【半导体二极管及其基本电路】

==============================本征半导体

1.将硅等材料提纯后形成的完全纯净，具有晶体结构的半导体就是本征半导体

2.在半导体中存在自由电子和空穴两种载流子,这是半导体和金属在导电本质区别。

 

============================杂质半导体

为了使半导体到店性能提高,参杂了杂质,杂质分为N型和P型:

        N型半导体中掺入的杂质为磷或其他五价元素,多余的第五个价电子容易摆脱磷原子核的束缚,于是半导体中自由电子数目

大量增加 ，自由电子成为多数载流子,空穴则成为少数载流子.

        P型半导体中掺杂为硼或其他三价元素,于是半导体中的空穴数目大量增加,空穴成为多数载流子,而自由电子则成为少数载流子.

      注意：无论是N型还是P型,虽然都有一种载流子占多数,但整个晶体是不带电的.

 

============================PN结的形成

 

 

 

================================漂移与扩散

漂移:

    由于热能的激发,半导体内的载流子将作随机的无定向移动,载流子在任意方向的平均速度为0.

   若有电场加到晶体上,则内部载流子将在电场力作用下作定向移动。对于空穴而言,其移动方向与电场方向相同,则电子

        则逆着电场方向移动。

       由于电场作用而导致载流子的运动称为【漂移】

扩散:

     基于载流子的浓度差异和随机热运动,载流子会从高浓度区域向低浓度区域扩散,从而形成扩散电流。如果没有外来的超量

载流子的注入或电场的作用,晶体内的载流子浓度趋向于均匀直至扩散电流为0.

================================PN结的单向导电性

PN结具有单向导电的特性,这也是由其构成的半导体器件的主要工作机制。

              如果在PN结上加正向电压,外电场与内电场的方向相反,扩散与漂移运动的平衡被破坏。外电场驱使P区的空穴进入空间电荷区抵消一部分负空间电荷,同时N区的自由电子进入空间电荷区抵消一部分正空间电荷,于是空间电荷区变窄,内电场被消弱,多数

载流子的扩散运动增强,形成较大的扩散电流(由P流向N的电流)，在一定范围内,外电场越强,正向电流越大,这时PN结呈现的电阻很

低,即PN结处于导通的状态。

             如果在PN结上加反向电压,外电场与内电场的方向一致,扩散与漂移运动的平衡同样被破坏。外电场取时空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走,于是空间电荷区变宽,内电场增强,使多数载流子的扩散难以进行,同时加强了少数载流子的漂移运动,形成由N区流向P区的反向电流.由于少数载流子数量很少,因此反向电流不大,PN结的反向电阻很高,即PN结处于截至状态.

=====================================二极管应用电路

限幅电路:

          利用二极管单向导电性和导通后两端电压基本不变的特点,将信号限定在某一范围中变化，分为单限幅和双限幅电路,多用于信号处理电路中.

开关电路:

          利用二极管单向导电性,接通和断开电路,广泛用于数字电路中

整流电路:

           利用二极管的单向导电性,将交流信号变为直流信号,广泛用于直流稳压电源中.

低电压稳压:

            电路利用二极管导通后两端电压基本不变的特点,采用几只二极管串联,获得3v以下输出电压.