第3章半导体二极管及其基本应用电路3.1半导体的基础知识3.1半导体基础知识物质的导电特性取决于原子结构，最外层电子受原子核的束缚力的大小来判断该物质的导电性。物质按导电性能的分类：导体：低价元素，如铜、铁、铝等金属，最外层电子受原子核的束缚力很小，极易形成自由电子。在外电场作用下,这些电子产生定向运动(称为漂移运动)形成电流,具有较好的导电特性。绝缘体：高价元素(如惰性气体)和高分子物质(如橡胶,塑料)最外层电子受原子核的束缚力很强，不易形成自由电子，导电性极差。半导体：导电特性介于导体和绝缘体之间。半导体的电阻率为10-3～109cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。3.1.1本征半导体与杂质半导体纯净晶体结构的半导体称为本征半导体。材料：硅和锗（均为四价元素，在原子结构中最外层轨道上有四个价电子。）图3.1硅原子空间排列及共价键结构平面示意图（2）电子空穴对可见因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对。游离的部分自由电子也可能回到空穴中去，称为复合，如图3.2所示。(3)空穴的移动2、杂质半导体(1）N型半导体(2)P型半导体结论：（1）多子的浓度主要取决于掺入的杂质，受温度的影响很小；（2）少子的浓度虽然很低，但是它受温度的影响很大，少子浓度对温度的敏感性是致使半导体器件温度特性差的主要原因。3.1.2PN结1、载流子的漂移运动和扩散运动2、PN结的形成最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。对于P型半导体和N型半导体结合面，离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。3、PN结的单向导电性(1)PN结加正向电压时的导电情况(2)PN结加反向电压时的导电情况PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。3.2半导体二极管及其基本应用电路1、正向特性2、反向特性和击穿特性在反向区，硅二极管和锗二极管的特性有所不同。硅二极管的反向击穿特性比较硬、比较陡，反向饱和电流也很小；锗二极管的反向击穿特性比较软，过渡比较圆滑，反向饱和电流较大。式中IS为反向饱和电流，U为二极管两端的电压降，UT=kT/q称为温度的电压当量，k为玻耳兹曼常数，q为电子电荷量，T为热力学温度。对于室温（相当T=300K），则有UT=26mV。（1）uD>0时PN结正向偏置，（2）uD<0时PN结反向偏置，当温度一定时，反向饱和电流是个常数IS。4、二极管的主要参数(3)反向电流IR3.2.2二极管的等效电路及其分析方法2、模型分析法1）折线近似法（1）理想模型（2）恒压降模型（3）折线模型3.2.3基本应用电路1、整流电路2、限幅电路3、开关电路3.3.1稳压二极管从稳压二极管的伏安特性曲线上可以确定稳压二极管的参数。(2)稳定电流IZ——稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻。电阻的作用一是起限流作用，以保护稳压管；其次是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。3.3.2稳压管的基本应用电路解得由此可算出：（１）当Ui＝（１０－１）Ｖ＝９Ｖ时，IZ＝5.95ｍＡ＞IZmin说明电路能够正常工作。（２）当Ui＝（１０＋１）Ｖ＝１１Ｖ时，IZ＝１５．７８ｍＡ所以稳压管的电流变化为ΔＩＺ＝（１５．７８－５．９５）ｍＡ＝９．８３ｍＡ输出电压变化为ΔＵｏ＝ΔＵＺ＝ｒＺ·ΔＩＺ≈０．２０Ｖ由此可看出，输入电压Ui变化±１Ｖ（９～１１Ｖ）时，输出电压Uo仅变化±０．２０Ｖ，稳压特性明显。在实际工程应用中，常常忽略动态电阻ｒＺ的影响。