第 2 章二極體的物理性質及特性

第2章二極體的物理性質及特性 2-1 半導體的物理特性 2-2 P-N接面二極體 2-3 稽納二極體 2-4 發光二極體（LED） 2-5 其它特殊二極體學習目標 1.半導體的物理特性 2.瞭解PN二極體的特性 3.瞭解稽納二極體的特性 4.瞭解發光二極體的特性 5.認識其他特殊二極體

半導體的物理特性 2-1 原子模型與價電子

半導體的物理特性 2-1 自由電子與電洞 (b) 矽晶體圖2-3　能階表示圖 (a) 矽原子

半導體的物理特性 2-1 絕緣體、半導體與導體 (c) 導體 (a) 絕緣體　 (b) 半導體圖2-4　絕緣體、半導體與導體能階圖

半導體的物理特性 2-1 絕緣體常見的絕緣體如石英晶體、玻璃、雲母、油、尼龍、木頭、乾燥的空氣等等。半導體常用的半導體材料有鍺（Ge:germanium）、矽（Si:silicon）及砷化鎵（GaAs:gallium arsenide）。導　體常用的導體有金、銀、銅、鋁、鍚、石墨等等，其中以銀的導電性最佳。 P型半導體與N型半導體本質與外質半導體

半導體的物理特性 2-1 P型半導體與N型半導體本質與外質半導體加入其他雜質元素於本質半導體稱為外質半導體（extrinsic semicondu ctor）不摻雜任何元素的半導體，稱為純半導體，又稱為本質半導體（intrinsic semiconductor），如純矽和純鍺

半導體的物理特性 2-1

半導體的物理特性 2-1 N型半導體當摻雜的元素為5價元素（例如：磷P、砷As、銻Sb）時，此種外質半導體稱為N型半導體。圖2-7 加入5價施體元素的外質半導體結晶結構

半導體的物理特性 2-1 多數載子（majority carrier）是電子（大部份是施體所提供的，極少部份是由熱擾動所產生的），少數載子（minority carrier）是電洞（由熱擾動所產生的）。

半導體的物理特性 2-1 P型半導體當摻雜的元素為3價元素（例如：鋁Al、鎵Ga、銦In）時，此種外質半導體，稱為P型半導體。圖2-8 加入3價受體元素的外質半導體結晶結構

半導體的物理特性 2-1 多數載子（majority carrier）是電洞少數載子（minority carrier）是電子（由熱擾動所產生的）。

P-N接面二極體 2-2

P-N接面二極體 2-2 二極體的電流成份擴散電流IF

P-N接面二極體 2-2 漂移電流或稱逆向飽和電流圖2-11PN二極體的漂移電流

P-N接面二極體 2-2 二極體的V-1特性未加偏壓特性圖2-12　未加偏壓時之PN二極體

P-N接面二極體 2-2 順向偏壓區特性圖2-13　加順向偏壓時之PN二極體

P-N接面二極體 2-2 逆向偏壓區特性圖2-14　加逆向偏壓時之PN二極體

P-N接面二極體 2-2 崩潰區特性圖2-15PN崩潰燒毀時之PN二極體

P-N接面二極體 2-2 特性曲線圖2-16　二極體特性曲線

P-N接面二極體 2-2 圖2-17 直流靜態電阻

P-N接面二極體 2-2 交流動態電阻（或稱小信號等效電阻）圖2-18 交流動態電阻

P-N接面二極體 2-2 順向導通電阻（或稱平均交流動態電阻）

P-N接面二極體 2-2 二極體的電容特性 1.空乏電容 Cr 圖2-20 空乏電容

P-N接面二極體 2-2 二極體的電容特性 2.擴散電容CD 圖2-21擴散電容

P-N接面二極體 2-2 二極體等效電路模型理想模型（理想開關型）

P-N接面二極體 2-2 二極體等效電路模型簡化模型（含切入電壓型）

P-N接面二極體 2-2 進階簡化模型（含切入電壓及導通電阻型）

稽納二極體 2-3 稽納二極體的逆向崩潰特性 1.累增崩潰 2.稽納崩潰圖2-32　二極體逆向崩潰

稽納二極體 2-3 稽納二極體的逆向崩潰區等效電路圖2-33　理想稽納二極體

稽納二極體 2-3 圖2-34　含導通電阻稽納二極體

稽納二極體 2-3 稽納二極體的應用

發光二極體(LED) 2-4

發光二極體(LED) 2-4 可見光LED (a) 手電筒　　(b) 電燈圖2-42LED照明產品不可見光（紅外線）LED 紅外線LED的用途大多為光感測器的光源

其他特殊二極體 2-5 雷射二極體

其他特殊二極體 2-5 蕭特基二極體

其他特殊二極體 2-5 變容二極體

其他特殊二極體 2-5 隧道二極體 (a) 特性曲線圖　　　　　　　　　　(b) 電路符號圖2-47　隧道二極體

第 2 章二極體的物理性質及特性