3.1.1 PN结

一、半导体材料及其电特性

• 定义：导电性能介于导体与绝缘体之间的材料

• 影响半导体材料导电性能的因素：温度、纯度

1. 本征半导体

• 定义：半导体材料高度提纯后的导体称为本征半导体。其纯度为 以上，称为 纯净半导体 或 单晶体

2. 杂质半导体

• 电子型半导体或N型半导体：掺杂磷（P）、砷(As)等五价元素，电子为多子，空穴为少子

• 空穴型半导体或P型半导体：掺杂硼（B）、镓（Ga）等三价元素，空穴为多子，电子为少子

• 杂质半导体中，多子浓度由杂质的含量决定，少子浓度主要由温度决定。

3. 半导体中载流子的运动

• 漂移是电场，扩散是浓度

• 电压温度当量 要求记忆

• PN结的厚度的数量级：微米级 要求记忆

• 内电场由多子的扩散运动引起，极性由N区指向P区

• 内电场的影响：
• 阻碍多子的扩散运动
• 促进少子的漂移运动

• 正偏PN结（P正N负）：
• 多子的扩散运动增强，少子的漂移运动削弱；
• 正向电流近似为多子的扩散电流；

• 反偏PN结（P负N正 ）：
• 多子的扩散运动削弱，少子的漂移运动增强；
• 反向电流主要是漂移电流，但因为少子浓度很低，通常可忽略；
• 一定温度下，热激发产生的少子浓度一定，与外加电压无关，因此又称反向饱和电流。

三、PN结的伏安特性

1. 正向特性

2. 反向特性

• 数量级要求记忆：

3. 温度特性

• PN结正向电压具有负温度系数

4. 击穿特性

• 电击穿是可逆的，热击穿是不可逆的，意味着元件损坏

四、PN结电容

• 数量级（要求记忆）：几十

3.1.2 半导体二极管

一、二极管分类

二、二极管的伏安特性与参数

1. 伏安特性

• 注意：开启电压 导通电压

2. 硅二极管与锗二极管比较

3. 二极管的主要参数

4. 含二极管电路的分析与计算

• 如果只含有一个二极管，可以把这个二极管单独拎出来，其余部分进行戴维宁等效

• 注意，这里的电源负号并非表示电源，而是表示这里的二极管是恒压降

• 在高频下，无法将二极管用作开关，因为导通时载流子运动需要时间

例题

• 注：由于正弦交流电源较大，故二极管压降在这里忽略不计

已知二极管为理想二极管，输入电压为正弦波信号，请画出输出电压波形

三、二极管基本应用电路分析举例

1. 整流电路

2. 限幅电路

3. “与”门电路

4. 低压稳压电路

• 可以看出， 越小，输入变化 引起的输出变化 的变化就越小

3.1.3 特种二极管

一、稳压二极管

要求重点掌握

• 稳压二极管工作在反向电击穿区

• 若负载较重（如短路时），通过稳压二极管的电流小于最小击穿电流，稳压二极管将失去作用

例

• 当 由开路变化到 时， 仅减小了 ，并且 愈小， 的变化也愈小，这反映了稳压电路的基本性能

二、发光二极管

仅作了解

三、光电二极管

四、变容二极管

五、肖特基二极管

• 需要了解：
• 导通电压较低（0.4V左右）
• 开关速度非常快，适用于高频场合