模拟电子技术基础【PN结那点儿事儿（上）】

2024-07-10 00:09| 来源: 网络整理| 查看: 265

寒假不定时更新921学习笔记，自己有所收获的同时，也希望可以便利大家。 PS:预祝大家2023新年快乐 —2023.1.16

文章目录 PN结一、PN结的构成二、PN结中的运动2.1 扩散运动2.1.1 空间电荷区（内电场）对多子的影响2.1.2 空间电荷区的作用 2.2 漂移运动三、PN结的单向导电性：3.1 PN结正向导通（正偏）3.2 PN结反向截止（反偏） 3.3 PN结的伏安特性本节课B站链接

PN结

由P型半导体和N型半导体组成

一、PN结的构成

P型半导体：在本征半导体中掺杂了少量B硼，B容易得到电子，因此P型半导体中更多的是空穴。 N型半导体：在本征半导体中掺杂了少量P磷，P容易失去电子，因此N型半导体中更多的是自由电子。

巧记：无pp（P型半导体不掺杂P）

二、PN结中的运动

最主要的两个运动：（自己理解的话来描述的，定义题自己看书嗷）扩散运动：多子从浓度高的区域向浓度低的区域运动漂移运动：少子在内电场的作用下的运动

2.1 扩散运动

空穴：由P区向N区扩散自由电子：由N区向P区扩散

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-fCeZQ33C-1673871676163)(null)]

两军交战最激烈的地方就是相接处，也是最先安静平定下来的地方。因此在交界处空穴和自由电子互相结合“吞并”，最终形成内电场，【如上图】左负右正，这就导致电场E的方向，从N向P。

2.1.1 空间电荷区（内电场）对多子的影响对于N区多子：自由电子

其受力与电场反向，由P区指向N区，导致自由电子的扩散运动大大减少；

对于P区多子：空穴

其受力方向与电场同向，由N区指向P区，导致空穴的扩散运动大大减少；

对于两个区的多子

其空间电场的存在给它们造成了一个势垒，但是仍然有少数“跳高冠军”可以通过势垒，因而在空间电场形成之后，仍然存在少量的扩散运动。

2.1.2 空间电荷区的作用耗尽层：结合其形成过程，电子与空穴结合，直至耗尽为止。阻挡层：在“战争”结束后，左右两派形成一负一正两个区域，形成内电场，阻止各自多子通过。PN结：从构成上来看，是P型半导体和N型半导体的交界区。 2.2 漂移运动

空穴：由N区在内电场作用下向P区运动自由电子：由P区在内电场作用下向N区运动

如果说空间电场阻碍扩散运动；那么对于漂移运动而言，空间电场的形成就是漂移运动的催化剂，天坑（天选之坑）；电场力作用下，两个区域的少子产生漂移运动。【如下图】

在这里插入图片描述

三、PN结的单向导电性： 3.1 PN结正向导通（正偏）

当PN结加【如下图】所示电压时：P接正，N接负，外电场和内电场反向。外电场像一把铲子，将势垒变小，电子或空穴（每个区的多子）更容易通过，从而电子流动（N到P）产生电流（P到N）。称之为：正向导通。

正向电压：由P指向N（与内电场反向）

在这里插入图片描述 R：限流电阻。外电场削弱了内电场的作用，使得势垒减小，电子或者空穴更容易跨过势垒，自由电子运动产生电流。若外电场持续增加，而没有限流电阻，电流会迅速增大，从而使得PN结烧毁。在限流电阻存在时，Imax = U/R 。

3.2 PN结反向截止（反偏）

若加【如下图】反向电压，则耗尽层变厚，势垒增加，更加抑制扩散运动，几乎无电流。则为：反向截止。

反向电压：由N指向P（与内电场同向）

但是此时少子的漂移电流会增加，由于少子相对多子数目极少，所以可以忽略不计。（少子对温度很敏感）

在这里插入图片描述

3.3 PN结的伏安特性

在这里插入图片描述

VT：温度相关的量，室温下为26mV。； U：PN结的电压； Si（硅）PN结：导通电压为0.6~0.7V； Ge（锗）PN结：导通电压为0.2~0.3V； Is：反向饱和电流；

本节课B站链接

https://www.bilibili.com/video/BV1Gt411b7Zq?p=2&vd_source=7ffa93d4a1d9a8c2d27187407eca5c89

【本文地址】

今日新闻