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提问

PN 结的形成及基本精性

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1. PN 结的形成

  扩散:载流子从浓度高的区域向浓度低的区域的运动。

  漂移: 在电场力作用下载流子的运动。

  扩散运动和漂移运动是相互联系又相互独立的,扩散使空间电荷区加宽,电场增强;而漂移使空间电荷区变窄,电场减弱。当漂移运动和扩散运动相等时,空间电荷区处于动态平衡状态。

  PN 结是由P 型半导体和N 型半导体相结合形成的不能移动的正、负离子组成的空间电荷区,又称耗尽区。

  在空间电荷区的两侧, P 区带负电, N 区带正电,由于正负离子之间的相互作用, 在空间电荷区形成了一个电场,方向由N 区指向P 区。这个电场是在PN 结内部形成的,而不是由外加电压形成的,故称为内电场,内电场是阻止载流子扩散运动的。

  2. PN 结的单向导电性

  PN 结外加正向电压时,内外电场方向相反,外电场的存在削弱内电场,使耗尽区变窄,促进扩散运动,从而形成较大的正向电流。正向偏置的PN 结表现为一个阻值很小的电阻。

  PN 结外加反偏电压时,内电场和外电场的方向相同,增强内电场,使耗尽区变宽,更利于少数载流子的漂移运动,从而形成了较小的反向电流。反向偏置的PN 结表现为一个阻值很大的电阻。

  3. PN 结的V-I 特性

  当PN 结两端加正向电压时,电压Vo 为正值, PN 结的电流与电压呈指数关系;当PN结两端加反向电压时,电压V0 为负值。

  4. PN 结反向击穿

  当PN 结的反向电压逐渐增加到一定数值时,反向电流会突然快速增加,此现象称为PN 结的反向击穿。反向击穿有电击穿和热击穿。

  雪崩击穿发生在低掺杂的PN 结中,击穿电压较低;齐纳击穿发生在高掺杂的PN 结中,击穿电压较高。这两种击穿属于电击穿,过程是可逆的;在反向电压和反向电流的乘积不超过PN 结的容许耗散功率的前提下,加在PN 结两端上的反向电压降低后,管子仍可以恢复原来的状态。

  若反向电压和反向电流的乘积超过PN 结的容许耗散功率,则因热量散不出去使PN 结温度上升,直至过热而烧毁,这种现象叫热击穿,此过程是不可逆的。

  5. PN 结电容

  扩散电容CD : 因扩散运动在PN 结附近形成的电容。

  势垒电容CB : 当PN 结外加反向电压时,呈现出来的电容效应。

  PN 结的电容效应在交流信号作用下才会表现出来。PN 结正向偏置时,主要是扩散电容; PN 结反向偏置时,主要是势垒电容。


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