半导体中有两种载流子,电子和空穴,其对应的运动也有两种,扩散运动和漂移运动,分别形成扩散电流和漂移电流。
扩散运动:外电场的作用;漂移运动:浓度差
二.PN结
1.工艺过程
2.形成过程及原理
一般情况,硅的势垒电压为0.5~0.7V,锗的势垒电压为0.2~0.3V,温度升高1℃,势垒电压降低0.25mV。
3.特性
(1)正向特性
(2)反向特性
(3)伏安特性
(4)击穿特性
分为电击穿和热击穿;
雪崩击穿:阻挡层电压增加,少子漂移通过阻挡层的时候被加速,动能增加,与晶格原子碰撞,把束缚的共价键中的价电子碰撞出来,产生电子空穴对,新的电子空穴对继续碰撞中性原子继续发生碰撞,此过程像雪崩一样。
齐纳击穿:齐纳击穿发生在重掺杂的PN结当中,其阻挡层很薄,强电场可以将阻挡层内的中性原子的价电子直接从共价键中拉出来,产生电子空穴对,形成场制激发产生大量的载流子,使PN结反相电流急剧增大。其击穿电压较低。击穿电压大于7V,为雪崩击穿,小于5V,齐纳击穿,5V~7V,两者都有。
(5)温度特性
温度上升,正向特性曲线左移,反向特性曲线下移。
(6)电容特性
势垒电容:P区和N区夹着高阻的耗尽区,类似于平板电容器,电容随外加电压的大小而变化。
扩散电容:外加电压引起电荷量的变化而形成的电容效应。
三.晶体二极管
1.晶体二极管的特性
(1)正相特性
(3)温度特性
(4)反向击穿性
2.二极管的主要参数
直流参数:
(1)最大整流电流IF:长期运行时允许通过的最大电流
(2)反向击穿电压VBR:二极管反向击穿时的电压
(3)最大反向工作电压VRM:工作时允许的最大电压,一般为击穿电压的一半。
(4)反向电流IR(反向饱和电流Is):二极管未击穿时候的反向电流,其值越小说明单向导电性越好。
(5)直流电阻RD:直流电压与电流之比,其值是一个变量,静态在工作点斜率的倒数。
交流参数:
(2)结电容Cj:势垒电容和扩散电容总效果。
(3)最高工作频率fM:超过此频率,单向导通性恶化。
2.二极管的模型
(1)理想模型:正向偏置电压降为0,反向偏置电阻无穷大。
(2)恒压降模型:硅管0.7V,锗管0.3V
(3)折线模型:折线代替工作情况。
(4)小信号模型:
2.几种特殊的二极管
(1)齐纳二极管:二极管的击穿电压在电流和温度较大的变化中呈现常数。
Rz动态电阻,其值越小,稳压效果越好!
(2)变容二极管
(4)发光二极管
(5)光电耦合器
四.晶体二极管的基本电路
(1)整流电路
(2)限幅电路
(3)稳压电路
(4)滤波电路
(5)滤波电路
五.电路仿真
1.全波整流电路。输出峰值12V,负载提供电流120mA,输出纹波小于5%,输入电压120V,频率60Hz.