P1-緒論筆記

一.半導(dǎo)體

1.什么是半導(dǎo)體？

半導(dǎo)體是導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間的材料。說(shuō)它導(dǎo)電它不導(dǎo)電，說(shuō)它絕緣它不絕緣。

2.本征半導(dǎo)體

具有晶體結(jié)構(gòu)的，一種純凈的半導(dǎo)體.

二.本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)

想象一下擴(kuò)展后的樣子，就是一個(gè)晶體結(jié)構(gòu)，有點(diǎn)像我們的東方明珠，用線把這5個(gè)點(diǎn)連起來(lái)就是一個(gè)正四面體的結(jié)構(gòu)：

三.載流子

被共價(jià)鍵束縛的價(jià)電子是導(dǎo)不了電的，導(dǎo)電要靠自由電子，半導(dǎo)體靠什么來(lái)承載電流，它承載電流的粒子是什么？自由電子和空穴。

①載流子是怎么產(chǎn)生的？

如果T≠0，粒子時(shí)刻都在熱運(yùn)動(dòng)，總會(huì)有能量高的粒子掙脫共價(jià)鍵的束縛，變成自由電子，且留下一個(gè)空穴。這個(gè)過(guò)程叫做本征激發(fā)。

②自由電子可以導(dǎo)電我們都知道，但是空穴是怎么導(dǎo)電的？

假設(shè)有一個(gè)電場(chǎng)力，由于空穴本身具有吸引力，價(jià)電子會(huì)沿著電場(chǎng)力的方向會(huì)從共價(jià)鍵里面跳出來(lái)到空穴里面，沒(méi)有能量損失，這個(gè)價(jià)電子跑到前面的空穴里面，又空出一個(gè)空穴，共價(jià)鍵的電子會(huì)依次填補(bǔ)空穴，造成了空穴的相對(duì)移動(dòng)。于是，空穴也能導(dǎo)電。

結(jié)論：所以在本征半導(dǎo)體里面會(huì)有兩種載流子，一個(gè)是自由電子，一個(gè)是空穴。而載流子越多，導(dǎo)電性越好。

tips：自然界有一個(gè)規(guī)律，大自然是平衡的，有正向運(yùn)動(dòng)就有負(fù)向運(yùn)動(dòng)，有本征激發(fā)就有復(fù)合，什么是復(fù)合？

自由電子和空穴隨機(jī)結(jié)合使得這一對(duì)組合湮滅了，他重新變成了一對(duì)共價(jià)鍵的價(jià)電子，這個(gè)過(guò)程叫復(fù)合。而本征激發(fā)，復(fù)合的速度和溫度決定了載流子的濃度。

四.載流子的濃度

分析一個(gè)現(xiàn)象：隨著溫度的上升，載流子濃度也會(huì)上升，但是達(dá)到一個(gè)溫度后再升高溫度載流子濃度卻不會(huì)變化了，它是怎么出現(xiàn)的？

答：這是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程，最后本征激發(fā)和復(fù)合的速度近似，導(dǎo)致載流子濃度不變。本征激發(fā)和溫度有關(guān)，溫度越高，熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，一開(kāi)始的本征激發(fā)的速度高于本征激發(fā)才會(huì)濃度上升。我們先明確一個(gè)聯(lián)系，載流子濃度和溫度是有關(guān)的，溫度越高，載流子濃度越高。

動(dòng)態(tài)平衡的時(shí)候，再提升溫度已經(jīng)沒(méi)有辦法提高載流子濃度了，且本征激發(fā)的載流子是非常少的，電阻非常非常高，你指望它導(dǎo)電，這不可能，這個(gè)時(shí)候的辦法可以摻雜，摻載流子進(jìn)去。

P2 PN結(jié)的形成筆記

1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體

一.概念

在本征半導(dǎo)體中摻入少量的雜質(zhì)元素叫雜質(zhì)半導(dǎo)體。

二.N型半導(dǎo)體（negative，導(dǎo)電的是自由電子，自由電子是帶負(fù)電的，所以叫N型半導(dǎo)體）

1.摻入磷 5價(jià)元素

摻入這個(gè)不會(huì)改變他的晶格結(jié)構(gòu)，當(dāng)然如果摻雜摻的太多就不一樣了。正五價(jià)的雜質(zhì)原子非常容易電離出自由電子，基本上就是你摻入一個(gè)原子它就電離出一個(gè)自由電子。

自由電子是多子，空穴是少子，對(duì)于這個(gè)類型的半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，加熱本征激發(fā)帶來(lái)的收益很小，就基本沒(méi)有，因?yàn)闇囟壬邘?lái)電子遠(yuǎn)不如我本身的電子濃度。但是少子對(duì)于溫度非常敏感，雖然多子和少子由于本征激發(fā)產(chǎn)生的數(shù)目是一樣的，但是基數(shù)不同，所以影響不同。如果半導(dǎo)體里面的某一個(gè)性質(zhì)是和少子掛鉤的，那么它受溫度的影響會(huì)很大；如果僅僅與溫度相關(guān)，那它受溫度的影響就比較小。

另外，對(duì)比本征半導(dǎo)體，N型半導(dǎo)體里面的少子肯定是更小了。

但是注意，他是電中性的。N型摻雜為半導(dǎo)體供應(yīng)了自由電子這種載流子，于是我們稱這種原子為施主原子。

三 .P型半導(dǎo)體（positive，正電）

與N型載流子對(duì)應(yīng)，這次我們摻+3價(jià)的硼，多子和少子對(duì)換，其他類似。

我們費(fèi)了這么多勁，半導(dǎo)體終于可以想導(dǎo)體一樣導(dǎo)點(diǎn)電了，但是我們的目標(biāo)不是為了干這個(gè)事情，造出P型N型半導(dǎo)體不是我們的最終目的。

我們把P型N型半導(dǎo)體放在一起，產(chǎn)生了一個(gè)奇跡。

1.1.3 PN結(jié)

一.PN結(jié)的形成

1.擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)

粒子都有一種能力：從濃度高的地方向濃度低的方向流動(dòng)。

在濃度梯度的作用下的運(yùn)動(dòng)叫做擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。

2.空間電荷區(qū)：耗盡層，阻擋層，PN結(jié)。

PN結(jié)交界面由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)兩種粒子彼此由高濃度運(yùn)動(dòng)向低濃度，到達(dá)對(duì)方區(qū)域時(shí)被消滅，類比戰(zhàn)爭(zhēng)交戰(zhàn)雙方。

如果沒(méi)有人阻止這個(gè)過(guò)程，那么兩塊半導(dǎo)體將會(huì)全部被消耗光。

但是，并不是這樣，打完之后雙方都形成了無(wú)人區(qū)，這個(gè)無(wú)人區(qū)之間有電場(chǎng)，載流子在其中有“力”阻止了它繼續(xù)消耗完的動(dòng)作。電場(chǎng)方向從右指向左，當(dāng)自由電子移動(dòng)到中間的時(shí)候會(huì)被電場(chǎng)拉回去，同理，空穴的移動(dòng)也會(huì)被拉回去。（正電荷移動(dòng)的方向就是電場(chǎng)的方向）

交戰(zhàn)完之后，中間會(huì)形成空間電荷區(qū)，這里是空穴和自由電子耗盡的“耗盡層”，起阻擋層的作用，這個(gè)空間電荷區(qū)就是“PN結(jié)”。

但是擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)并不會(huì)一點(diǎn)都沒(méi)有，會(huì)有能量較高的載流子越過(guò)勢(shì)壘，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)一直有，只不過(guò)比較小。這里的勢(shì)壘（電場(chǎng)經(jīng)過(guò)距離就會(huì)產(chǎn)生勢(shì)壘）是對(duì)跨越耗盡層需要消耗的電勢(shì)Uho的抽象，可以把它看作一個(gè)堤壩。

Q：既然有擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，那么擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)會(huì)不會(huì)水滴石穿？總有一天雙方載流子耗盡？

不會(huì)！還有漂移運(yùn)動(dòng)，二者動(dòng)態(tài)平衡。

3.漂移層

就和有魔法一樣，存在平衡，上面提出的問(wèn)題依然不會(huì)發(fā)生，對(duì)于少子來(lái)說(shuō)，耗盡層不是堤壩而是一個(gè)坑，會(huì)被拉向?qū)γ娴膮^(qū)域。少子的運(yùn)動(dòng)被命名為漂移運(yùn)動(dòng)。

多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與少子的漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。

4.對(duì)稱結(jié)，不對(duì)稱結(jié)

空間電荷區(qū)的寬度一樣，因?yàn)閮蛇厯诫s濃度一樣——對(duì)稱結(jié)，為什么一樣，摻雜濃度一樣；摻雜濃度高的區(qū)域?qū)?yīng)的空間電荷區(qū)就會(huì)窄，反之則比較寬——不對(duì)稱結(jié)。

現(xiàn)在由于有PN結(jié)，半導(dǎo)體看起來(lái)似乎又不導(dǎo)電了。但這就是我們之前學(xué)過(guò)的所有元器件都不具備的性質(zhì)，單向?qū)щ娦浴?/p>

二.PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

外電場(chǎng)和內(nèi)電場(chǎng)反向的時(shí)候會(huì)削弱內(nèi)電場(chǎng)，而一開(kāi)始增加外電場(chǎng)也不會(huì)有電流產(chǎn)生，這個(gè)范圍稱之為“死區(qū)”。

1.外加正向電壓

外加電壓每升高一點(diǎn)，堤壩的高度就降低一點(diǎn)，就和河南省的高考一本線一樣，你降低一點(diǎn)就有一堆人，越往下，降0.5分增加的人數(shù)都相當(dāng)多。

結(jié)果表現(xiàn)為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)恢復(fù)，電流迅速增大。

圖中的電阻是為了限制電流，如果不加限制，這個(gè)PN結(jié)肯定會(huì)被燒掉。加了一個(gè)電阻，這樣最大的電流也不會(huì)超過(guò)U/R.

PN結(jié)正向電壓就是從P到N。

2.外加反向電壓

加反向電壓的時(shí)候會(huì)內(nèi)外電場(chǎng)一致了，加厚了內(nèi)電場(chǎng)，電流沒(méi)有，這個(gè)狀態(tài)命名為截止。

但是并非一點(diǎn)電流都沒(méi)有，它限制了多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也加強(qiáng)了少子的漂移運(yùn)動(dòng)，由于是少子，所以電流少的可憐，微安級(jí)的電流，幾乎可以忽略，叫做反向飽和電流，但是這個(gè)電流對(duì)溫度特別敏感。

上圖過(guò)于理想化，應(yīng)該把微安級(jí)的反向電流也畫進(jìn)去的。

三.PN結(jié)的電流方程

Is是反向飽和電流，上文我們說(shuō)的微安級(jí)電流就是這里的Is，反向飽和電流；

UT是一個(gè)溫度當(dāng)量，與溫度相關(guān)，把溫度轉(zhuǎn)化成電壓的東西，室溫下是26mV(在后面計(jì)算三極管的Rbe的時(shí)候還會(huì)用到這個(gè)數(shù)值)；

U則是PN結(jié)上面加的電壓。

一般來(lái)說(shuō)，PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，Ge鍺管：0.2-0.3V；Si硅管是0.6-0.7V.

U通常是幾百mV，這個(gè)是上面提到的導(dǎo)通電壓的數(shù)據(jù)，PN結(jié)的電流方程中的-1基本上可以忽略，基本上就是一個(gè)指數(shù)的關(guān)系。

P3 PN結(jié)與二極管的特性

四.PN結(jié)的伏安特性

1.正向特性

有一個(gè)死區(qū)，有一個(gè)導(dǎo)通電壓。

2.反向特性

雖然導(dǎo)通電壓硅管要高于鍺管，但硅管的性能不一定比鍺高，就比如，從反向特性來(lái)看，鍺管的飽和電流Is就比硅管大的多。

3.反向擊穿

反向還有一個(gè)很特別的地方，反向電壓超過(guò)某一個(gè)值，電流嘩嘩的就上去了。

（1）雪崩擊穿，雪崩式的反應(yīng)都是一個(gè)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，外加電場(chǎng)加強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng)，且摻雜濃度較低的前提下，這時(shí)耗盡層的長(zhǎng)度就比較長(zhǎng)，起到了一個(gè)粒子加速器的作用，進(jìn)入耗盡層的自由電子被加速，且長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)，場(chǎng)強(qiáng)足夠強(qiáng)，當(dāng)加速能量足夠強(qiáng)的時(shí)候，撞擊價(jià)電子，創(chuàng)開(kāi)共價(jià)鍵，這個(gè)過(guò)程就發(fā)生在耗盡層，1個(gè)變兩個(gè)，兩個(gè)變4個(gè)，原來(lái)的自由電子帶上新的自由電子再次被加速，最終PN結(jié)被擊毀，但是一定要給我PN結(jié)足夠的寬度，因?yàn)閷挾炔粔?，?chǎng)強(qiáng)不夠，粒子的加速就不夠。

（2）齊納擊穿，上面那個(gè)發(fā)生在摻雜濃度很低的情況，齊納擊穿發(fā)生在摻雜濃度較高的情況。

摻雜濃度越高，PN結(jié)越薄，哪怕沒(méi)加多少電壓，但是PN結(jié)之間的場(chǎng)強(qiáng)很大，這個(gè)時(shí)候價(jià)電子直接被場(chǎng)強(qiáng)拉出來(lái)，力量足夠大能克服共價(jià)鍵的束縛，PN結(jié)被擊毀。

耗盡層厚度對(duì)內(nèi)電場(chǎng)的的大小有什么影響？Ed=U，耗盡層越薄，E越大，電場(chǎng)力越大。

注意這里PN結(jié)壞了，并不是因?yàn)楸环聪驌舸┝?，而是因?yàn)榉聪驌舸┮鹆薖N結(jié)溫度升高，怎么升高？PN結(jié)電壓乘以PN結(jié)電流就是PN結(jié)消耗的功率，電功率就是發(fā)熱去了，功率過(guò)大，消耗不了，啪，燒毀了，PN結(jié)的晶格結(jié)構(gòu)改變了，要么變導(dǎo)體了，要么燒壞了。

所以，反向擊穿不一定會(huì)導(dǎo)致PN結(jié)永久損毀，只要沒(méi)有發(fā)生過(guò)熱，你的溫度沒(méi)過(guò)高，就沒(méi)事，它可以收回來(lái)，一旦進(jìn)入熱擊穿狀態(tài)，死定了，也叫做二次擊穿，此時(shí)它自身的溫度就能夠讓共價(jià)鍵的電子不斷電離出來(lái)，電離越多熱量越高，形成正反饋，不可逆。

（3）這兩種擊穿方式與溫度的關(guān)系是？

雪崩擊穿和溫度之間的關(guān)系是：溫度越高，雪崩擊穿所需要的電壓越高。溫度越高，晶格運(yùn)動(dòng)越劇烈，被加速的粒子碰到價(jià)電子的概率增大，但是，溫度高，自由電子沒(méi)有經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)距離的加速，所以需要提高電壓。

齊納擊穿和溫度之間的關(guān)系是：溫度越高，齊納擊穿所需要的電壓越低。因?yàn)闇囟仍礁撸瑑r(jià)電子越容易拉出來(lái)。

Q：為什么摻雜的時(shí)候不摻雜6價(jià)元素，不摻雜7價(jià)元素？

A：摻雜半導(dǎo)體，比如說(shuō)N型半導(dǎo)體，用能帶理論解釋為什么更容易導(dǎo)電了是因?yàn)橐肓耸┲髂芗?jí)，該能級(jí)到導(dǎo)帶的禁帶寬度很小，施主能級(jí)上的電子很容易被激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶上，提高導(dǎo)電性，而五價(jià)雜質(zhì)恰好滿足這一要求。但是六價(jià)雜質(zhì)則不行，因?yàn)閾诫s后，施主能級(jí)離價(jià)帶非常近，離導(dǎo)帶距離較遠(yuǎn)，不容易形成價(jià)帶不滿導(dǎo)帶不空的情況，不適合用來(lái)?yè)诫s。

（4）利用這兩種擊穿，我們就可以控制反向擊穿電壓，怎么控制？

通過(guò)控制摻雜濃度就可以控制反向擊穿電壓，摻雜濃度決定了是“雪崩擊穿”還是“齊納擊穿”。

tips：反向擊穿電壓那一段，電流變化很大，但是電壓變化很小，和電壓源十分相似，這個(gè)特性可以做成穩(wěn)壓二級(jí)管，而且我們也可以利用摻雜濃度的不同來(lái)制作電壓值不同的穩(wěn)壓二極管。

五.PN結(jié)的電容效應(yīng)

耗盡層和電容很像，但是不能只是看起來(lái)像，還要驗(yàn)證它像。

電容反應(yīng)什么？電容的物理意義是什么？

它反應(yīng)的是：電量和電壓/電勢(shì)之間的關(guān)系。

電容引入的是：相同的電壓變化范圍內(nèi)，電容不一樣我能儲(chǔ)存的電荷變化量不一樣。具有兩端電壓發(fā)生變化，儲(chǔ)存的電荷量也發(fā)生變化的特性，就是電容。

1.勢(shì)壘電容

這個(gè)電容是發(fā)生在勢(shì)壘里面的，叫做勢(shì)壘電容。

勢(shì)壘電容不是一個(gè)線性的電容，ΔQ/ΔU不是一個(gè)常數(shù)，但他確實(shí)在變，勢(shì)壘之間的電荷發(fā)生了變化，可以做成可變電容。

這里加的是反向電壓，正方向是反向電壓，在加厚耗盡層?？簇?fù)半軸。表示的是正向電壓，一開(kāi)始也是有一點(diǎn)點(diǎn)電容的，但是當(dāng)完全正向?qū)ǖ臅r(shí)候是沒(méi)有電容的。反向電壓越大電容越大，正向?qū)ǖ臅r(shí)候電容越來(lái)越小。

2.擴(kuò)撒電容（當(dāng)PN結(jié)正向?qū)ǖ臅r(shí)候）

非平衡少子和電壓相關(guān)，電壓越高，場(chǎng)強(qiáng)越大，我驅(qū)動(dòng)的電子和空穴就更多。

耗盡層依然存在但是由于外加電場(chǎng)的作用它不起作用了，P區(qū)的電子N區(qū)的電子，可以通過(guò)耗盡層了。非平衡少子位于耗盡層交界面，就是耗盡層和P區(qū)，N區(qū)的交界面，為什么這么看，我不知道，你就說(shuō)它符不符合電容的條件吧，肯定符合，這就完了，這是擴(kuò)散電容——非平衡少子和電壓之間的關(guān)系。

非平衡少子（擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的多子到對(duì)方陣營(yíng)被稱之為非平衡少子，因?yàn)檫@個(gè)在我這邊確實(shí)是少子）的儲(chǔ)電量發(fā)生變化， 電壓只要能引起兩方電荷的變化就可以等效為電容，這個(gè)電容就是擴(kuò)散電容，是由非平衡少子和電壓之間的關(guān)系構(gòu)成的，會(huì)發(fā)現(xiàn)，外加電壓越高，加的是正向電壓，非平衡少子濃度就越高，電荷量發(fā)生變化。

①②③指的是電壓，他這個(gè)電壓從最下面到最上面是逐漸升高的②>③>①，電壓越大（np指的是少子電子濃度），濃度越大，它電荷量就越大。

1.2半導(dǎo)體二極管

1.2.1常見(jiàn)結(jié)構(gòu)

四號(hào)（有螺絲）針對(duì)通過(guò)大電流的二極管，為了防止交流電流通過(guò)形成的磁場(chǎng)之間產(chǎn)生的電應(yīng)力產(chǎn)生松動(dòng)，還得定時(shí)檢修。

（c）就是平面二極管，和后面的集成很像了。同樣一塊基材，我可以孵出各種各樣的東西，可以造出二極管，可以造出三極管。一塊基片我可以造很多器件，封裝的大小一樣，但是集成的器件數(shù)量更多，采用擴(kuò)散工藝來(lái)造。

（d）二極管的符號(hào)，電流只能從左往右移動(dòng)，從右往左就是一面墻，單向?qū)щ娦浴?/p>

1.2.2伏安特性

和PN結(jié)的伏安特性幾乎是一樣的，PN結(jié)和二極管區(qū)別在于：

PN結(jié)我們只研究電荷區(qū)，但是二極管有P區(qū)有N區(qū)，兩個(gè)區(qū)都帶電阻，雖然這兩個(gè)電阻都比較小。這個(gè)電阻叫體電阻，相同的電壓下，電流會(huì)比PN結(jié)小 。

二極管還封裝有外殼，加反向電壓的時(shí)候，不僅PN結(jié)上面有漂移電流，殼上面會(huì)產(chǎn)生泄露電流，沿著物體的表面，也很小。

PN結(jié)的伏安特性和二極管的伏安特性做一個(gè)比較：

①體電阻的存在導(dǎo)致相同電壓下，二極管的電流略小于PN結(jié)的電流

②由于封裝外殼的存在，二極管的反向電流Is比PN結(jié)大一點(diǎn)。

二極管的曲線左邊向下一點(diǎn)，右邊向右一點(diǎn)。

二.溫度的影響

1.溫度升高對(duì)于曲線的影響：正向特性左移，反向特性下移。?

正向曲線左移：溫度高的電流比溫度低的電流大，溫度升高①熱運(yùn)動(dòng)加劇，載流子濃度上升；②本征激發(fā)加劇，載流子變多。于是電流增大，相同電流的需要的電壓更小，左移；

反向向下移因?yàn)槭巧僮拥挠绊懱貏e明顯，反向飽和電流增大；

2.溫度升高定量的影響：室溫每上升1℃，正向壓降下降2.25mV；每上升10℃，反向飽和電流增加1倍。

三.伏安特性的應(yīng)用

1.整流

利用二極管的單向?qū)щ娦?，我們有史以?lái)第一次可以規(guī)定電流的方向，只有正向電流的可以過(guò)去，反過(guò)來(lái)不行，利用這個(gè)我們可以“整流”，把交流電變成直流電。

2.穩(wěn)壓和前置電位的作用

Uon之上電壓變化很小，Si硅管工作電壓是0.6-0.8V，但是它把所有的電流都控制進(jìn)來(lái)了，我們?nèi)绻?.7V的話，它的誤差上下不會(huì)超過(guò)0.1。

幾乎可以認(rèn)為正向?qū)ǖ臅r(shí)候，二極管兩端的電壓是不變的，所以正向它也有一個(gè)穩(wěn)壓和前置電位的作用。

3.用于制作很便宜的溫度傳感器

反向的飽和電流也很有用，可以用這個(gè)制作很便宜的溫度傳感器，用于制作以二極管為溫度傳感器的體溫計(jì)。

因?yàn)槊可仙?0℃，反向飽和電流增加1倍；

4.穩(wěn)壓二極管

反向擊穿那塊能做穩(wěn)壓二極管，正向似乎也有這個(gè)特性，但我們只用反向做穩(wěn)壓二極管，因?yàn)檎蚴撬赖?，就?.7V，而通過(guò)PN結(jié)調(diào)節(jié)，反向電壓可以變化很大。

摻雜濃度可以決定是雪崩擊穿還是齊納擊穿，雪崩擊穿所需要的電壓更大，因?yàn)樗枰獔?chǎng)強(qiáng)足夠強(qiáng)，長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)，用反向特性2V到11V穩(wěn)壓管我都可以做。

P4 二極管的直流等效電路

1.2.3二極管的主要參數(shù)

你要使用二極管你首先得知道二極管的主要參數(shù)是什么？而參數(shù)也反應(yīng)了我們?cè)谑褂枚O管的時(shí)候想要關(guān)心的特性，我們用的時(shí)候需要注意參數(shù)，需要挑選參數(shù)：

一.最大整流電流IF

二極管長(zhǎng)期工作時(shí)所能夠通過(guò)的正向平均電流的最大值，代表著二極管能夠通過(guò)的功率電流值，二極管所能承受的電流就這么大，注意不要超了不然會(huì)壞。

二.最高反向工作電壓UR

反向電壓有擊穿電壓，是一個(gè)安全標(biāo)識(shí)，這個(gè)值是安全的，我們采用反向擊穿電壓的一半作為UR的數(shù)值。

三.IR反向電流

和反向飽和電流Is一個(gè)意思，一般是幾微安到幾十微安，Is越小，反向截止的特性就越好，單向?qū)щ娦栽胶谩?/p>

四.最高工作頻率fM，或者上限頻率

當(dāng)二極管頻率不斷上升的時(shí)候，注意PN結(jié)中有結(jié)電容：勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容這兩種，這兩個(gè)電容都很小，pF級(jí)別的，頻率小，容抗很大，電容相當(dāng)于斷路，反向依舊截止；但是當(dāng)頻率不斷上升，容抗減小到很小的時(shí)候，電容相當(dāng)于導(dǎo)通了，可以視為導(dǎo)通的容抗了，這個(gè)時(shí)候電流不通過(guò)PN結(jié)這個(gè)方式，而是在等效的結(jié)電容上來(lái)回流通，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?。這個(gè)參數(shù)對(duì)與高頻電路環(huán)境有用，很有用。

1.2.4二極管的等效電路

二極管是一個(gè)電阻，非線性電阻，我們可以直接用圖解法來(lái)解決，畫出外電路的負(fù)載線與二極管伏安特征曲線的交點(diǎn)，這個(gè)就是工作點(diǎn)，但是這個(gè)方法比較麻煩。

所以我們選擇采用等效電路的辦法來(lái)解決非線性電阻，即我們用其他線性元件表述出來(lái)該非線性元件，這叫做等效電路，十分便利，與精確的圖計(jì)算的值是近似相等的。

一.等效電路

等效電路分兩個(gè)檔次：在一定條件下外特性等效，輸出的電壓電流關(guān)系近似于等效，有使用條件的，和方程有關(guān)，看曲線長(zhǎng)這樣，用近似的線性電路來(lái)替代；

第二個(gè)檔次，更高的，是根據(jù)物理原理做出來(lái)的，根據(jù)二極管的物理原理，用其他線性元件來(lái)替代，每一部分用其他線性元件一步一步等效出來(lái)做出來(lái)的，是他的物理等效模型。這個(gè)適用性更大。我們講的是外特性等效，是第一檔那種。

二.伏安特性折線化

（a）看下面那個(gè)元件圖，這是一個(gè)理想二極管，只要加正向電壓立刻導(dǎo)通，沒(méi)有死區(qū)，沒(méi)有正向?qū)妷骸Ｋ臀覀兩弦还?jié)課講的二極管的區(qū)別在于，它中間沒(méi)有黑線，代表理想二極管?？吹竭@個(gè)二極管的功率什么的統(tǒng)統(tǒng)都不用考慮了。

（b）第一個(gè)圖舍棄的有點(diǎn)多，在這里，我把零點(diǎn)幾的壓降加上，把開(kāi)通電壓補(bǔ)上。這個(gè)模型我們用的是最多的。在這里伏安特性曲線被我們畫成了直線，表示電阻為0.

tips：注意二極管兩端的電壓并不是不變的，我們只是近似的認(rèn)為它不變，要知道通過(guò)二極管的電流為什么會(huì)變化，是因?yàn)槎O管兩端的電壓變了。我們可以忽略這一點(diǎn)點(diǎn)的變化，但是要知道這個(gè)變化是存在的。

（c）在b圖的基礎(chǔ)上給PN結(jié)加了一個(gè)電阻。

以上，我們用幾個(gè)元器件組合在一起描述出來(lái)二極管的單向?qū)щ娦?，?dāng)然這些都是在直流電路里做的的分析。

例子一：

一旦正向?qū)ǎ敲碪0的值就是U1+Uoh；一旦截止，電路中沒(méi)電流，那么測(cè)得就是Us.

所以現(xiàn)在的問(wèn)題是：如何判斷二極管的導(dǎo)通和截止.

我們通過(guò)假設(shè)來(lái)做，假設(shè)二極管截止，那二極管兩端的電壓怎么算？

Us-U1≤Uoh→Us≤Uoh+U1，不用考慮電阻分壓的影響，我們從結(jié)果入手，直接就是截止?fàn)顟B(tài)根據(jù)截止條件列一個(gè)方程。（數(shù)學(xué)式子Us-U1≤Uon，就是陽(yáng)極和陰極的電壓差。）

反之，如果U>Uoh+U1的時(shí)候，那二極管就導(dǎo)通了。

這是一個(gè)限幅電路，這里用了二極管兩個(gè)特性：一個(gè)是單向?qū)щ娦?；一個(gè)是一旦導(dǎo)通，它兩端 的電壓幾乎不變來(lái)限制幅值。這種限幅電路在以后的保護(hù)電路里面會(huì)經(jīng)常使用，當(dāng)我們電路的輸入不能超過(guò)某一個(gè)值的時(shí)候就可以用限幅電路。

例子二：

方便起見(jiàn)我們換成理想二極管來(lái)分析：

畫出來(lái)的圖像，Us大于0的時(shí)候，畫出來(lái)U0=Us，小于0的時(shí)候等于0，它消除了反向的波形，這個(gè)過(guò)程叫做整流。

這個(gè)直流電壓源的作用，是為了能讓二極管在導(dǎo)通之后的區(qū)域工作。

現(xiàn)在我們要解決的問(wèn)題是在有交流信號(hào)源的情況下，通過(guò)二極管的電流如何算？

P5二極管的微變等效和穩(wěn)壓二極管

書(shū)接上回，我們當(dāng)有交流電壓參與時(shí)，我們遇到的問(wèn)題是，根據(jù)二極管的伏安特性我們可以知道，在我加交流電壓這一區(qū)域內(nèi)，我的二極管電阻是在變化的，不像直流電源就一個(gè)電壓，對(duì)應(yīng)一個(gè)電阻，我電阻時(shí)時(shí)刻刻都在變化，這可咋整？

直交流混合作用，電流有一個(gè)區(qū)間，電壓也有一個(gè)區(qū)間，將兩個(gè)峰峰值相除得到的斜率是一個(gè)近似的電阻，而這個(gè)斜率就是只有直流電壓源作用下的二極管兩端電壓值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的斜率。

我們將二極按照理想二極管來(lái)計(jì)算的時(shí)候是不用考慮它的電阻的，只用在意它的整流作用就行，但是認(rèn)真起來(lái)，準(zhǔn)確起來(lái)就應(yīng)該把電阻算上，變化的電阻沒(méi)法參與計(jì)算，于是我們?nèi)×艘粋€(gè)近似的值，就是直流電壓源對(duì)應(yīng)的伏安特性上的那個(gè)值，這樣二極管變成一個(gè)線性二極管，可以利用歐姆定律進(jìn)行計(jì)算。

rd是我們動(dòng)態(tài)等效的電阻，和靜態(tài)工作電流還有溫度相關(guān)有關(guān)。

這一步的計(jì)算在后面計(jì)算三極管的rbe的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)，那時(shí)候你就會(huì)明白為什么天降一個(gè)式子讓你計(jì)算rbe，原來(lái)這個(gè)式子在這里，計(jì)算的就是動(dòng)態(tài)電阻。

三.二極管的微變等效

1. 分析二極管的直流，求靜態(tài)工作電流ID.
   

2. 計(jì)算動(dòng)態(tài)電阻rd.

3. 將靜態(tài)工作點(diǎn)的直流電流ID+id得到電路的輸出電流。

tips：id-小寫電流加小寫下角標(biāo)表示純交流，iD-小寫電流加大寫下角標(biāo)表示直交流都有.

以上，我們把二極管的正向特性該用的都用了，包括把交流加進(jìn)去，小交流加進(jìn)去，下面我們開(kāi)始研究二極管的反向特性的使用。

1.2.5穩(wěn)壓二極管

一.特點(diǎn)：

可以工作在反向擊穿下?tīng)顟B(tài)下，當(dāng)他反向擊穿的狀態(tài)下，在很大的一個(gè)電流變化范圍內(nèi)，它的輸出電壓變化非常非常小，或者近似于不變，因此它能夠起到一個(gè)穩(wěn)定電壓的功效。

只要不出現(xiàn)熱擊穿，二極管就沒(méi)問(wèn)題，為了放置熱擊穿，穩(wěn)壓二極管的封裝就不一樣，散熱比較好。我就當(dāng)成一個(gè)自帶風(fēng)扇的二極管就行。

二.穩(wěn)壓二極管的伏安特性

和二極管的伏安特性沒(méi)有什么差別，在它的符號(hào)上面我們一般會(huì)畫一個(gè)45°的撇，表示可以反向擊穿。

雙向穩(wěn)壓二極管，關(guān)于這倆個(gè)穩(wěn)壓二極管，兩種情況：1.截止沒(méi)有電流通過(guò)；2.一個(gè)導(dǎo)通一個(gè)反向擊穿。

三.主要參數(shù)

Uz：穩(wěn)定電壓，穩(wěn)定工作時(shí)保持的電壓。

α：溫度系數(shù)：代表溫度每變化1°，對(duì)Uz產(chǎn)生的影響。

半導(dǎo)體材料都有受溫度影響的特性，那么對(duì)于不同的管子它的α是正還是負(fù)？一般而言，可以根據(jù)穩(wěn)壓值判斷這個(gè)管子是雪崩擊穿還是齊納擊穿，比如：7V往上雪崩多，4V往下齊納擊穿多。這兩個(gè)管子的穩(wěn)壓值受溫度變化不一樣，雪崩擊穿是溫度越高，穩(wěn)壓值越大，α為正；齊納擊穿是溫度越高穩(wěn)壓值越低，α為負(fù)；

（笑死，看到一條彈幕“因?yàn)闇囟壬呔蜎](méi)有雪了，雪崩就不發(fā)生了”）

Iz：臨界狀態(tài)快要反向擊穿的電流值。穩(wěn)壓二極管工作時(shí)的電流一定要大于Iz這個(gè)臨界區(qū)域，為什么？因?yàn)樵贗z這條線以上的這個(gè)區(qū)域，電流變化很大，我電壓變化也很大，這個(gè)不是我們想要的。

四.穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用

條件：Uz=6V，R=0.2K,RL=0.8K,計(jì)算IDZ?

1.先判斷是不是截止，先按截止算，看并聯(lián)電路分得的電壓有沒(méi)有達(dá)到截止電壓~達(dá)到就是反向擊穿，按截止電壓算~但是你發(fā)現(xiàn)嘿，8V，擊穿了，應(yīng)該按6V算。

如果RL小了，前面的電阻R很大，分走了電壓，讓RL上的電壓很小，達(dá)不到6V的要求，那么穩(wěn)壓二極管就不能起到穩(wěn)壓的作用，截止的話，那IDZ為0.

2.只能是反向擊穿，那IDZ=IR-IL，后兩個(gè)數(shù)值都可以算，得出結(jié)果就行。

這樣接，穩(wěn)壓二極管會(huì)爆；或者穩(wěn)壓管堅(jiān)強(qiáng)，電源爆了。

所以穩(wěn)壓二極管和二極管都必須有限流電阻R!

非常精彩的關(guān)于穩(wěn)壓二極管論述:

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是，當(dāng)電源電壓增大的時(shí)候，穩(wěn)壓二極管通過(guò)改變自身電阻，令自身的電阻變小來(lái)減小分壓。

過(guò)程是這樣的：隨著電源電壓的增大，穩(wěn)壓二極管分壓會(huì)增大，根據(jù)伏安特性，反向擊穿的電壓增大一點(diǎn)，電流就會(huì)增大很多，于是電路電流增大，電阻分壓增大，穩(wěn)壓二極管分壓減小。

以上就是二極管方面的課程筆記，OK，二極管方面徹底結(jié)束了。