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P—N结 异形 半导体 接触现象来源于瑞达科技网
作者:佚名  文章来源:网络  点击数  更新时间:2011/1/8   文章录入:瑞达  责任编辑:瑞达科技

  我们通过现代工艺,把一块本征半导体的一边形成P型半导体,另一边形成N型半导体,于是这两种半导体的交界处就形成了P—N结,它是构成其它半导体的基础,我们要掌握好它的特性!


一:异形半导体接触现象

   在形成的P—N结中,由于两侧的电子和空穴的浓度相差很大,因此它们会产生扩散运动:电子从N区向P区扩散;空穴从P去向N区扩散。因为它们都是带电粒子,它们向另一侧扩散的同时在N区留下了带正电的空穴,在P区留下了带负电的杂质离子,这样就形成了空间电荷区,也就是形成了电场(自建场).
它们的形成过程如图(1),(2)所示

  在电场的作用下,载流子将作漂移运动,它的运动方向与扩散运动的方向相反,阻止扩散运动。电场的强弱与扩散的程度有关,扩散的越多,电场越强,同时对扩散运动的阻力也越大,当扩散运动与漂移运动相等时,通过界面的载流子为0。此时,PN结的交界区就形成一个缺少载流子的高阻区,我们又把它称为阻挡层或耗尽层。

二:PN结的单向导电性我们在PN结两端加不同方向的电压,可以破坏它原来的平衡,从而使它呈现出单向导电性。1.PN结外加正向电压

  PN结外加正向电压的接法是P区接电源的正极,N区接电源的负极。这时外加电压形成电场的方向与自建场的方向相反,从而使阻挡层变窄,扩散作用大于漂移作用,多数载流子向对方区域扩散形成正向电流,方向是从P区指向N区。如图(1)所示

  这时的PN结处于导通状态,它所呈现的电阻为正向电阻,正向电压越大,电流也越大。它的关系是指数关系: 

                

其中:ID为流过PN结的电流,U为PN结两端的电压,

UT=kT/q称为温度电压当量,其中,k为波尔兹曼常数,T为绝对温度,q为电子电量,在室温下(300K)时UT=26mv,IS为反向饱和电流。这个公式我们要掌握好!

2.PN结外加反向电压

   它的接法与正向相反,即P区接电源的负极,N区接电源的正极。此时的外加电压形成电场的方向与自建场的方向相同,从而使阻挡层变宽,漂移作用大于扩散作用,少数载流子在电场的作用下,形成漂

移电流,它的方向与正向电压的方向相反,所以又称为反向电流。因反向电流是少数载流子形成,故反向电流很小,即使反向电压再增加,少数载流子也不会增加,反向电压也不会增加,因此它又被称为反向饱和电流。即:ID=-IS

此时,PN结处于截止状态,呈现的电阻为反向电阻,而且阻值很高。

   由以上我们可以看出:PN结在正向电压作用下,处于导通状态,在反向电压的作用下,处于截止状态,因此PN结具有单向导电性。

  它的电流和电压的关系通式为:

 

它被称为伏安特性方程,如图(3)所示为伏安特性曲线。


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