第1章 半导体二极管及其应用
1.1 半导体物理基础知识
半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。
如硅(Si)
1.1.1 本征半导体（纯净的单晶半导体）
1.1.2杂质半导体（本质半导体掺入少量其他元素）
分为
1.N型半导体（掺入5价元素） 自由电子为多子
2.P型半导体（掺入3价元素）空穴为多子
杂质半导体的载流子浓度：
多子浓度=杂质浓度
少子浓度根据
可求。（右式的ni 
是本征载流子浓度）
1.2 PN结
P型半导体和N型半导体结合，交界处形成的特殊物理层称为PN结。
1.2.1 PN结的形成
浓度差à扩散运动àN区失去电子、P区失去空穴à交界处的正负离子由于物质结构不能随意移动à空间电荷区（耗尽层/阻挡层）
空间电荷区à内电场à漂移电流
最终扩散电流和漂移电流达到动态平衡。
1.2.2 PN结的单向导电性 （正向导通，反向阻止）
1.PN结外加正向电压
P区接正极，N区接负极。
外电场和内电场方向相反，耗尽层变窄，多子扩散运动加强，电路形成流入P区的正向电流。
正向PN结表现为一个很小的电阻。
2.PN结加反向电压
P接负极，N接正极。
外电场和内电场方向相同，耗尽层变宽，阻止了多子的扩散运动，而少子浓度很低，所以少子的漂移电流很小，电路形成流入N区的电流，称为反向饱和电流 用Is 
表示。 Is 
近似为定值。
反向PN结表现为一个很大的电阻。
3.PN结电流方程
PN结的电流i和外加电压u的关系：
其中反向饱和电流IS 
与PN结物理性质有关，UT=k*T/q 
常温下UT 
= 26mV
4.PN结的伏安特性
由i和u关系可知，u>0时，近似成指数关系，
u<0时，I ≈-IS 
PN结伏安特性对温度敏感，温度升高，正向特性左移，反向特性下移。
1.2.3 PN结的反向击穿特性
PN结反向电压增加到 UBR 
，反向电流急剧增大，称为反向击穿。
1.2.4 PN结的电容特性
PN结电荷量随外加电压变化，由电容效应。
低频时可忽略。
1.3 半导体二极管及其基本电路
PN结加上两个引线就成了半导体二极管。
1.3.1 半导体二极管的伏安特性曲线
近似计算时，使用PN结的电流方程
i=IS equkT-1= IS (eu/UT-1) 
1.3.2 半导体二极管的主要参数
1.直流电阻RD 
2.交流电阻rD 
rD= UTIDQ 
3.最大整流电流IFM 
4.最大方向工作电压URM 
5.反向电流IR 
6.最大工作频率fM 
1.3.3 半导体二极管的电路模型
1. 理想模型（开关）
2.恒压降模型（开关+电压源UDon 
） //UDon 
称为导通电压，硅管取0.7V
3.折线模型(开关+电压源UDon 
+电阻rD(on) 
)
4.交流小信号模型(使用交流电阻rD= UTIDQ 
来等效)
1.3.4 二极管基本应用电路
1.二极管整流电路
2.二极管限幅电路
3.二极管开关电路
1.4 特殊二极管
1.4.1 稳压二极管（在击穿后，特性曲线更陡峭）
电流在一个范围内变化时，电压基本不变，保持为 稳定电压UZ 
1.4.2变容二极管
1.4.3 光敏二极管
1.4.4 发光二极管
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