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PN結(jié)的形成及PN結(jié)工作原理

來源:未知???發(fā)布時間:2021-08-11 ?點擊量:

學(xué)習(xí)本文前您可能需要閱讀上一節(jié)課《P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的形成》的部分內(nèi)容,這將有助于您對本文的理解。

PN結(jié)的形成

如果把一塊本征半導(dǎo)體的兩邊摻入不同的元素,使一邊為P型,另一邊為N型,則在兩部分的接觸面就會形成一個特殊的薄層,稱為PN結(jié)。PN結(jié)是構(gòu)成二極管、三極管及可控硅等許多半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。PN結(jié)載流子的擴散運動

如右圖所示是一塊兩邊摻入不同元素的半導(dǎo)體。由于P型區(qū)和N型區(qū)兩邊的載流子性質(zhì)及濃度均不相同,P型區(qū)的空穴濃度大,而N型區(qū)的電子濃度大,于是在交界面處產(chǎn)生了擴散運動。P型區(qū)的空穴向N型區(qū)擴散,因失去空穴而帶負電;而N型區(qū)的電子向P型區(qū)擴散,因失去電子而帶正電,這樣在P區(qū)和N區(qū)的交界處形成了一個電場(稱為內(nèi)電場)。

PN結(jié)內(nèi)電場的建立PN結(jié)內(nèi)電場的方向由N區(qū)指向P區(qū),如右圖所示。

在內(nèi)電場的作用下,電子將從P區(qū)向N區(qū)作漂移運動,空穴則從N區(qū)向P區(qū)作漂移運動。經(jīng)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(tài),在交界處形成了一定厚度的空間電荷區(qū)叫做PN結(jié),也叫阻擋層,勢壘。

PN結(jié)的工作原理

PN結(jié)上加正向電壓如果將PN結(jié)加正向電壓,即P區(qū)接正極,N區(qū)接負極,如右圖所示。由于外加電壓的電場方向和PN結(jié)內(nèi)電場方向相反。在外電場的作用下,內(nèi)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(shù)載流子將在外電場力的驅(qū)動下源源不斷地通過PN結(jié),形成較大的擴散電流,稱為正向電流。

由此可見PN結(jié)正向?qū)щ姇r,其電阻是很小的加反向電壓時PN結(jié)變寬,反向電流很小

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

因此,PN結(jié)在反向電壓下,其電阻是很大的。

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