半导体制程—分立器件

　　半导体制程—分立器件

        二极管的种类及其用法

　　二极管是一种具有1个PN接合的2个端子的器件。具有按照外加电压的方向，使电流流动或不流动的性质。

　　二极管的基本特性

　　利用PN接合的少数载子的注入和扩散现象，只能一个方向(正向)上流通电流。如果在PN接合二极管的N型半导体加上负压、在P型半导体加上正电压，就可使电流流通。我们将该电流的流动方向叫做正向。如果外加正、负压与上述反方向的电压，则几乎不会流通电流。我们将该方向叫做反向。如果提高PN接合二极管的反向电压，则电流在某个电压值会急剧增加。我们将该电流叫做击穿电流。此时的电压值对电流而言基本上为定值。

　　二极管的特性曲线和图形记号、结构

　　下图表示二极管的特性曲线和图形记号、结构图。

　　

 

　　二极管的特性曲线

　　

 

　　二极管的图形记号、结构

　　二极管的种类和应用

　　1)一般整流二极管

　　二极管在一般的应用上，有利用电流只在一个方向上流通的功能的交流电压主的整流电路。

　　2)齐纳二极管(Zener Diode)

　　利用PN接合二极管的反向击穿电压的即为齐纳二极管(恒定电压二极管)。由于该电压对于电流来说基本上为定值，因此用于恒定电压调节器的基准电压源或浪涌电压(异常电压)吸收等用途。

　　3)其它二极管

　　.进一步提高一般二极管的开关特性的高速恢复二极管(FRD);

　　. 接合金属和半导体来替代PN接合的肖特基势垒二极管(Schottky barrier diode);

　　. 变容二极管、混合二极管、夹在真性半导体的I层中的PIN二极管等高频用二极管。

　　二极管的封装

　　1)单体

　　在一个封装中装一个器件的类型，使用最多。

　　2)中心抽头

　　用于一个封装内组装两个器件，且使用带有中心抽头的双绕线变压器的全波整流电路等。

　　3)串联

　　指两个二极管在内部串联，用于半波倍电压整流电路等。

　　4)桥式连接

　　如图所示，指装有四个二极管，用于将交流作全波整流时。

　　

 

　　整流二极管的各种连接

　　

 

　　二极管的各种封装

　　

 

　　大电流整二极管的外观

　　高速开关二极管

　　可以改善二极管的反向恢复特性，实现高速开关的二极管。用于在较高开关频率下动作的反相器、开关整流器的还流二极管、整流二极管。同时正向损失也可降低。

　　特 征

　　PN接合二极管由于利用了少数载子，因此导电调制效果虽然可以降低正向电压，但少数载子所带有的反向恢复特性会阻碍高速切换。FRD和HED虽然都是PN接合二极管的一咱，但是将白金等重金属加入Si单结晶中，增加电子和空穴的再结合中心，能迅速消灭关断后的少数载子。同时，肖特基势垒二极管主要是由多数载子在运动，因此不会出现反向恢复特性。因此，运行也更快速。

　　反向恢复特性

　　PN接合二极管在正向电流的状态下突然施加反向电压的话，应付以在瞬间有较大的反向电流流通。这是因为从PN接合注入的少数载子反向移动，而该电流将流通直到少数载子流出或消灭为止。高速开关二极管用于缩短反向电流变为零为止的时间(反向恢复时间：trr)、改善反向电流波形的平滑性。

　　

 

　　外加反向恢复电压时的少数载子的动作

　　

 

　　反向恢复电流波形

　　种 类

　　1)高速恢复二极管(FRD：Fast Recovery Diode)

　　高速恢复二极管在结构上和一般整流二极管基本相同，但它是一种有白金、金等掺杂物质扩散在Si结晶中，增加了电子和空穴的再结合中心，关闭后少数载子会立刻被消灭的二极管。因此可以提高二极管的反向恢复特性(反向恢复时间：trr)，实现高速动作。

　　2)高效二极管(HED：High Efficiency Diode)

　　高效二极管比上述FRD速度更快，损失更低(正向电压较低)，因此它使用外延晶圆，在利用导电调制效果(参考PIN二极管)来降低正向电阻的同时，通过追加重金属扩散，能在不损坏正向特性的情况下，提高反向恢复特性。HED用于比FRD更为高速的开关电路。