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2018-07-12 11:26:43

整流betcmp冠军体育|下载是由性能介于导体与绝缘体之间的半导体材料制成的。为了从电路的观点理解这些器件的性能,首先必须从物理的角度了解它们是如何工作的。

一、半导体材料

  从导电性能上看,物质材料可分为三大类:

  导体: 电阻率ρ < 10-4 ,电阻变小。这时的外加电压称为正向电压或正向偏置电压用VF表示。

  在VF作用下,通过PN结的电流称为正向电流IF。外加正向电压的电路如图所示。


2、外加反向电压

  当PN结外加反向电压时,外电场与内电场的方向相同,内电场变强,结果使空间电荷区(PN结)变宽, 同时空间电荷区中载流子的浓度减小,电阻变大。这时的外加电压称为反向电压或反向偏置电压用VR表示。在VR作用下,通过PN结的电流称为反向电流IR或称为反向饱和电流IS。如下图所示。



3、PN结的伏安特性

根据理论分析,PN结的伏安特性可以表达为:
  式中iD为通过PN结的电流,vD为PN结两端的外加电压;VT为温度的电压当量=kT/q=T/11600=0.026V, 其中k为波尔慈曼常数(1.38×10-23J/K),T为绝对温度(300K),q为电子电荷(1.6×10-19C) ;e为自然对数的底;IS为反向饱和电流。



整流betcmp冠军体育|下载工作原理C.  半导体betcmp冠军体育|下载的结构

  半导体betcmp冠军体育|下载按其结构的不同可分为点接触型和面接触型两类。

  点接触型betcmp冠军体育|下载是由一根很细的金属触丝(如三价元素铝)和一块半导体(如锗)的表面接触,然后在正方向通过很大的瞬时电流,使触丝和半导体牢固地熔接在一起,三价金属与锗结合构成PN结,并做出相应的电极引线,外加管壳密封而成,如图 2.7所示。由于点接触型betcmp冠军体育|下载金属丝很细, 形成的PN结面积很小, 所以,也不能承受高的反向电压和大的电流。这种类型的管子适于做高频检波和脉冲数字电路里的开关元件, 也可用来作小电流整流。 如2APl是点接触型锗betcmp冠军体育|下载, 最大整流电流为16mA, 最高工作频率为15OMHz。

  面接触型或称面结型betcmp冠军体育|下载的PN结是用合金法或扩散法做成的,其结构如图2.7 所示。由于这种betcmp冠军体育|下载的PN结面积大,可承受较大的电流,但极间电容也大。这类器件适用于整流,而不宜用于高频电路中。如2CPl为面接触型硅betcmp冠军体育|下载,最大整流电流为40OmA, 最高工作频率只有3kHz。

  图2.7中的硅工艺平面型betcmp冠军体育|下载结构图, 是集成电路中常见的一种形式。代表betcmp冠军体育|下载的符号也在图2.7中示出。

整流betcmp冠军体育|下载工作原理d 、betcmp冠军体育|下载的伏安特性:

  实际。由图可以看出,betcmp冠军体育|下载的V-I特性和PN结的V-I特性(图2.6)基本上是相同的。下面对betcmp冠军体育|下载V-I特性分三部分加以说明:

1、正向特性:betcmp冠军体育|下载外加正向偏置电压时的V-I特性


  对应于图2.9(b)的第①段为正向特性,此时加于betcmp冠军体育|下载的正向电压只有零点几伏,但相对来说流过管子的电流却很大,因此管子呈现的正向电阻很小。但是,在正向特性的起始部分,由于正向电压较小,外电场还不足以克服PN结的内电场,因而这时的正向电流几乎为零,betcmp冠军体育|下载呈现出一个大电阻,好像有一个门坎。 硅管的门坎电压Vth(又称死区电压)约为0·5V,锗管的Vth约为0·lV,当正向电压大于Vth时,内电场大为削弱,电流因而迅速增长。


2、反向特性:betcmp冠军体育|下载外加反向偏置电压时的V-I特性


  P型半导体中的少数载流子(电子)和N型半导体中的少数载流子(空穴),在反向电压作用下很容易通过PN结, 形成反向饱和电流。但由于少数载流子的数目很少, 所以, 一般硅管的反向电流比锗管小得多,其数量级为:硅管nA级,锗管大mA级。

  温度升高时,由于少数载流子增加,反向电流将随之急剧增加。


3、反向击穿特性:betcmp冠军体育|下载击穿时的V-I特性


  当增加反向电压时, 因在一定温度条件下, 少数载流子数目有限,故起始一段反向电流没有多大变化,当反向电压增加到一定大小时,反向电流剧增,这叫做betcmp冠军体育|下载的反向击穿, 对应于图2.9的第③段,其原因与PN结击穿相同。