半导体基础知识 二极管
本征半导体
什么是半导体?
导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。
半导体——硅(Si)、锗(Ge),均为四价元素,它们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。
什么是本征半导体?
本征半导体是纯净(无杂质)的晶体结构(稳定的结构)的半导体。
因此,本征半导体的导电性不如普通的半导体。
本征半导体的结构
本征半导体中的两种载流子
因此,本征半导体的导电性受温度的影响较大。
为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体?
为了使导电性可控。既然本征半导体的导电性很差,需要改善它的导电性,并且还要可控,因此引入了N型半导体和P型半导体。
杂质半导体
N型半导体
N型半导体中的自由电子称为多数载流子(简称多子),而其中的空穴称为少数载流子(简称少子)。
P型半导体
Q:少子与多子变化的数目相同吗?
A:Yes。
Q:少子与多子浓度的变化相同吗?
A:当然是不相同的。
PN结的形成及其单向导电性
物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气体、液体、固体均有之。
扩散运动
漂移运动
PN结的形成
参与扩散运动与漂移运动的载流子数目相同,达到动态平衡,就形成了PN结。
PN结的单向导电性
当PN结加反向电压时,有利于漂移运动,但是由于漂移运动是少子的运动,所以反向电流很小,认为其趋于0.
PN结的电容效应
因为当频率过高时,电容被导通,所以失去单向导电性。
半导体二极管
二极管的伏安特性和电流方程
Q:为什么不是一加正向电压就导通?
A:一方面,二极管本身引出电极的时候有接触电阻;另一方面,PN结在平衡时是多子的扩散运动和少子的漂移运动达到动态平衡,为了使扩散运动源源不断地进行,外加电场要足够强,足以克服内电场的作用。
反向饱和电流越小,单向导电性能越强。
二极管的等效电路
1. 将伏安特性折线化
2. 微变等效电路
在直流电源的作用下如果有一个Q点,Q点附近有一小信号作用,那么二极管可以等效为一个电阻,这个电阻是动态电阻。Q点不同,则动态电阻不同。Q越高,rd越小。
小写的r:小写的字母一般代表器件参数。
小写的rd:小写的字母一般代表动态量。
二极管的主要参数
稳压二极管
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