模拟电路学习笔记(2)------PN结

你离开我真会死。 提交于 2020-01-10 02:34:27

PN结

1、P型半导体和N型半导体都是可以导电的,如图1、2所示。

                                                              

                               图(1)P型半导体                                                         图(2)N型半导体 

        P型半导体中空穴很多(大部分是掺杂的),所以空穴是P型半导体的多子,但也有少量的电子,这些电子是本征半导体激发的,因此电子是P型半导体中的少子;

       N型半导体中电子很多(大部分是掺杂的),所以电子是N型半导体的多子,但也有少量的空穴,这些空穴是本征半导体激发的,因此空穴是N型半导体中的少子;

      如果外界温度升高时P型半导体和N型半导体内部的多子和少子都会增加,但是多子本来就很多,对总量影响较小;但对少子来说影响就不一样了,如果原来就2个少子,增加了2个那么就增加了1倍。因此温度对少子影响很大。

2、如果把P型半导体和N型半导体放到一起会出现什么呢?

                                                       

                                                  图(3)P型半导体和N型半导体放在一起的初始状态                     

P型半导体的空穴很多,N型半导体的电子很多,因此空穴会向N区扩散,电子会向P区扩散。  电子扩散到P区与空穴复合后都消失了,空穴扩散到N区和电子复合后也都消失了  。

                                                              

                                                   图(4)扩散运动后P型半导体和N型半导体连接处的状态 

如图4所示,   P型半导体和N型半导体连接处产生了内电场,方向从右到左,这个电场阻碍扩散运动,也就是内电场阻值P区的空穴向N区扩散,也阻值了N区的电子向P区扩散。但是内电场会促进P区的空穴向N区漂移,N区的电子向P区漂移,当扩散运动和漂移运动达到动态平衡时,连接处就形成了空间电荷区,我们称为耗尽层。这样PN接就形成了。

3、PN结的特点:

原来硅晶格导电很差,通过掺杂工艺,导电性能提高了,为什么让N型和P型的组成PN结呢?这就要看看PN结的一些特点了。

3.1当给PN接加正方向的外电场如图5、6所示

                           

                        图(5)  PN接加正的外电场的初始状态                        图(6)  PN接加正的外电场

                ①外电场将载流子推入空间电荷区,抵消一部分空间电荷,使空间电荷区变窄,削弱内电场;

                ②扩散运动增强,漂移运动减弱,平衡被打破,扩散运动大于漂移运动;

                ③在电源的作用下,扩散运动不断进行,形成正向电流,PN结处于导通状态。

           在正向外电场的作用下,PN结导通了

3.2 当给PN接加反方向的外电场如图7、8所示

                              

                   图(7)  PN接加反的外电场初始状态                                 图(8)  PN接加反的外电场

                 ①外电场与内电场方向一致,空间电荷区变宽,内电场增强

                 ②扩散运动减弱,漂移运动增强,平衡被打破,漂移运动大于扩散运动;

                 ③漂移运动是少子的运动,少子浓度小,形成反向电流很小,PN结处于截止状态。

           在反向外电场的作用下,PN结截止了。

4、总结       

       PN结外接正电场就导电(足够大),外接反电场就截止,这就是是PN结的特点单向导电性。这个特点有什么用呢?我们可以利用PN结控制电流的路径了,也就是说 我们想让电流去哪里不去哪里  我们可以控制。

 

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