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文档简介

半导体基础知识PN结 二级管单向导电原理 完全纯净的 不含其他杂质且具有晶体结构的半导体 常用的半导体材料是硅和锗 它们都是四价元素 将材料提纯便形成单晶体 它的原子结构为共价键结构 当温度T 0K时 半导体不导电 如同绝缘体 1 结构 一 本征半导体 若T 将有少数价电子克服共价键的束缚成为自由电子 在原来的共价键中留下一个空位 空穴 2 载流子 半导体中存在两种载流子 带负电的自由电子 带正电的空穴 自由电子与空穴是同时成对产生的 两种载流子的浓度相等 ni pi 本征激发 复合 动态平衡 本征半导体中 掺入杂质的半导体 N型半导体 P型半导体 Si 4 硼原子 3 Si 4 磷原子 5 空穴数量 自由电子 导电能力 二 杂质半导体 1 N型半导体 Negative 电子型半导体 半导体中掺入五价元素构成 多子 自由电子少子 空穴 五价 磷 锑 砷 2 P型半导体 Positive 半导体中掺入三价元素构成 多子 空穴少子 自由电子 空穴半导体 三价 硼 镓 铟 5价杂质原子称为施主原子 3价杂质原子称为受主原子 说明 1 掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度 温度决定少数载流子的浓度 3 杂质半导体总体上保持电中性 2 杂质半导体载流子的数目要远远高于本征半导体 因而其导电能力大大改善 P型半导体 空穴 自由电子 负离子数 N型半导体 自由电子 空穴 正离子数 4 杂质半导体的表示方法如下图所示 a N型半导体 b P型半导体 1 2PN结 在一块半导体单晶上一侧掺杂成为P型半导体 另一侧掺杂成为N型半导体 两个区域的交界处就形成了一个特殊的薄层 称为PN结 一 PN结的形成 PN结中载流子的运动 耗尽层 1 扩散运动 2 扩散运动形成空间电荷区 电子和空穴浓度差形成多数载流子的扩散运动 PN结 耗尽层 8 3 空间电荷区产生内电场 空间电荷区正负离子之间电位差Uho 电位壁垒 N区到P区 内电场 内电场阻止多子的扩散 阻挡层 4 漂移运动 内电场有利于少子运动 漂移 9 5 扩散与漂移的动态平衡 扩散运动使空间电荷区增大 随着内电场的增强 漂移运动逐渐增加 当扩散电流与漂移电流相等时 PN结总的电流等于零 空间电荷区的宽度达到稳定 即扩散运动与漂移运动达到动态平衡 二 PN结的单向导电性 1 PN结外加正向电压时 又称正向偏置 简称正偏 11 限流电阻 处于导通状态 2 PN结外加反向电压时 12 反向接法 外电场与内电场方向一致 增强了内电场的作用 外电场使空间电荷区变宽 漂移 扩散 产生反向电流IS 反向电流又称反向饱和电流 对温度十分敏感 随着温度升高 IS将急剧增大 处于截止状态 反偏 当PN结正向偏置时 回路中将产生一个较大的正向电流 PN结处于
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