半导体的PN结及其基本特性 |
您所在的位置:网站首页 › pn结iv特性表达式 › 半导体的PN结及其基本特性 |
半导体
不多说,首先半导体分为两种 本征半导体:完全纯净,结构完整。由单质组成,比如硅晶体,多为四价元素。杂质半导体:掺入杂质的半导体。 就像合金一样,本征半导体量少,成本高,说不定有些特性还没杂质半导体好。半导体中,由于两个相邻原子公用一对电子,形成共价键。由于无规则运动,偶尔有电子离开共价键,此时共价键空了个电子的位置出来,成为空穴,带正电荷。 常用的半导体分为以下两种 N型半导体本征半导体参入五价元素 由于掺入了五价元素,自由电子就多了。于是自由电子浓度大于空穴浓度,整体带负电(Negative),称为N型半导体。 由于提供自由电子,称为施主杂质。 P型半导体本征半导体参入三价元素,空穴浓度大于自由电子浓度,整体带正点(Positive),称为型为P型半导体 由于提供空穴,称为受主杂质 我们先来分析半导体半导特性的原因 PN结我们将P型半导体和N型半导体合在一起,由于扩散作用,N区的电子和P区的空穴互相扩散,导致N区剩下带正电的离子,P区剩下带负电的离子。 其实可以这样理解,会动的只有N区五价原子的外层电子,共价键没位子给他们,所以他们就扩散,跑到对面去了,于是N区就带正点;在P区,本来三价原子核与外层三价电子,正好缺一个形成共价键,然后对面跑来了一个电子,跑进共价键就不想走了,所以就变成负电了。 于是,这扩散的结果就是形成电场,电场方向由N指向P,称这个内电场为自建场。 这个自建场和扩散方向恰好相反,于是在扩散的同时,一部分电子会因为自建场又回到N区。直到两者达到动态平衡。,这个区域就是PN结。 PN结电流为0,是一个缺少载流子的高阻区,称为阻挡层或耗尽层。 二极管的单向导电特性,就是由PN结外加电压不同而形成的,定义P端接正,N端接负为正向接法(和自建场方向相反) 加正向电压P接正,N接负为正向接法(正向偏置)。由于正向电压和自建场方向相反,削弱自建场,对扩散的阻挡作用减弱,形成与扩散同方向的正向电流:电源正极->P区->N区->电源负极 加反向电压N接正,P接负为反向接法(反向偏置)。与自建场方向相同,增强自建场,阻挡层变宽,难以扩散。仅有少部分载流子因为自建场,从N到P,形成微弱电流,即反向电流。在某一范围内,载流子数量有限,即使增大反向电压,反向电流也不会增加,称为反向饱和电流。 PN结伏安特性话不多说,先上图 反向击穿 雪崩击穿反向电压过大的时候(达到反向击穿区),即使在共价键中的电子也顶不住了,离开共价键。途中撞击原子,打出更多电子、空穴对,产生更多载流子,从而加大反向电流。(核裂变?) 齐纳击穿当PN接两边掺入高浓度杂质,阻挡层变小,即使较小反向电压,由于较弱的阻挡作用,也能形成较强电场,带出共价键中的电子,导致载流子增加,发生击穿。 PN结电容效应由于外加的电压会影响到阻挡层宽度,可将阻挡层等效为储存电荷的电容,导致PN结存在电容效应 势垒电容外加反向电压时,阻挡层随电压变化而变化,其电荷量随之变化,这与电容充电、放电类似 其等效的电容称为势垒电容,非线性,与结面积、阻挡层宽度、半导介质常数、外加电压有关。 扩散电容加正向电压时,扩散作用加强。在阻挡层与P区、N区的交界处,载流子数量较多(扩散到交界处就停了不扩散了),远离交界处的地方数量少,形成浓度梯度。于是在N区与P区分别形成扩散电流。 当电压加大时,浓度梯度增加,扩散电流增加;电压减小则相反。电压变化导致电流改变,从而导致电荷的积累与释放,与电容的充电、放电类似 |
今日新闻 |
推荐新闻 |
CopyRight 2018-2019 办公设备维修网 版权所有 豫ICP备15022753号-3 |