PN结、形成过程、单向导电性、伏安特性、电容效应 |
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目录 1.1.3PN结 PN结形成过程: PN结的单向导电性: PN结的伏安特性 PN结的电容效应 1.1.3PN结形成:由于扩散运动而形成 扩散运动:物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方运动,这种由于浓度差而产生的运动称为扩散运动 PN结形成过程:扩散前:
扩散过程: 由于浓度差,进行扩散运动。 随着扩散运动进行,交界处生成正负离子。 P区由于得到大量自由电子,电子与空穴复合,生成负离子,故P区带负电。 N区由于失去大量自由电子,产生大量空穴,生成正离子,故N区带正电。 由于交界处正负离子不断增多,所以内电场不断加强,从而阻碍扩散运动进行,到一定程度时,达到动态平衡。 内电场方向,N区指向P区 扩散后: PN结形成过程中,可以自由移动的粒子是自由电子,正负离子和空穴不可移动 电场方向:由正离子指向负离子 PN结的单向导电性:外加正向电压: 外加正向电压时,内外电场方向相反,内电场被削弱,使得扩散运动继续进行。由于电源的作用,电子不断地被搬运,使得PN结导通,此时,电子定向移动,产生电流。 也可用势垒来理解,如下图 PN结类似河堤,当加正向电源,河堤被降低,直到河水可以顺利流过,此时为导通状态。 外加反向电压: 此时内外电场方向一致,会使得耗尽层不断加宽,直到全部变为耗尽层,此时为临界击穿状态。 PN结的伏安特性齐纳击穿:高掺杂,耗尽层宽度窄,小电压可击穿 雪崩击穿:低掺杂,耗尽层宽度宽,大电压可击穿 耗尽层宽度和浓度关系可看 PN结的电容效应 势垒电容:PN结外加反向电压,空间电荷区的宽度将随之变化(耗尽层的电荷量随着外加反向电压增大或者减小),这种现象与电容充放电过程相同。 耗尽层变化所等效的电容称为势垒电容 可以根据正这种特性制作变容二极管 扩散电容: 当外加一定的正向电压,靠近耗尽层交界面的非平衡少子浓度高,远离交界面的浓度低,浓度从高到低衰减,直到为零。形成一定的浓度梯度(浓度差),从而形成扩散电流。 PN结外加正向电压增大时,非平衡少子浓度会增大,且浓度梯度增大,从外部看正向电流增大(扩散电流)。 当外正向电压减小时,变化相反。 扩散区内,电荷积累与释放与电容器重放电过程相同,这种电容效应称为扩散电容
结电容:
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