PN结的形成及特性.pptx

会计学3.2.1载流子的漂移与扩散使半导体的一边形成N型区，另一边形成P型区。左边是P型半导体，右边是N型半导体。P型半导体里面还画出了它的少子（自由电子）（一个小点），N型半导体里面也画出了它的少子（空穴）（一个小圆圈）.N区有许多自由电子（多数载流子）和几个由于热产生的空穴（少数载流子），而P区有许多空穴（多数载流子）和几个由于热产生的自由电子（少数电子）。PN结构成了基本的二极管。二极管是只允许电流往一个方向流动的元件。(1)在浓度差的作用下，电子从N区向P区扩散。(2)在浓度差的作用下，空穴从P区向N区扩散。在浓度差的作用下，两边多子互相扩散。由于他们的量比较大，我们称作多子在进行扩散运动.形成内电场PN结一方面阻碍多子的扩散，另一方面加速少子的漂移P型半导体空间电荷层形成电位势垒当扩散与漂移作用平衡时PN结形成过程动画演示扩散使PN结变宽，使它的内电场变强，而漂移的作用又使空间电荷区变薄，最终PN结稳定在一定的宽度.
P型半导体和N型半导体一结合，在交界面上形成了稳定的电层，我们利用PN结的这个特性了解它是如何具备单向导电性.
还要利用这个特性设计制造二极管和三极管。
1.空间电荷区中没有载流子。只剩下正负离子.一个PN结就是一个二极管，在平衡状态下，PN结中没有电流。PN结最重要的特性是单向导电特性。PN结正向偏置当外加的偏置电压足以克服势垒电位时，电子就有足够的能量进入耗尽层并越过PN结。与P区中空穴复合。当这些电子离开N区后，会有更多的电子从电源的负端流出。因此，导电电子（多数载流子）朝着PN结方向的移动产生了N区的电流。这些导电电子进入P区后与空穴复合，变成价电子。然后，价电子会一个一个空穴地向阳极方向移动。价电子的移动实际上产生了空穴反方向的移动。所以P区中电流是由空穴（多数载流子）朝着PN结方向移动产生的。PN结正偏动画演示此时发光二极管不发光，说明PN结不导电。这个实验说明PN结（二极管）具有单向导电性。PN结变宽因此，耗尽层变宽，N区中的正离子和P区中的负离子增加，直到两边的势垒差等于外加偏置电压。因此，当二极管反相偏置时，耗尽层相当于两个反相的带电离子层之间的绝缘体。内电场增强因少子浓度主要与温度有关，此电流称为反向饱和电流。有时候称作漏电流。这个漏电流的多少基本上是由本征激发所决定的.PN结反偏动画演示PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。演示A02204按电容的定义1.势垒电容CB阻挡层内电荷量随外加电压变化势垒电容和外加电压的关系2扩散电容CD若PN结正向电压加大,则多数载流子扩散加强,电荷积累由曲线1变为曲线2,电荷增加量为ΔQ；反之,若正向电压减少,则积累的电荷将减少。
这就是扩散电容效应CD,扩散电容正比于正向电流,即CD∝I。所以PN结的结电容Cｊ包括两部分,即Cj＝CＴ＋CＤ。一般说来,PN结正偏时,扩散电容起主要作用,Ｃｊ≈ＣＤ；当PN结反偏时,势垒电容起主要作用,即Ｃｊ≈ＣＴ。扩散电容：当外加正向电压不同时，PN结两侧堆积的少子的数量及浓度梯度（电荷中引起的少子）也不同，这样所产生的电容就是扩散电容.CB在正向和反向偏置时均不能忽略。而反向偏置时，由于载流子数目很少，扩散电容可忽略。