03. 半导体二极管及基本电路.ppt

当金属与N型半导体接触时，在其交界面处会形成势垒区，利用该势垒制作的二极管，称为肖特基二极管或表面势垒二极管。它的原理结构图和对应的电路符号如图所示 2.肖特基二极管  光电二极管是一种将光能转换为电能的半导体器件，其结构与普通二极管相似，只是管壳上留有一个能入射光线的窗口。图中示出了光电二极管的电路符号，其中，受光照区的电极为前级，不受光照区的电极为后级。 3. 光电二极管 发光二极管是一种将电能转换为光能的半导体器件。它由一个PN结构成，其电路符号如图所示。 当发光二极管正偏时，注入到N区和P区的载流子被复合时，会发出可见光和不可见光。 4 .发光二极管 光电耦合器 （1）工作原理 （2）指标：电流传输比 + - C E IL IF 光电耦合器符号 转换过程 （1）当在输入端加上适当的电压时， 发光二极管发光 （2）光电管受到光照后产生电流， 由输出端引出； 主要作用：在电路中完成 电 光 电的转换和传输 （1）定义： CRT = IL / IF ；（输出电流与输入电流之比） （2）意义：反映光电耦合器传输效率的高低 ； （3）主要特点 1）输入端与输出端电气绝缘，可有效地抗干扰、隔离噪声； 2）响应速度快，稳定可靠，使用寿命长，信号传输失真小， 工作频率高等； 3）可以完成电平转换，实现电位隔离等功能； RS232串口通讯电平 低电平：?3V~?15V 高电平：+3V~+15V TTL电平 低电平：0.7V以下 高电平： 2.7V~ +5V R1 +5V 网络线 微型计算机 ui uo R 上拉电阻 （4）应用举例-----电平转换 第3章 半导体二极管及基本电路 3.1. 半导体的基本知识 3.2. PN结的形成及特性 3.3. 半导体二极管 3.4. 二极管基本电路分析 3.5. 特殊二极管 本征半导体、空穴及其导电作用 杂质半导体 根据物体导电能力(电阻率)的不同，划分为导体、绝缘体和半导体。 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。 半导体的特点：(1）导电能力不同于导体、绝缘体； (2）受外界光和热刺激时电导率发生很大变化——光敏元件、热敏元件； (3）掺进微量杂质，导电能力显著增加——半导体。 3.1. 半导体的基本知识 硅和锗是四价元素，在原子最外层轨道上的四个电子称为价电子。它们分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。 原子按一定规律整齐排列，形成晶体点阵后，结构图为： 1.半导体的共价键结构 本征半导体——完全纯净的、结构完整的半导体晶体。 载流子——可以自由移动的带电粒子。 电导率——与材料单位体积中所含载流子数有关，载流子浓度越高，电导率越高。 2.本征半导体、空穴及其导电作用 电子空穴对 当T=0K和无外界激发时，导体中没有载流子，不导电。当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子——本征激发。 自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，这个空位为空穴。 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 自由电子 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。 本征激发 动画1-1 空穴 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 (1)N型半导体（电子型半导体） 在本征半导体中掺入五价的元素(磷、砷、锑 ) 多余电子， 成为自由电子 +5 自由电子 在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。 +5 3.杂质半导体 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +3 在本征半导体中掺入三价的元素（硼） +3 空穴 空穴 (2)P型半导体（空穴型半导体） N型半导体的多数载流子为电子，少数载流子是空穴； P型半导体的多数载流子为空穴，少数载流子是电子。 例：纯净硅晶体中硅原子数为1022/cm3数量级， 在室温下，载流子浓度为ni=pi=1010数量级， 掺入百万分之一的杂质（1/106），即杂质浓度为1022*（1/106）=1016数量级， 则掺杂后载流子浓度为1016+1010，约为1016数量级，比掺杂前载流子增加106，即一百万倍。 PN结的形成及特性 2.PN结的单向导电性 1.PN结的形成 3.PN 结的电容效应 3.2. PN结的形成及特性 1.PN结的形成