微课课件-PN结特性

宁波职业技术学院模拟电子技术与实践PN结的特性1、本征半导体2、N型半导体和P型半导体3、PN结的形成4、PN结的单向导电性5、PN结的其它特性1、本征半导体本征半导体：完全纯净的、不含其它杂质且具有晶体结构的半导体。硅和锗原子都有4个价电子，每个原子的价电子都和周围4个原子的价电子形成4个共价键。单晶体中的共价键结构—相对稳定的结构+4+4+4+4+4+4+4+4+4价电子共价键1、本征半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子空穴本征激发：

若温度升高，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。产生成对出现的电子-空穴对，又不断的复合。

在一定的温度下，电子-空穴对的产生与复合运动会达到平衡。两种载流子：带负电荷的自由电子和带正电荷的空穴载流子的浓度与温度密切相关：随着温度的升高，基本按指数规律增加。半导体导电性随温度变化而明显变化。1、N型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的5价杂质元素，如磷、锑、砷等，即构成N

型半导体。五价元素的5个价电子与周围4个原子组成共价键时，多余一个电子只受自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。自由电子浓度远大于空穴浓度多数载流子——自由电子少数载流子——空穴N型半导体和P型半导体N型半导体和P型半导体2、P型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的3价杂质元素，如硼、镓、铟等，即构成P型半导体。空穴浓度远大于电子浓度多数载流子——空穴少数载流子——电子三价元素的3个价电子与周围4个原子组成共价键时，缺少一个电子而产生了空位。PN结的形成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。PNPN结PN结的单向导电性1、PN结中载流子的运动耗尽层空间电荷区PN

扩散运动：电子和空穴浓度差形成多数载流子的扩散运动。扩散运动形成空间电荷区，空间电荷区正负离子之间存在电位差，产生内电场。内电场阻止多子的扩散运动，而有利于少子漂移运动。扩散运动与漂移运动达到动态平衡时，空间电荷区宽度不再变化，形成PN

结，也称耗尽层。PN空间电荷区的宽度约为几微米~几十微米；内电场PN结的单向导电性外电场方向内电场方向空间电荷区VRIPN外加正向电压，P端接高电位，N端接低电位（正向接法、正向偏置、正偏）在外电场作用下，有利于载流子扩散运动，空间电荷区变窄，电路中有较大的正向电流在PN

结加上一个很小的正向电压，即可得到较大的正向电流。2、给PN结加正向电压PN结的单向导电性2、给PN结外加反向电压PN外电场方向内电场方向VRIS外加反向电压，P端接低电位，N端接高电位（反向接法、反向偏置、反偏）

外电场与内电场的方向一致，增强了内电场的作用，使空间电荷区变宽；加反向电压

不利于扩散运动，有利于漂移运动，漂移电流大于扩散电流，产生反向电流IS；由于少数载流子浓度很低，反向电流数值非常小，反向电流对温度十分敏感，随着温度升高，

IS将急剧增大PN结的单向导电性当PN

结正向偏置时，回路中将产生一个较大的正向电流，PN

结处于导通状态；当PN

结反向偏置时，回路中反向电流非常小，几乎等于零，PN

结处于截止状态。结论：PN

结具有单向导电性。PN结的其他特性1、PN的反向击穿特性当PN结的反向电压增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，此现象称为PN结的反向击穿。热击穿是不可逆的，如果不加限流电阻，由于电流太大使PN结因温度过高而烧坏。2、PN结的电容效应当PN结上的电压改变时，结中的电荷量会跟着改变，故存在着结电容。结电容不是常量，若PN结外加电压频率高到一定程度，则失去单向导电性！小结2、PN

结具有单向导电性：当PN

结