半导体二极管

介绍大学模电《半导体二极管》一章节中的一些基础知识，有助于打牢基础。

半导体二极管

• 基础知识
  • 半导体性介于导体和绝缘体之间，受温度光和掺杂程度的影响。（纯净且有晶体结构的叫晶体）。受掺杂物质的影响可分为n型半导体和p型半导体
  • N形半导体插入五价元素，比如砷元素和磷元素，其中自由电子为多子，空穴为少子。 P型半导体中掺入三价原子，例如硼元素和镓元素，其中空穴为多子，自由电子为少子。
  • 通常采用硅，锗，砷化镓，一些硫化物，氢化物等制造
  • 在半导体中能运载电荷的粒子有两种，分别为带正电的空穴，带负电的自由电子，合称载流子。
  • 半导体的导电原理：当外部家电常识再流子在电场中的作用下发生定向移动产生电流。
• PN结及其导电性
  • 行成：多子的扩散运动产生空间电荷区从而产生内电场，那点场中可以促进少子的漂移，阻止多子的扩散。而这些漂移和扩散达到一个动态平衡时，产生pn结。
  • 单向导电性：当片解锁在电路施加正向电压时，形成正向偏置，PN结会变窄，正向电流较大，正向电阻比较小，PN结处于导通状态。 当施加反向电压时，形成反向偏置，外电场加强了内电场使内电场阻值变大，PN结处于截止状态。
• 二级管的特性和参数
  • 二极管是由PN结和电极导线和管壳组成
  • 分类：点接触型二极管（pn结面积小，电容小，用于检波和变频等高频电路），面接触二极管（面积大，用于工频大电流整流电路eg稳压二极管）和平面型二极管（pn结面积可大可小，用于高频整流和开关电路）。
  • 伏安特性
    • 分为正向导通区Uon（硅0.6到0.7伏，锗02到03伏）， 死区Uth（硅0.5，锗0.1伏）， 反向截止区Uz， 反向击穿区Ubr(普通二极管禁止使用该区，稳压二极管使用该区工作)
  • 参数
    • 最大整流电流（最大正向平均电流）IFM 最高反向工作电压UDRM(一般是反向击穿电压的1/2或1/3) 最大反向电流IRM(常温下最高反向工作电压所对应的电流值)
• 二极管的理想模型
  • 理想模型
    • U大于零，二极管导通 U小于零，二极管截止
  • 恒压降模型
    • U大于正向导通电压，二极管导通 U小于正向导通电压，二极管截止
• 二极管的应用电路
  • 单个二极管
    • 断开二极管，求它两端电压，大于正向导通电压，则二极管导通（理想模型中其电压大于等于零，恒压降模型中汽电压大于等于正向导通电压）。若小于正向导通电压，则二极管截止(理想模型中其电压小于零，恒压降模型中，其电压小于正向导通电压)
  • 双个二极管
    • 断开二极管，求它们两端的电压。谁电压大先导通。
• 特殊二极管
  • 稳压二极管
    • 属于面接触型二级管 在反向击穿区作用，电流变化很大，电压变化很小，可以在电路中起到稳压作用。其变化电流区域成为稳压区域
  • 发光二极管LED
    • 比如小彩灯或者数字显示器
  • 光电二极管
    • 许多能量都可以通过光电二极管转化为其他形式的能量