什么是PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?/h1>
2019年09月04日 09:07 lq 作者: 用戶(hù)評(píng)論(0)
用一定的工藝方法將兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體結(jié)合在一起,由于界面兩側(cè)載流子濃度不同麗產(chǎn)生載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。P型區(qū)空穴向N型區(qū)擴(kuò)散,N型區(qū)自由電子向P型區(qū)擴(kuò)散。在邊界兩側(cè)兩種載流子產(chǎn)生復(fù)合,形成帶正電和負(fù)電的離子。它們不能移動(dòng),而在邊界麗側(cè)形成空間電荷區(qū),稱(chēng)為PN結(jié)。空間電荷區(qū)的特性:
(1)區(qū)內(nèi)正、負(fù)離子帶電而不能移動(dòng),載流子因復(fù)合而數(shù)量很少,因此電阻率很離,故稱(chēng)耗盡層;
(2)正、負(fù)離子形成的內(nèi)電場(chǎng)阻止多予繼續(xù)擴(kuò)散,故又稱(chēng)阻擋層;
(3)內(nèi)電場(chǎng)對(duì)少子有吸引作用,形成少予的逆向運(yùn)動(dòng),稱(chēng)為漂移;
(4)在沒(méi)有外電場(chǎng)作用時(shí),當(dāng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí),兩側(cè)間沒(méi)有電流,空間電荷區(qū)厚度一定。
PN結(jié)正偏時(shí)導(dǎo)通,呈現(xiàn)很小的電阻,形成較大的正向電流;PN結(jié)反偏時(shí)截止,呈現(xiàn)很大的電阻,反向電流近似為零。
通常的說(shuō)法是在不加外電壓時(shí),這個(gè)PN結(jié)中P區(qū)的多子是空穴,N區(qū)的多子是電子(通常只考慮多子),因?yàn)闈舛炔睿d流子必然向濃度低的方向擴(kuò)散。在擴(kuò)散前,P區(qū)與N區(qū)的正負(fù)電荷是相等的,呈電中性。當(dāng)P區(qū)空穴向N區(qū)移動(dòng)時(shí),就在PN結(jié)邊界處留下了不能移動(dòng)的負(fù)離子,用帶藍(lán)圈的負(fù)電荷表示; 當(dāng)N區(qū)自由電子向P區(qū)移動(dòng)時(shí), 就在PN結(jié)邊界處留下了不能移動(dòng)的正離子,用帶紅圈的正電荷表示,這樣就在空間電荷區(qū)內(nèi)產(chǎn)生了一個(gè)內(nèi)建電場(chǎng)Upn,電場(chǎng)的方向是由N區(qū)指向P區(qū)的。
在擴(kuò)散作用下隨著Upn增大,載流子受到電場(chǎng)力Upn的作用而做漂移運(yùn)動(dòng),它的方向與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)相反,最終使載流子擴(kuò)散與漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,形成了空間電荷區(qū),如圖3所示。
當(dāng)外加正向偏壓時(shí),電源E提供大量的空穴和電子,E的電場(chǎng)方向與Upn的電場(chǎng)方向相反,空間電荷區(qū)被兩種載流子復(fù)合而消弱變窄,載流子容易通過(guò)擴(kuò)散加強(qiáng),呈現(xiàn)低阻狀態(tài)。
當(dāng)外加反向偏壓時(shí),它的電場(chǎng)方向與Upn的電場(chǎng)方向一致,空間電荷區(qū)被增厚變寬,載流子不易通過(guò)擴(kuò)散減弱,呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。此時(shí)僅有兩側(cè)的少子,也就是N區(qū)的空穴和P區(qū)的電子在Upn電場(chǎng)力作用下做漂移運(yùn)動(dòng),形成較小的反向飽和電流IS,直至擊穿為止,其電流按二極管方程規(guī)律變化,這就是PN結(jié)的單向?qū)щ娦栽怼?/p>
PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/h2>
PN結(jié)加正向電壓(正向接法、正向偏置)
PN結(jié)加正向電壓導(dǎo)通:
耗盡層變窄,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加劇,由于外電源的作用,形成擴(kuò)散電流,PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。
PN結(jié)加反向電壓(反向接發(fā)、反向偏置)
PN結(jié)加反向電壓截止:
耗盡層變寬,阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),有利于漂移運(yùn)動(dòng),形成漂移電流。由于電流很小,故可近似認(rèn)為其截止。
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( 發(fā)表人:李倩 )