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二極管PN結是如何形成的,它的工作原理如何

獨愛72H ? 來源:合晶芯城 ? 作者:合晶芯城 ? 2020-03-25 15:37 ? 次閱讀

(文章來源:合晶芯城)

什么是PN結?PN結是構成二極管、三極管及可控硅等許多半導體器件的基礎。當把一塊本征半導體的兩邊摻入不同的元素,使一邊為P型,另一邊為N型,這樣會在兩部分的接觸面就會形成一個特殊的薄層,我們稱之為稱為PN結。

上圖是一塊兩邊摻入不同元素的半導體示意圖。圖中P型區和N型區兩邊的載流子性質及濃度均不相同,P型區的空穴濃度大,而N型區的電子濃度大,于是在交界面處產生了擴散運動。P型區的空穴向N型區擴散,因失去空穴而帶負電;而N型區的電子向P型區擴散,因失去電子而帶正電,這樣在P區和N區的交界處形成了一個電場,又稱為內電場。

二極管PN結是如何形成的,它的工作原理如何

當PN結內電場的方向由N區指向P區時(上圖),在內電場的作用下,電子將從P區向N區作漂移運動,空穴則從N區向P區作漂移運動。經過一段時間后,擴散運動與漂移運動達到一種相對平衡狀態,在交界處形成了一定厚度的空間電荷區叫做PN結,也叫阻擋層,勢壘。

二極管PN結的工作原理,如果將PN結加正向電壓,即P區接正極,N區接負極,如右圖所示。由于外加電壓的電場方向和PN結內電場方向相反。在外電場的作用下,內電場將會被削弱,使得阻擋層變窄,擴散運動因此增強。這樣多數載流子將在外電場力的驅動下源源不斷地通過PN結,形成較大的擴散電流,稱為正向電流。由此可見PN結正向導電時,其電阻是很小的。

如果PN結加反向電壓,如右圖所示,此時,由于外加電場的方向與內電場一致,增強了內電場,多數載流子擴散運動減弱,沒有正向電流通過PN結,只有少數載流子的漂移運動形成了反向電流。由于少數載流子為數很少,故反向電流是很微弱的。

因此,PN結在反向電壓下,其電阻是很大的。由以上分析可以得知:PN結通過正向電壓時可以導電,常稱為導通;而加反向電壓時不導電,常稱為截止。事項證明:PN結具有單向導電性。
(責任編輯:fqj)

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