半导体及其应用

第一章 半导体二极管将其应用

一、概念及知识点

1、半导体

既不是良导体，又不是绝缘体，有何用？

（1）半导体在光照、射线等作用下，导电能力增强，可制成光敏器件；

（2）半导体的导电性能与温度有关，利用这个特性可制成热敏管；

（3）尤其是半导体的导电性能与掺杂有极大的关系，极少量掺杂就会使半导体的导电性大大增强，利用这一点可制成各种半导体器件。

2、本征半导体

即纯净的半导体，例如硅（四价）或锗（四价）

（1）由于最外层为四个价电子，可组成8个价电子的稳定结构；

（2）在温度（或射线）的作用下，个别价电子获得能量挣脱原子核的束缚，变成自由电子，使得原来的稳定结构少了一个电子，形成空穴；

（3）空穴和自由电子成对产生，因此本征半导体呈电中性；

（4）由于空穴—电子对数目很小，它仅与温度有关，所以本征半导体可以认为是不能导电的。

3、掺杂半导体

（1）N型半导体

①多子为电子，少子为空穴，还有不能移动的正离子

②整体呈电中性。

（2）P型半导体

①多子为空穴，少子为电子，还有不能移动的负离子

②整体呈电中性。

4、PN结

在一个N型半导体中掺杂三价杂质元素，使一部分成为P型半导体，就会有下列运动：

（1）N区的多子向P区扩散，在交界处留下不能移动的正离子；

（2）P区的多子向N区扩散，在交界处留下不能移动的负离子；

（3）扩散使得交界处形成一个势垒，由于势垒的作用使少子产生漂移，即N区的空

穴向P区移动，P区的电子向N区移动。

（4）当 多子扩散==少子漂移 动态平衡后，PN结形成。

5、PN结具有单向导电性。

PN结外加正偏电压，削弱PN结中产生的内电场，有利于多子扩散，大量多子通过PN结形成大电流，PN结呈低阻导通状态；PN结外加反偏电压，增强内电场，有利于少子漂移不利于多子扩散，PN结呈高阻截止状态。少子漂移形成反向饱和电流，反向电流与反向电压几乎无关（因为少子浓度主要与温度有关）。

6、二极管伏安特性：idIseuUT1

u正向特性：非线性，整个正向特性曲线近似地呈现为指数形式

idIseUT

有死区，死区电压，硅管0.5V，锗管0.1V

有压降，管压降，硅管0.7V，锗管0.2V

反向特性：当

uDU(BR)时，

iDIS；当

uDU(BR)时，反向电流急剧增大，二极管击穿。

图1-1

7、温度对二极管伏安特性曲线的影响：温度升高，正向曲线左移，意味着死区变小，即温度升高1℃，正向电压下降2～2.5mv；在同样的正向电压下，反向饱和电流id增大，反向曲线下移，则Is增大，击穿电压向右移，即温度升高击穿电压变小。

二、例题

1、求图1-2的输出电压UAB

图1-2

解：（a）将二极管D断开，求二极管两端将承受的电压：UD15123V。将二极管接入电路，则二极管反向截止。所以电路断开，电阻R上没有电流，UAB12V；

（b）将二极管D断开，求二极管两端将承受的电压：UD15105V。将二极管接入电路，则二极管正向导通，则UAB150.714.3V；

UD110VUD215105V（c）将二极管D1D2断开，分别求它们两端将承受的电压：，。

将二极管D1D2接入电路，则二极管D1正向导通，二极管D2反向截止，则UAB0.7V。

UD110VUD2151025V （d）将二极管D1D2断开，分别求它们两端将承受的电压：，。

将二极管D1D2接入电路，因为二极管D2上承受的正向电压比D1上的高，所以D2优先导通。此时D1上的电压为UD10.71514.3V，承受反向电压，截止。UAB0.71514.3V。

3、求图1-3的输出电压UAB，其中，

UDz16V，

UDz27V。

图1-3

解：（a）将稳压管Dz1Dz2断开，AB两端的电压为：UAB20V，将Dz1Dz2接入电路，则两管都承受反向压降，处于稳压状态，因此

UABUDz1UDz26713V。

（b）将稳压管Dz1Dz2断开，AB两端的电压为：UAB20V，将Dz1Dz2接入电路，则两管都承受反向压降，但Dz1优先被击穿，因此

UABUDz16V。

（c）将稳压管Dz1Dz2断开，AB两端的电压为：UAB20V，将Dz1Dz2接入电路，则Dz1承受反向压降，处于稳压状态；Dz2承受正向压降，处于导通状态，导通压降0.7V。因此

UABUDz10.760.76.7V。

（d）将稳压管Dz1Dz2断开，AB两端的电压为：UAB20V，将Dz1Dz2接入电路，则Dz1承受正向压降；Dz2承受反向压降，Dz1优先导通，导通压降0.7V。因此UAB0.7V。