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第1章半导体器件基础教学目的：了解半导体基础知识教学重点：PN结教学难点：PN结单向导电性教学容：1.1 半导体基础知识教学方法：理论讲解与举例相结合，讲例题时边讲边练（学生先作，老师后讲）。
教学进度：本容为2学时参考资料：模拟电子技术基础教学容1.1半导体及其特性一、半导体特点半导体特点：1、受光、热激发，导电性能↑↑2、掺杂质导电性能↑↑二、本征半导体1.概念：纯净的、结构完整的半导体，叫本征半导体。
它在物理结构上为共价键、呈单晶体形态。
在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导体不导电。
2.半导体的本征激发与复合现象:当导体处于热力学温度0 K时，导体中没有自由电子。
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。
这一现象称为本征激发（也称热激发）。
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。
游离的部分自由电子也可能回到空穴中去，称为复合。
在一定温度下本征激发和复合会达到动态平衡，此时，载流子浓度一定，且自由电子数和空穴数相等。
三、杂质半导体掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。
杂质半导体是半导体器件的基本材料。
在本征半导体中掺入五价元素（如磷），就形成N型（电子型）半导体；掺入三价元素（如硼、镓、铟等）就形成P型（空穴型）半导体。
杂质半导体的导电性能与其掺杂浓度和温度有关，掺杂浓度越大、温度越高，其导电能力越强。
1. P型半导体（空穴半导体）多数载流子是空穴形成：在本征半导体中掺三价杂质2.N型半导体（电子型半导体）多数载流子是电子形成：在本征半导体中掺五价杂质1.2 PN结的形成及特性一、 PN结的形成1、半导体中的载流子有两种有序运动：载流子在浓度差作用下的扩散运动和电场作用下的漂移运动。
同一块半导体单晶上形成P型和N型半导体区域，在这两个区域的交界处，当多子扩散与少子漂移达到动态平衡时，空间电荷区（亦称为耗尽层或势垒区）的宽度基本上稳定下来，PN结就形成了。
齐纳二极管(稳压二极管)工作原理及主要参数齐纳二极管也叫稳压二极管.一般二极管处于逆向偏压时，若电压超过PIV(逆向峰值电压)值时二极管将受到破坏，这是因为一般二极管在两端的电位差既高之下又要通过大量的电流，此时所产生的功率所衍生的热量足以使二极管烧毁。
齐纳二极管就是专门被设计在崩溃区操作，是一个具有良好的功率散逸装置，可以当做电压参考或定电压组件。
若利用齐纳二极管作为电压调节器，将使附载电压保持在Vz附近且几乎唯一定值，不受附载电流或电源上电压变动影响。
一般二极管之崩溃电压，在制作时可以随意加以控制，所以一般齐纳二极管之崩电压(Vz)从数伏特至上百伏特都有。
一般齐纳二极管在特性表或电路上除了标住Vz外，均会注明Pz也就是齐纳二极管所能承受之做大功率，也可由Pz=Vz*Iz 换算出奇纳二极管可通过最大电流Iz。
dz3w上有个在线计算器,电路设计时可以用来计算稳压二极管的相关参数.齐纳二极管工作原理齐纳二极管主要工作于逆向偏压区，在二极管工作于逆向偏压区时，当电压未达崩溃电压以前，二极管上并不会有电流产生，但当逆向电压达到崩溃电压时，每一微小电压的增加就会产生相当大的电流，此时二极管两端的电压就会保持于一个变化量相当微小的电压值(几乎等于崩溃电压)，下图为齐纳二极管之电压电流曲线，可由此应证上述说明。
齐纳二极管(又叫稳压二极管)它的电路符号是:此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件.在这临界击穿点上,反向电阻降低到一个很少的数值,在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定,稳压二极管是根据击穿电压来分档的,因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用.其伏安特性,稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更多的稳定电压。
在通常情况下，反向偏置的PN结中只有一个很小的电流。
这个漏电流一直保持一个常数，直到反向电压超过某个特定的值，超过这个值之后PN结突然开始有大电流导通（图1.15）。
稳压二极管伏安特性曲线的反向区、符号和典型应用电路稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊硅二极管。
稳压二极管的伏安特性曲线与硅二极管的伏安特性曲线完全一样，稳压二极管伏安特性曲线的反向区、符号和典型应用电路如图1所示。
(a) 符号 (b) 伏安特性 (c) 应用电路图 1 稳压二极管的伏安特性从稳压二极管的伏安特性曲线上可以确定稳压二极管的参数。
(1)稳定电压VZ ——在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。
(2)动态电阻rZ——其概念与一般二极管的动态电阻相同，只不过稳压二极管的动态电阻是从它的反向特性上求取的。
RZ愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。
rz ＝DVZ /DIZ(3)最大耗散功率PZM ——稳压管的最大功率损耗取决于PN结的面积和散热等条件。
反向工作时，PN结的功率损耗为 PZ＝ VZIZ，由PZM和VZ可以决定IZmax。
(4)最大稳定工作电流IZmax和最小稳定工作电流IZmin——稳压管的最大稳定工作电流取决于最大耗散功率，即PZmax＝VZIZmax 。
而Izmin对应VZmin。
若IZ＜IZmin，则不能稳压。
(5)稳定电压温度系数——温度的变化将使VZ改变，在稳压管中，当êVZê＞7V时，VZ具有正温度系数，反向击穿是雪崩击穿。
当êVZê＜4V时，VZ具有负温度系数，反向击穿是齐纳击穿。
当4V＜êVZê ＜7V时，稳压管可以获得接近零的温度系数。
这样的稳压二极管可以作为标准稳压管使用。
稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻。
电阻的作用一是起限流作用，以保护稳压管；其次是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。
1．反向饱和漏电流IR指在二极管两端加入反向电压时，流过二极管的电流，该电流与半导体材料和温度有关。
在常温下，硅管的IR为纳安（10-9A）级，锗管的IR为微安（10-6A）级。
2．额定整流电流IF指二极管长期运行时，根据允许温升折算出来的平均电流值。
目前大功率整流二极管的IF值可达1000A。
3.最大平均整流电流IO在半波整流电路中，流过负载电阻的平均整流电流的最大值。
这是设计时非常重要的值。
4.最大浪涌电流IFSM允许流过的过量的正向电流。
它不是正常电流，而是瞬间电流，这个值相当大。
5．最大反向峰值电压VRM即使没有反向电流，只要不断地提高反向电压，迟早会使二极管损坏。
这种能加上的反向电压，不是瞬时电压，而是反复加上的正反向电压。
因给整流器加的是交流电压，它的最大值是规定的重要因子。
最大反向峰值电压VRM指为避免击穿所能加的最大反向电压。
目前最高的VRM值可达几千伏。
6.最大直流反向电压VR上述最大反向峰值电压是反复加上的峰值电压，VR是连续加直流电压时的值。
用于直流电路，最大直流反向电压对于确定允许值和上限值是很重要的.7．最高工作频率fM由于PN结的结电容存在，当工作频率超过某一值时，它的单向导电性将变差。
点接触式二极管的fM值较高，在100MHz以上；整流二极管的fM较低，一般不高于几千赫。
8．反向恢复时间Trr当工作电压从正向电压变成反向电压时，二极管工作的理想情况是电流能瞬时截止。
实际上，一般要延迟一点点时间。
决定电流截止延时的量，就是反向恢复时间。
虽然它直接影响二极管的开关速度，但不一定说这个值小就好。
也即当二极管由导通突然反向时，反向电流由很大衰减到接近IR时所需要的时间。
大功率开关管工作在高频开关状态时，此项指标至为重要。
9.最大功率P二极管中有电流流过，就会吸热，而使自身温度升高。
最大功率P为功率的最大值。
具体讲就是加在二极管两端的电压乘以流过的电流。
这个极限参数对稳压二极管，可变电阻二极管显得特别重要。
第一部分半导体器件一、半导体物理基础知识识记：1.半导体的导电特性；2.本征半导体的特性；3.杂质半导体的特性；4.PN结的特性。
半导体----导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。
半导体的导电特性----光敏、热敏和掺杂特性。
半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化；往纯净的半导体中掺入某些特定的杂质元素时，会使它的导电能力具有可控性；这些特殊的性质决定了半导体可以制成各种器件。
本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。
本征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。
两种载流子 ----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。
注意，这里是用空穴移动产生的电流来代表价电子移动产生的电流。
杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。
体现的是半导体的掺杂特性。
P型半导体: 在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。
N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）。
杂质半导体的特性：*载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。
*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。
*转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。
PN结----是构成半导体二极管和其他半导体器件的基础，它是由P 型半导体和N 型半导体，在不同载流子浓度差异作用下，在交界面处形成的特殊区域。
PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。
当PN 结外加正向电压（正向偏置）时，耗尽区变窄，有较大电流流过；而当外加反向电压（反向偏置）时，耗尽区变宽，没有电流流过或电流极小，这是二极管最重要的特性。
PN 结的伏安特性----⎪⎭⎫ ⎝⎛-=1T U u S e I i 式中：I s 为反向饱和电流；U T 为温度电压当量，当T ＝300K 时，T U ≈26mV注意，该模型不包括 PN 结反向击穿时的电流电压关系。
稳压二极管与TVS的主要参数
稳压二极管(Zener Diod 齐纳二极管)
A原理:它工作在电压反向击穿状态,当反向电压达到并超过稳定电压时,反向电流突然增大,而二极管两端电压恒定
B分类
从稳压高低分:低压稳压二极管(200V)
从材料分:N型;P型
C.主要参数
①稳定电压VZ:在规定的稳压管,反向工作电流IZ下,所对应的反向工作电压。
②稳定电流IE
③动态电阻rZ ；
④最大耗散功率PZM
⑤最大稳定工作电流IZmax 和最小稳定工作电流IZmin
⑥温度系数at,温度越高,稳压误差越大
D.用途
①对漏极和源极进行钳位保护
硅稳压二极管稳压电路
它是利用稳压二极管的反向击穿特性稳压的,由于反向特性陡直,较大的电流变化，只会引起较小的电压变化。
瞬态抑制二极管简称TVS (Transient V oltage Suppressor)
1.特点:
在规定的反向应用条件下,当承受一个高能量的瞬时过压脉冲时,其工作阻抗能立即降至很低的导通值,允许大电流通过,并将电压箝制到预定水平,从而有效地保护电子线路中的精密。
