半導(dǎo)體制程—分立器件

??????? 二極管的種類(lèi)及其用法

　　二極管是一種具有1個(gè)PN接合的2個(gè)端子的器件。具有按照外加電壓的方向，使電流流動(dòng)或不流動(dòng)的性質(zhì)。

　　二極管的基本特性

　　利用PN接合的少數(shù)載子的注入和擴(kuò)散現(xiàn)象，只能一個(gè)方向(正向)上流通電流。如果在PN接合二極管的N型半導(dǎo)體加上負(fù)壓、在P型半導(dǎo)體加上正電壓，就可使電流流通。我們將該電流的流動(dòng)方向叫做正向。如果外加正、負(fù)壓與上述反方向的電壓，則幾乎不會(huì)流通電流。我們將該方向叫做反向。如果提高PN接合二極管的反向電壓，則電流在某個(gè)電壓值會(huì)急劇增加。我們將該電流叫做擊穿電流。此時(shí)的電壓值對(duì)電流而言基本上為定值。

　　二極管的特性曲線(xiàn)和圖形記號(hào)、結(jié)構(gòu)

　　下圖表示二極管的特性曲線(xiàn)和圖形記號(hào)、結(jié)構(gòu)圖。

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　　二極管的特性曲線(xiàn)

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　　二極管的圖形記號(hào)、結(jié)構(gòu)

　　二極管的種類(lèi)和應(yīng)用

　　1)一般整流二極管

　　二極管在一般的應(yīng)用上，有利用電流只在一個(gè)方向上流通的功能的交流電壓主的整流電路。

　　2)齊納二極管(Zener Diode)

　　利用PN接合二極管的反向擊穿電壓的即為齊納二極管(恒定電壓二極管)。由于該電壓對(duì)于電流來(lái)說(shuō)基本上為定值，因此用于恒定電壓調(diào)節(jié)器的基準(zhǔn)電壓源或浪涌電壓(異常電壓)吸收等用途。

　　3)其它二極管

　　.進(jìn)一步提高一般二極管的開(kāi)關(guān)特性的高速恢復(fù)二極管(FRD);

　　. 接合金屬和半導(dǎo)體來(lái)替代PN接合的肖特基勢(shì)壘二極管(Schottky barrier diode);

　　. 變?nèi)荻O管、混合二極管、夾在真性半導(dǎo)體的I層中的PIN二極管等高頻用二極管。

　　二極管的封裝

　　1)單體

　　在一個(gè)封裝中裝一個(gè)器件的類(lèi)型，使用最多。

　　2)中心抽頭

　　用于一個(gè)封裝內(nèi)組裝兩個(gè)器件，且使用帶有中心抽頭的雙繞線(xiàn)變壓器的全波整流電路等。

　　3)串聯(lián)

　　指兩個(gè)二極管在內(nèi)部串聯(lián)，用于半波倍電壓整流電路等。

　　4)橋式連接

　　如圖所示，指裝有四個(gè)二極管，用于將交流作全波整流時(shí)。

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　　整流二極管的各種連接

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　　二極管的各種封裝

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　　大電流整二極管的外觀(guān)

　　高速開(kāi)關(guān)二極管

　　可以改善二極管的反向恢復(fù)特性，實(shí)現(xiàn)高速開(kāi)關(guān)的二極管。用于在較高開(kāi)關(guān)頻率下動(dòng)作的反相器、開(kāi)關(guān)整流器的還流二極管、整流二極管。同時(shí)正向損失也可降低。

　　特 征

　　PN接合二極管由于利用了少數(shù)載子，因此導(dǎo)電調(diào)制效果雖然可以降低正向電壓，但少數(shù)載子所帶有的反向恢復(fù)特性會(huì)阻礙高速切換。FRD和HED雖然都是PN接合二極管的一咱，但是將白金等重金屬加入Si單結(jié)晶中，增加電子和空穴的再結(jié)合中心，能迅速消滅關(guān)斷后的少數(shù)載子。同時(shí)，肖特基勢(shì)壘二極管主要是由多數(shù)載子在運(yùn)動(dòng)，因此不會(huì)出現(xiàn)反向恢復(fù)特性。因此，運(yùn)行也更快速。

　　反向恢復(fù)特性

　　PN接合二極管在正向電流的狀態(tài)下突然施加反向電壓的話(huà)，應(yīng)付以在瞬間有較大的反向電流流通。這是因?yàn)閺腜N接合注入的少數(shù)載子反向移動(dòng)，而該電流將流通直到少數(shù)載子流出或消滅為止。高速開(kāi)關(guān)二極管用于縮短反向電流變?yōu)榱銥橹沟臅r(shí)間(反向恢復(fù)時(shí)間：trr)、改善反向電流波形的平滑性。

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　　外加反向恢復(fù)電壓時(shí)的少數(shù)載子的動(dòng)作

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　　反向恢復(fù)電流波形

　　種 類(lèi)

　　1)高速恢復(fù)二極管(FRD：Fast Recovery Diode)

　　高速恢復(fù)二極管在結(jié)構(gòu)上和一般整流二極管基本相同，但它是一種有白金、金等摻雜物質(zhì)擴(kuò)散在Si結(jié)晶中，增加了電子和空穴的再結(jié)合中心，關(guān)閉后少數(shù)載子會(huì)立刻被消滅的二極管。因此可以提高二極管的反向恢復(fù)特性(反向恢復(fù)時(shí)間：trr)，實(shí)現(xiàn)高速動(dòng)作。

　　2)高效二極管(HED：High Efficiency Diode)

　　高效二極管比上述FRD速度更快，損失更低(正向電壓較低)，因此它使用外延晶圓，在利用導(dǎo)電調(diào)制效果(參考PIN二極管)來(lái)降低正向電阻的同時(shí)，通過(guò)追加重金屬擴(kuò)散，能在不損壞正向特性的情況下，提高反向恢復(fù)特性。HED用于比FRD更為高速的開(kāi)關(guān)電路。