半导体二极管及其特性
半导体二极管按其结构和制造工艺的不同,可以分为点接触型和面接触型两种。
点接触二极管是在P型硅晶晶体或N型锗晶体的表面上,安装上一根用钨或金丝做成的触针,与晶体表面接触而成,然后加以电流处理,使触针接触处形成一层异型的晶体。很据所用金属丝的不同,分别称之为钨键二极管和金键二极管。国产2APl一7和2APLL—17型半导体二极管即属此类。但前者触针是钨丝,后者是金丝。
面接触型二极管多数系用合金法制成。在N型锗晶体的表面上安放上一块铟,然后在高温下使一部分锗熔化于铟内。接着将温度降低,使熔化于姻内的锗又沉淀而出,形成P型晶体。此P型晶体与末熔化的N型晶体组成P—N结。
点接触型半导体二极管具有较小的接触面积,因而触针与阻挡层间的电容饺小(约1微微法);而面接触型二极管的极间电容较大,约为15一20微微池。因此,前者适合于在频率较高的场合工作,而后者只适宜于频率低于50千赫以下的地方工作;另外前者允许通过的电流小,在无线电设备中宜作检波用,后者可通过较大之电流,多用于整流。
常用的半导体二极管其特性指标参数意义如下
1.工作频率范围f(MHz):指由于P—N结电容的影响,二极管所能应用的频率范围。
2.最大反向电压Vmax(V):指二极管两端允许的反向电压,一般比击穿电压小。反向电压超过允许值时,在环境影响下,二极管有被击穿的危险。
3.击穿电压VB(V):当二极管逐渐加上一定的反向电压时,反向电流突然增加,这时的反向电压叫反向击穿电压。这时二极管失去整流性能。
4.整流电流I(mA)I指二极管在正常使用时的整流电流平均值。
晶体三极管及其工作原理
晶体三极管系由俩个P—N结组合而成。根据组合方式的不同,有PNP型及NPN型两种。它们的工作原理是完全相同的。
晶体三极管的制造方法有生长法、合金法和扩散法等数种。出于生长法工艺复杂,质量控制困难,目前已被淘汰。合金法工艺简单,价格低廉,目前多采用此法生产。国产3AXl—5型 晶体管 即采用合金法制成。合金法制成的晶体管的缺点是结的厚度不易精确控制,因而工作频率不高。
扩散法的优点是P—N结的厚度可以精确控制,能获得很薄的扩散层,因而工作频率可以大大提高。国产3AGll一14即属此型,适易在高频下工作。
晶体三极管共有三个不同的导电区域,例如两个P型区夹着一个N型区(P—N—P),或两个N型区夹着一个P型区N一P—N),就做成了晶体三极管的基本部分——管芯。在每两个导电区之间都形成一个P—N结,所以无论是哪一种晶体三极管,都含有两个P—N结。按照它们不同的作用,分别叫做发射结和集电结。两个结把一块完整的晶体分成三个区。如果两边是空穴导电的P型区,而中间是电子导电的N型区,我们就称它为P—N—P型晶体三极管,反之,如果两边是N型区,中间是P型区,就叫N—P—N型晶体三极管。晶体三极管的三个区域,根据作用的不同,分别叫做发射区、基区和集电区,它们是三极管的三个电极,分别叫做发射极、基极和集电极。为方便起见,常以拉丁字母e、b、c表示。
晶体三极管的工作原理基本上可以用它的放大作用来解释。因为,放大原理是晶体管一切工作的基础。
我们知道,在P一N结两端不加电压,电子和空穴的扩散受P—N结势垒电压的阻止,无法继续进行。还知道:加正向电压可使P—N结阻挡层势垒电压降低,扩散就能够继续进行;如果加反向电压,将增高势垒电压,扩散就停止。
现在假定:在晶体三极管的发射结加正向电压(P区接电池正极,N区接负极),集电结加反向电压(P区接电池负极,N区接正极)。这时,发射结势垒降低,扩散能够进行,于是基区的电子跑向左边的发射区,发射区的空八跑向基区。如果用Ib代表从发射结注入基区的空穴电流,用IC代表从发射结注入发射区的电子电流,那么,从发射结流出的总电流Ie等于两者之和。
在实际晶体管中,为了适应需要,人们设法使基区少掺些杂质,所以它的电子远比发射区的空穴少,因此电子电流远小于空穴电流,以至于Ib可以忽略不计,这时Ie=Ic。
这样一来,可以明显地看出,发射极的作用就是向基区发射空穴,就好象电子管的阴极是专门发射电子一样。
大量的空穴到达基区以后,由于基区做得很簿,空穴很容易渡越基区跑到集电结的边缘。集电结上加有几伏甚至几十伙的反向电压,这个电压对空穴来说是能帮助空穴进入集电区的。也就是况,带正电的空穴一赶到集电结的左边,就受到集电结右边P区的负电压作用,被吸引过去,然后与外电路的电池送来的电子复合,形成集电极电流Ic。