 点。柔性电子技术在智能终端、可穿戴设备、医疗健康等领域具有广泛的应用前景。
可靠性及成品率问题
可靠性问题
随着半导体器件的特征尺寸不断缩小，可靠 性问题日益突出。需要加强可靠性研究，建 立完善的可靠性评价体系，提高半导体器件 的长期稳定性。
《常用半导体器件》课件
反向击穿电压：二极管在反向电压作用下， 能够承受的最大电压
开关速度：二极管从正向导通到反向截止 的时间
反向漏电流：二极管在反向电压作用下， 流过二极管的电流
噪声系数：二极管在信号传输过程中产生 的噪声大小
晶体管的特性参数与性能指标
输出电阻：ro，表示晶体管 输出端的电阻
频率特性：fT，表示晶体管 能够工作的最高频率
使用注意事项：在使用二极 管时，需要注意二极管的极 性，避免接反导致电路损坏
散热问题：在使用二极管时， 需要注意二极管的散热问题， 避免过热导致电路损坏
晶体管的选用与使用注意事项
晶体管类型：根据电路需求选择合适的晶体管类型，如NPN、PNP、 MOSFET等。
工作频率：选择工作频率满足电路需求的晶体管，避免频率过高导致晶 体管损坏。
06
半导体器件的选用与使 用注意事项
二极管的选用与使用注意事项
选用原则：根据电路要求选 择合适的二极管类型和参数
正向导通电压：选择二极 管时，需要考虑正向导通 电压与电路电压的匹配
反向耐压：选择二极管时， 需要考虑反向耐压与电路电 压的匹配
反向漏电流：选择二极管时， 需要考虑反向漏电流与电路 要求的匹配
稳定性： 指集成电 路在正常 工作状态 下的稳定 性能
集成电路 的封装形 式：包括 DIP、 QFP、 BGA等
集成电路 的应用领 域：包括 消费电子、 通信、汽 车电子等
场效应管的特性参数与性能指标
栅极电压：控制场效应管的导通和关断 漏极电流：场效应管的输出电流 输入阻抗：场效应管的输入阻抗高，可以减少信号损失 输出阻抗：场效应管的输出阻抗低，可以减少信号损失 开关速度：场效应管的开关速度快，可以减少信号损失 功耗：场效应管的功耗低，可以减少能源消耗
模拟电子技术课件——常用半导体器件
三极管外形图
EXIT
模拟电子技术
二、三极管的电流放大作用
实现电流放大的外部条件
发射结正偏 集电结反偏
NPN管， VC> VB> VE PNP管， VE> VB> VC
仿真电路
EXIT
模拟电子技术
IB
0
0.02
0.04
0.06
IC
＜0.001
2.029
4.054
6.00
IE
＜0.001
2.047
4.094
主要要求：
了解晶闸管的基本知识 熟悉晶闸管的使用
EXIT
模拟电子技术
螺栓型晶闸管
晶闸管模块
平板型晶闸管外形及结构
EXIT
模拟电子技术
一、晶闸管的外形、结构及符号
(a) 外形
A
四
层
G
半
K导 (b) 符号 体
A 阳极
三
P1
个
N1
PN
结
P2
控制极GG
N2
K 阴极
(c) 结构
EXIT
模拟电子技术
二、晶闸管的工作状态
P沟道
绝缘栅型 耗尽型 N沟道
P沟道
EXIT
模拟电子技术
二、结型场效应管 结构
EXIT
模拟电子技术
工作分析
EXIT
模拟电子技术
结论：
(1) JFET沟道中只有一种类型的多数载流子参与导 电，所以场效应管也称为单极型三极管； (2) JFET 栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因 此输入电阻很高； (3) JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制； (4)预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后，iD 趋于饱和。
EXIT
模拟电子技术
二、三极管的电流放大作用
实现电流放大的外部条件
发射结正偏 集电结反偏
NPN管， VC> VB> VE PNP管， VE> VB> VC
仿真电路
EXIT
模拟电子技术
IB
0
0.02
0.04
0.06
IC
＜0.001
2.029
4.054
6.00
IE
＜0.001
2.047
4.094
主要要求：
了解晶闸管的基本知识 熟悉晶闸管的使用
EXIT
模拟电子技术
螺栓型晶闸管
晶闸管模块
平板型晶闸管外形及结构
EXIT
模拟电子技术
一、晶闸管的外形、结构及符号
(a) 外形
A
四
层
G
半
K导 (b) 符号 体
A 阳极
三
P1
个
N1
PN
结
P2
控制极GG
N2
K 阴极
(c) 结构
EXIT
模拟电子技术
二、晶闸管的工作状态
P沟道
绝缘栅型 耗尽型 N沟道
P沟道
EXIT
模拟电子技术
二、结型场效应管 结构
EXIT
模拟电子技术
工作分析
EXIT
模拟电子技术
结论：
(1) JFET沟道中只有一种类型的多数载流子参与导 电，所以场效应管也称为单极型三极管； (2) JFET 栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因 此输入电阻很高； (3) JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制； (4)预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后，iD 趋于饱和。
半导体器件教学课件PPT
ID（mA） 4
UGS=+2V
3
ID 2
可
变 电
1
阻பைடு நூலகம்
区0
恒流区
UGS
夹断区
UGS=+1V
UGS=0V
UGS=-1V UGS=-2V U DS （V
场效应管的微变等效电路
输入回路：开路
输出回路：交流压控恒流源，电流 Id gmU gs
D G
S
G +
U gs
D
Id gmU gs
-
S
11.5.1 结型场效应管（JFET）
地
N沟道
ID
IDSS
0 UGS（off）
UGS
D -VDD
G
正电压
ID
S 实际方向
地
P沟道
ID UGS（off） UGS
IDSS 转移特性曲线都设定的ID方 向从D到S
P沟道MOS场效应管
NMOS +VDD
D
ID
ID
IDO
G 正电压
实际方向 地 S
UGS（th） UGS
G 正负电压
D +VDD ID 实际方向
S地
ID IDSS
UGS（off） UGS
PMOS
G 负电压
D -VDD
ID
ID
UGS（th）
实际方向
UGS
S地
IDO
D -VDD
ID UGS（off）
ID
UGS
G
正负电压
实际方向
S地
IDSS
转移特性和输出特性都规定ID方向由D到S
15.4 场效应管放大电路 15.4.1 场效应共源极放大电路
半导体器件物理 课件
2
16
4、本征载流子浓度
E EC E Ei n ni N C exp i p pi NV exp V kT kT Eg EC EV ni pi N C NV exp N C NV exp kT kT Eg 2 2 AT exp n p i i kT
Si
Si
Si Si Si
Si
Si
Si Si Si
Si p
Si Si
Si
Si
Si Si Si
Si Si
B Si
Si
Si
+
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si Si
B Si Si
+
Si
Si
Si
p
Si
施主杂质 EC
受主杂质
+
-
EC
+
+
+
+
EC
0.016~0.065eV
0.04~0.05eV
EV
dN(x)/dx|x=xj = C
突变结近似--dN(x)/dx|x=xj =|C| ○单边突变结—对于突变结，若p区掺杂浓度远高于n区掺杂浓度，或反之。 即：ＮＡ＞＞ＮＤ，用p＋n表示；ＮＤ＞＞ＮＡ，用pn＋表示。 ★理论上通常将pn结按突变结或线性缓变结近似处理。
线性缓变结
突变结变结近似
27
三、pn结基本物理特性
简并半导体
23
Part Ⅱ Bipolar Devices
《电子技术基础》ppt课件
PN结内部载流子基本为零，因此导电率很低，相当于介质。 但PN结两侧的P区和N区导电率很高，相当于导体，这一点和 电容比较相似，所以说PN结具有电容效应。
半导体基础与常用器件
电子技术基础
PN结的单向导电性
PN结的上述“正向导通，反向阻断”作用，说明它具有单 向
导电性，PN结的单PN向结导中电反性向是它电构流成的半讨导论体器件的基础。
3. 空间电荷区的电阻率很高，是指其内电场阻碍多数载流子扩 散运动的作用，由于这种阻碍作用，使得扩散电流难以通过空 间电荷区，即空间电荷区对扩散电流呈现高阻作用。
4. PN结的单向导电性是指：PN结正向偏置时，呈现的电阻很小 几乎为零，因此多子构成的扩散电流极易通过PN结；PN结反向 偏置时，呈现的电阻趋近于无穷大，因此电流无法通过被阻断。
由于热激发而在晶体中出现电子空穴对的现象称为本征激发。
本征激发的结果，造成了半导体内部自由电子载流子运动的产 生，由此本征半导体的电中性被破坏，使失掉电子的原子变成带 正电荷的离子。
由于共价键是定域的，这些带正电的离子不会移动，即不能参 与导电，成为晶体中固定不动的带正电离子。
半导体基础与常用器件
电子技术基础
内部几乎没有自由电子， 因此不导电。
半导体基础与常用器件
电子技术基础
（3） 半导体
半导体的最外层电子数一般为4个，在常温下存在的自 由电子数介于导体和绝缘体之间，因而在常温下半导体的 导电能力也是介于导体和绝缘体之间。
常用的半导体材料有硅、锗、硒等。
＋
原子核
半导体的特点：
导电性能介于导体和绝缘体之 间，但具有光敏性、热敏性和参 杂性的独特性能，因此在电子技 术中得到广泛应用。
光敏性——半导体受光照后，其导电能力大大增强；
半导体基础与常用器件
电子技术基础
PN结的单向导电性
PN结的上述“正向导通，反向阻断”作用，说明它具有单 向
导电性，PN结的单PN向结导中电反性向是它电构流成的半讨导论体器件的基础。
3. 空间电荷区的电阻率很高，是指其内电场阻碍多数载流子扩 散运动的作用，由于这种阻碍作用，使得扩散电流难以通过空 间电荷区，即空间电荷区对扩散电流呈现高阻作用。
4. PN结的单向导电性是指：PN结正向偏置时，呈现的电阻很小 几乎为零，因此多子构成的扩散电流极易通过PN结；PN结反向 偏置时，呈现的电阻趋近于无穷大，因此电流无法通过被阻断。
由于热激发而在晶体中出现电子空穴对的现象称为本征激发。
本征激发的结果，造成了半导体内部自由电子载流子运动的产 生，由此本征半导体的电中性被破坏，使失掉电子的原子变成带 正电荷的离子。
由于共价键是定域的，这些带正电的离子不会移动，即不能参 与导电，成为晶体中固定不动的带正电离子。
半导体基础与常用器件
电子技术基础
内部几乎没有自由电子， 因此不导电。
半导体基础与常用器件
电子技术基础
（3） 半导体
半导体的最外层电子数一般为4个，在常温下存在的自 由电子数介于导体和绝缘体之间，因而在常温下半导体的 导电能力也是介于导体和绝缘体之间。
常用的半导体材料有硅、锗、硒等。
＋
原子核
半导体的特点：
导电性能介于导体和绝缘体之 间，但具有光敏性、热敏性和参 杂性的独特性能，因此在电子技 术中得到广泛应用。
光敏性——半导体受光照后，其导电能力大大增强；
半导体光电子器件课件
阈值电流的影响因素
主要有半导体材料的能带结构、载流子类型和浓度、光吸收系数等。
降低阈值电流的方法
优化材料和结构，提高材料的质量和纯度，采用多量子阱结构等。
响应速度
响应速度
指光电子器件对输入光信号的反应速度，即输出电流或电压对输 入光信号的响应时间。
响应速度的限制因素
主要包括载流子的寿命、扩散长度、载流子注入和收集的效率等。
发射极是半导体光电子器件中的重要 组成部分，负责产生光子。
详细描述
发射极通常由掺杂的半导体材料制成， 通过注入载流子并经过一系列物理过 程，产生光子。发射极的性能直接影 响器件的发光效率和光谱特性。
增益介 质
总结词
增益介质是半导体光电子器件的核心部分，提供光放大作用。
详细描述
增益介质是半导体光电子器件中用于放大光信号的部分，通 常由多种不同掺杂浓度的半导体材料组成。在光的激发下， 增益介质中的载流子发生跃迁，释放出光子，实现光信号的 放大。
03 半导体光电子器件的材料
直接带隙半导体材料
直接带隙半导体材料的特点是导带和价带之间的跃迁是允许的，因此可以直接吸 收光子产生电子-空穴对。常见的直接带隙半导体材料有硅（Si）、锗（Ge）、 硫化铅（PbS）等。
直接带隙半导体材料在光电子器件中应用广泛，如发光二极管（LED）、激光器 （LD）等。
02
宽禁带半导体材料在高温、高功 率光电子器件中具有优异性能， 如高亮度LED、高功率激光器等。
04 半导体光电子器件的制造 工艺
外延生长技术
总结词
外延生长技术是制造半导体光电子器 件的关键工艺之一，它通过在单晶衬 底上生长一层或多层具有所需晶体结 构和掺杂类型的单晶材料，实现器件 的制造。
主要有半导体材料的能带结构、载流子类型和浓度、光吸收系数等。
降低阈值电流的方法
优化材料和结构，提高材料的质量和纯度，采用多量子阱结构等。
响应速度
响应速度
指光电子器件对输入光信号的反应速度，即输出电流或电压对输 入光信号的响应时间。
响应速度的限制因素
主要包括载流子的寿命、扩散长度、载流子注入和收集的效率等。
发射极是半导体光电子器件中的重要 组成部分，负责产生光子。
详细描述
发射极通常由掺杂的半导体材料制成， 通过注入载流子并经过一系列物理过 程，产生光子。发射极的性能直接影 响器件的发光效率和光谱特性。
增益介 质
总结词
增益介质是半导体光电子器件的核心部分，提供光放大作用。
详细描述
增益介质是半导体光电子器件中用于放大光信号的部分，通 常由多种不同掺杂浓度的半导体材料组成。在光的激发下， 增益介质中的载流子发生跃迁，释放出光子，实现光信号的 放大。
03 半导体光电子器件的材料
直接带隙半导体材料
直接带隙半导体材料的特点是导带和价带之间的跃迁是允许的，因此可以直接吸 收光子产生电子-空穴对。常见的直接带隙半导体材料有硅（Si）、锗（Ge）、 硫化铅（PbS）等。
直接带隙半导体材料在光电子器件中应用广泛，如发光二极管（LED）、激光器 （LD）等。
02
宽禁带半导体材料在高温、高功 率光电子器件中具有优异性能， 如高亮度LED、高功率激光器等。
04 半导体光电子器件的制造 工艺
外延生长技术
总结词
外延生长技术是制造半导体光电子器 件的关键工艺之一，它通过在单晶衬 底上生长一层或多层具有所需晶体结 构和掺杂类型的单晶材料，实现器件 的制造。
《半导体器件》课件
总结词
高效转换，环保节能
详细描述
在新能源系统中，半导体器件用于实现高效能量转换和 环保节能。例如，太阳能电池板中的硅基太阳能电池可 以将太阳能转换为电能，而LED灯中的发光二极管则可 以将电能转换为光能。
THANKS
感谢观看
总结词
制造工艺复杂
详细描述
集成电路的制造工艺非常复杂，需要经过多个步骤和工艺 流程。制造过程中需要精确控制材料的物理和化学性质， 以确保器件的性能和可靠性。
总结词
具有小型化、高性能、低功耗等特点
详细描述
集成电路具有小型化、高性能、低功耗等特点，使得电子 设备更加轻便、高效和节能。同时，集成电路的出现也推 动了电子产业的发展和进步。
总结词
由半导体材料制成
详细描述
双极晶体管通常由半导体材料制成，如硅或锗。这些材料 在晶体管内部形成PN结，是实现放大和开关功能的关键 结构。
总结词
正向导通，反向截止
详细描述
在正向偏置条件下，双极晶体管呈现低阻抗，电流可以顺 畅地通过。在反向偏置条件下，双极晶体管呈现高阻抗， 电流被截止。
场效应晶体管
05
CATALOGUE
半导体器件的应用
电子设备中的半导体器件
总结词
广泛使用，基础元件
详细描述
在电子设备中，半导体器件是最基本的元件 之一，用于实现信号放大、传输和处理等功 能。例如，二极管、晶体管和集成电路等是 电子设备中不可或缺的元件。
通信系统中的半导体器件
总结词
高速传输，信号处理
详细描述
在通信系统中，半导体器件用于信号的高速 传输和处理。例如，激光二极管用于光纤通
总结词
通过电场控制电流的电子器件
《半导体器件物理》课件
MOSFET的构造和工作原理
金属-氧化物-半导体场效应晶体管
通过施加电压控制栅极和通道之间的电荷分布，实现放大和开关功能。
三个区域
源极、栅极和漏极，通过电流控制源极和漏极之间的导电通道。
应用
MOSFET被广泛用于各种电子设备中，包括计算机芯片和功率放大器。
JFET的构造和工作原理
1 结构
由P型或N型半导体形成的通道，两个掺杂相对的端部形成控制电流的栅极。
PN结的形成和性质
1 结构
由P型半导体和N型半导体通过扩散形成 的结合层。
3 击穿电压
当施加足够的反向电压时，PN结会被击 穿，允许电流通过。
2 整流作用
PN结具有整流（仅允许电流单向通过） 的特性，可用于二极管。
4 应用
PN结广泛应用于二极管、太阳能电池和 光敏电阻等器件中。
PN结的应用：二极管
2 广泛应用
从计算机和手机到电视和汽车电子，硅晶体管和二极管的应用无处不在。
3 可靠性和效率
硅晶体管和二极管的可靠性和效率使它们成为现代电子技术的基石。
《半导体器件物理》PPT 课件
探索半导体器件物理的精彩世界！本课程将介绍半导体材料及其性质，PN结 的应用，MOSFET和JFET的工作原理，光电子学等内容。
介绍
半导体器件物理是研究半导体材料中电子行为的科学。它包括半导体材料的物理性质、PN结的形成与 应用、MOSFET和JFET的工作原理等内容。
2 电荷调控
通过控制栅极电压来控制通道中电荷的密度，进而改变电流。
3 应用
JFET用于低噪声放大器和开关等应用。
功能区和结构
结构
包括负责控制电流的基极、负 责放大电流的发射极和负责收 集电流的集电极。
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分类，重 点
常见的片状二极管器件有:肖特基二极管、稳压二极管、开关二极管、复合二 极管和变容二极管五种类型。
常用半导体器件
19
（1）肖特基二极管
常见的肖特基 二极管封装形
式
常用半导体器件
20
• （2）稳压二极管
• 稳压值在2～30V，额定功率为0.5W的片状稳压 二极管的封装多采用SOT-23形式，额定功率为1W 的多采用SOT-89（1W）形式封装。
9
• （1）正向特性曲线 • （2）反向特性曲线 • （3）反向击穿特性曲线
常用半导体器件
10
4.二极管的主要参数
• （1）最大整流电流 • （2）最高反向工作电压 • （3）反向电流
常用半导体器件
11
1.2.3 二极管的应用
二极管限幅电路
二极管限幅电路可用作保护电路，以防止半导体器件由于过压而被损坏， 也可用来产生数字信号中的恒幅波。
若在纯净的四价元素硅中采用一定的制 造工艺，掺入微量五价元素（例如磷）
N型半导体
若在纯净的四价元素硅中采用一定的制造 工艺掺入微量的三价元素（例如硼）
P型半导体
常用半导体器件
2
1.1.3 PN结及其单向导电性
• 1.PN结的形成
• 用特定的制造工艺 使P型半导体和N型 半导体相结合，在 其交界面上将形成 一个特殊的薄层， 这个薄层就是PN结。
常用半导体器件
12
思考题
• 1.画出二极管的符号和文字符号，并说明二极管的主要特 性。
• 2.二极管伏安特性的物理意义是什么? • 3.选用二极管时主要考虑哪些参数?并说明参数的含义。 • 4.锗二极管与硅二极管的主要差异是什么?各适用于哪些场
合? • 5.有一只二极管，测得正向电阻1.2kΩ，反向电阻520kΩ，
综上所述，二极管具有“加正向偏压导通，加 反向偏压截止”的导电特性，即单向导电性， 它是二极管最重要的特性。
常用半导体器件
7
小知识 二极管为什么具有 单向导电性?
• 二极管的核心是PN结，因此二极管的单向导电性是由PN结的特性所决 定的。
• （1）PN结加上正向电压的情况 将PN结的P区接电源正极，N区接 电源负极，此时外加电压对PN结产生的电场与PN结内电场方向相反， 削弱了PN结内电场，使得多数载流子能顺利通过PN结形成正向电流， 并随着外加电压的升高而迅速增大，即PN结加正向电压时处于导通状 态。
常用半导体器件
21
• （3）开关二极管
• 该类管子用于数字脉冲电路及电子开关电路，片 状开关管分为单开关二极管和复合开关二极管两 大类
常用半导体器件
22
• （4）复合二极管
• （2）PN结加上反向电压的情况 将PN结的P区接电源的负极，N区 接电源正极，此时外加电压对PN结产生的电场与PN结内电场方向相同， 加强了PN结内电场，多数载流子在电场力的作用下难于通过PN结，反 向电流非常微小，即PN结加反向电压时处于截止状态。
常用半导体器件
8
3.二极管的伏安特性曲线
常用半导体器件
1.1 半导体和PN结
• 1.1.1 半导体 导体、半导体和绝缘体
按导电能力的大小 划分
半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。半导体之所以得到广泛的应用， 是因为人们发现半导体具有三个奇妙且可贵的特性:掺杂性、热敏性、光敏 性。
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1.1.2 N型半导体和P型半导体
• 掺入杂质后的半导体称为杂质半导体。 • 杂质半导体分为N型半导体和P型半导体两类
稳压管主要用于恒压源、辅助电源和基准电源电路，在数字逻辑电路中还常 用作电平转移等。
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稳压管的伏安特性曲线
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
稳压管的应用
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• （2）稳压管的主要参数 • 稳定电压 • 稳定电流 • 最大稳定电流 • 耗散功率 • 动态电阻 • 温度系数k反映由温度变化而引起的稳定电压变化。
图1-2为PN结的结构示意图，其中字母P代 表P型半导体，字母N代表N型半导体，中间 划有虚线的部分代表PN结。
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• 2.PN结的单向导电性
PN结加正向电压导通，加反向电压截止，这种导电特性就称为PN结的单 向导电性。
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1.2 半导体二极管
• 1.2.1 二极管的结构与符号 • PN结加上引出线和管壳就构成半导体二极管（简称二极管）。
该管子能使用吗?
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1.2.4 特殊二极管及其应用
• 1.稳压二极管（以下称稳压管） • （1）工作特性及应用
它是一种用特殊工艺制造的硅二极管，只要反向电流不超过极限电流，管子工 作在击穿区并不会损坏，属可逆击穿，这与普通二极管破坏性击穿是截然不同 的。稳压管工作在反向击穿区域时，利用其陡峭的反向击穿特性在电路中起稳 定电压作用。
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• 2.发光二极管
• 发光二极管是一种把 电能变成光能的半导 体器件，由磷化镓、 砷化镓等半导体材料 制成，符号如图1-14 （a）所示，发光二极 管的种类按外形可分 为:圆形、方形等。如 图1-14（b）所示。
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• 3.光电二极管
• 光电二极管又称为光 敏二极管，其符号和元件 外形如图1-16所示。光电 二极管也是由一个PN结 构成，但是它的PN结面 积较大，通过管壳上的一 个玻璃窗口来接收入射光。 光电二极管常用作传感器 的光敏元件，可将光信号 转换为电信号。大面积的 光电二极管可用来作电源， 即光电池。
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• 4.无引线片状二极管
• 无引线片状二极管在目前的电子产品中得到了广 泛应用，它的特点是体积小、重量轻、高频性能 好、形状简单、尺寸标准化，焊点处于元件的两 端，便于自动化装配。片状元件尺寸很小，其表 面已无法详细标出元件的名称和规格，因而通常 用缩减的符号来表示元件的基本参数。
二极管的结构示意图
二极管的符号
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1.2.2 二极管的伏安特性和参数
• 1.观察二极管的导电性
（a）观察指示灯是否 发亮，（b）再观察指
示灯的亮暗情况
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• 2.二极管的主要特性
（1）加正向电压导通 在二极管的两电极加上电压，称为给二极管以偏 置。 （2）加反向电压截止 与正向偏置相反，如果将电源负极与二极管的正 极相连，电源正极与二极管的负极相连，称为反向偏置，简称反偏。
常见的片状二极管器件有:肖特基二极管、稳压二极管、开关二极管、复合二 极管和变容二极管五种类型。
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（1）肖特基二极管
常见的肖特基 二极管封装形
式
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• （2）稳压二极管
• 稳压值在2～30V，额定功率为0.5W的片状稳压 二极管的封装多采用SOT-23形式，额定功率为1W 的多采用SOT-89（1W）形式封装。
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• （1）正向特性曲线 • （2）反向特性曲线 • （3）反向击穿特性曲线
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4.二极管的主要参数
• （1）最大整流电流 • （2）最高反向工作电压 • （3）反向电流
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1.2.3 二极管的应用
二极管限幅电路
二极管限幅电路可用作保护电路，以防止半导体器件由于过压而被损坏， 也可用来产生数字信号中的恒幅波。
若在纯净的四价元素硅中采用一定的制 造工艺，掺入微量五价元素（例如磷）
N型半导体
若在纯净的四价元素硅中采用一定的制造 工艺掺入微量的三价元素（例如硼）
P型半导体
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1.1.3 PN结及其单向导电性
• 1.PN结的形成
• 用特定的制造工艺 使P型半导体和N型 半导体相结合，在 其交界面上将形成 一个特殊的薄层， 这个薄层就是PN结。
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思考题
• 1.画出二极管的符号和文字符号，并说明二极管的主要特 性。
• 2.二极管伏安特性的物理意义是什么? • 3.选用二极管时主要考虑哪些参数?并说明参数的含义。 • 4.锗二极管与硅二极管的主要差异是什么?各适用于哪些场
合? • 5.有一只二极管，测得正向电阻1.2kΩ，反向电阻520kΩ，
综上所述，二极管具有“加正向偏压导通，加 反向偏压截止”的导电特性，即单向导电性， 它是二极管最重要的特性。
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小知识 二极管为什么具有 单向导电性?
• 二极管的核心是PN结，因此二极管的单向导电性是由PN结的特性所决 定的。
• （1）PN结加上正向电压的情况 将PN结的P区接电源正极，N区接 电源负极，此时外加电压对PN结产生的电场与PN结内电场方向相反， 削弱了PN结内电场，使得多数载流子能顺利通过PN结形成正向电流， 并随着外加电压的升高而迅速增大，即PN结加正向电压时处于导通状 态。
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• （3）开关二极管
• 该类管子用于数字脉冲电路及电子开关电路，片 状开关管分为单开关二极管和复合开关二极管两 大类
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• （4）复合二极管
• （2）PN结加上反向电压的情况 将PN结的P区接电源的负极，N区 接电源正极，此时外加电压对PN结产生的电场与PN结内电场方向相同， 加强了PN结内电场，多数载流子在电场力的作用下难于通过PN结，反 向电流非常微小，即PN结加反向电压时处于截止状态。
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3.二极管的伏安特性曲线
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1.1 半导体和PN结
• 1.1.1 半导体 导体、半导体和绝缘体
按导电能力的大小 划分
半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。半导体之所以得到广泛的应用， 是因为人们发现半导体具有三个奇妙且可贵的特性:掺杂性、热敏性、光敏 性。
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1.1.2 N型半导体和P型半导体
• 掺入杂质后的半导体称为杂质半导体。 • 杂质半导体分为N型半导体和P型半导体两类
稳压管主要用于恒压源、辅助电源和基准电源电路，在数字逻辑电路中还常 用作电平转移等。
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稳压管的伏安特性曲线
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
稳压管的应用
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• （2）稳压管的主要参数 • 稳定电压 • 稳定电流 • 最大稳定电流 • 耗散功率 • 动态电阻 • 温度系数k反映由温度变化而引起的稳定电压变化。
图1-2为PN结的结构示意图，其中字母P代 表P型半导体，字母N代表N型半导体，中间 划有虚线的部分代表PN结。
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• 2.PN结的单向导电性
PN结加正向电压导通，加反向电压截止，这种导电特性就称为PN结的单 向导电性。
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1.2 半导体二极管
• 1.2.1 二极管的结构与符号 • PN结加上引出线和管壳就构成半导体二极管（简称二极管）。
该管子能使用吗?
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1.2.4 特殊二极管及其应用
• 1.稳压二极管（以下称稳压管） • （1）工作特性及应用
它是一种用特殊工艺制造的硅二极管，只要反向电流不超过极限电流，管子工 作在击穿区并不会损坏，属可逆击穿，这与普通二极管破坏性击穿是截然不同 的。稳压管工作在反向击穿区域时，利用其陡峭的反向击穿特性在电路中起稳 定电压作用。
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• 2.发光二极管
• 发光二极管是一种把 电能变成光能的半导 体器件，由磷化镓、 砷化镓等半导体材料 制成，符号如图1-14 （a）所示，发光二极 管的种类按外形可分 为:圆形、方形等。如 图1-14（b）所示。
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• 3.光电二极管
• 光电二极管又称为光 敏二极管，其符号和元件 外形如图1-16所示。光电 二极管也是由一个PN结 构成，但是它的PN结面 积较大，通过管壳上的一 个玻璃窗口来接收入射光。 光电二极管常用作传感器 的光敏元件，可将光信号 转换为电信号。大面积的 光电二极管可用来作电源， 即光电池。
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• 4.无引线片状二极管
• 无引线片状二极管在目前的电子产品中得到了广 泛应用，它的特点是体积小、重量轻、高频性能 好、形状简单、尺寸标准化，焊点处于元件的两 端，便于自动化装配。片状元件尺寸很小，其表 面已无法详细标出元件的名称和规格，因而通常 用缩减的符号来表示元件的基本参数。
二极管的结构示意图
二极管的符号
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1.2.2 二极管的伏安特性和参数
• 1.观察二极管的导电性
（a）观察指示灯是否 发亮，（b）再观察指
示灯的亮暗情况
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• 2.二极管的主要特性
（1）加正向电压导通 在二极管的两电极加上电压，称为给二极管以偏 置。 （2）加反向电压截止 与正向偏置相反，如果将电源负极与二极管的正 极相连，电源正极与二极管的负极相连，称为反向偏置，简称反偏。