46、PN结.ppt

单元,4,PN,结,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,一,.PN,结的形成,采用不同的掺杂工艺，将,P,型半导体和,N,型半导体制作在同一块硅片上，在它们的交界面上就形成了,PN,结,。,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,物质因浓度差而产生的运动称为,扩散运动,。,P,型半导体和,N,型半导体制作在一起时，,P,区的空穴向,N,区扩散，,N,区的自由电子向,P,区扩散。,P,区,N,区,PN,结的形成,扩散运动使,P,区与,N,区的交界面缺少多子，留下离子区，形成,内电场,，阻止扩散运动。同时内电场使空穴从,N,区向,P,区、自由电子从,P,区向,N,区运动，形成,漂移运动,。,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,P,区,N,区,空间电荷区,E,内,PN,结的形成,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,P,区,N,区,空间电荷区,E,内,当参与扩散运动的多子数目等于参与漂移运动的少子数目时，将会达到,动态平衡,，形成,PN,结。空间电荷区内自由电子和空穴非常少，因此空间电荷区也称为,耗尽层,。,二,.PN,结的单向导电性,如果在,PN,结的两端外加电压，将会破坏原来的平衡状态。扩散电流与与漂移电流不相等，因而,PN,结将有电流流过。当外加电压极性不同时，,PN,结表现出截然不同的导电性能，即呈现出,单向导电性,。,PN,结的单向导电性,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,PN,结外加正向电压时处于导通状态,耗尽层变窄,E,内,E,外,R,U,当电源的正极接到,PN,结的,P,端，且电源的负极接到,PN,结的,N,端时，称,PN,结外加正向电压，也称为正向接法或,正向偏置,。此时外电场将多数载流子推向空间电荷区，使其变窄。,P,区,N,区,I,F,PN,结的单向导电性,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,PN,结外加正向电压时处于导通状态,耗尽层变窄,E,内,E,外,R,U,空间电荷区变窄后，内电场被削弱。在外加电源的作用下，,PN,结内部的平衡状态被打破，扩散运动将占主导地位，从而形成正向电流,I,F,，此时,PN,结的状态称为,导通状态,。,P,区,N,区,I,F,PN,结的单向导电性,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,PN,结外加正向电压时处于导通状态,耗尽层变窄,E,内,E,外,R,U,PN,结导通时结压降只有零点几伏，而此时的正向电流是由多数载流子所形成，数值比较大，此时,PN,结所呈现出的,正向电阻很小,。,P,区,N,区,I,F,PN,结的单向导电性,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,PN,结外加正向电压时处于导通状态,耗尽层变窄,E,内,E,外,R,U,由于,PN,结导通时正向电阻小，所以在工作中应在它的回路中串联一个电阻，从而限制回路中的电流，防止,PN,结因为正向电流过大而被损坏。,P,区,N,区,I,F,PN,结的单向导电性,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,PN,结外加反向电压时处于截止状态,耗尽层变宽,E,内,E,外,R,U,当电源的正极接到,PN,结的,N,端，且电源的负极接到,PN,结的,P,端，称,PN,结外加反向电压，也称反向接法或,反向偏置,。此时外电场与内电场方向相同，使得空间电荷区变宽。,P,区,N,区,I,R,PN,结的单向导电性,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,PN,结外加反向电压时处于截止状态,耗尽层变宽,E,内,E,外,R,U,当空间电荷区变宽后，内电场也被加强，阻止扩散运动的进行，同时增强了漂移运动的进行，从而形成了反向电流,I,R,，也称为,漂移电流,。,P,区,N,区,I,R,PN,结的单向导电性,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,PN,结外加反向电压时处于截止状态,耗尽层变宽,E,内,E,外,R,U,由于漂移运动是由少子形成的，而少子的数目极少，即使所有的少子都参与漂移运动，反向电流非常小，在近似分析中往往可以忽略不计。温度越高少子的数目越多，,反向电流将随温度增加,。,P,区,N,区,I,R,PN,结的单向导电性,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,PN,结外加反向电压时处于截止状态,耗尽层变宽,E,内,E,外,R,U,因为反向电流很小，所以,PN,结反向偏置时所呈现的,电阻非常大,。称,PN,结加反向电压时处于,截止状态,。反向电阻也对温度敏感。,P,区,N,区,I,R,