采用不同的摻雜工藝,將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上,在它們的交界面就形成PN結(jié)。PN結(jié)
具有單向?qū)щ娦浴N镔|(zhì)總是從濃度高的地方向濃度低的地方運(yùn)動(dòng),這種由于濃度差而產(chǎn)一的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。
如果在PN結(jié)的兩端外加電壓,就將破壞原來的平衡狀態(tài)。此時(shí),擴(kuò)散電流不再等于漂移電流,因而PN結(jié)將有
電流流過。當(dāng)外加電壓極性不同時(shí),PN結(jié)表現(xiàn)出不同的導(dǎo)電性能,即呈現(xiàn)出單向?qū)щ娦浴N結(jié)外加電壓時(shí)處于導(dǎo)
通狀態(tài),當(dāng)電源的負(fù)極接到PN結(jié)的N端時(shí),稱PN結(jié)外加正向電壓,也稱正向接法或正向偏置。此時(shí)外電場(chǎng)將多數(shù)載
流子推向空間電荷區(qū),使其變窄,削弱了內(nèi)電場(chǎng),破壞了原來的平衡,使擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加劇,漂移運(yùn)動(dòng)減弱。由于
電源的作用,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)將源源不斷地進(jìn)行,從而形成正向電流,PN結(jié)導(dǎo)通,PN結(jié)導(dǎo)通時(shí)的結(jié)壓降只有零點(diǎn)幾伏,
因而應(yīng)在它所在的回路中串聯(lián)一個(gè)電阻,以限制回路電流,防止PN結(jié)因正向電流無窮大而損壞。
當(dāng)PN結(jié)外加反向電壓時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài),當(dāng)電源的正極接到PN結(jié)的N端,且電源的負(fù)極接到PN結(jié)的P端時(shí),稱PN
結(jié)外加反向電壓,也稱反向接法或反向偏置,此時(shí)外電場(chǎng)使空間電荷區(qū)變寬,加強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng),阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行,
而加劇漂移運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行,形成反電流,也稱為漂移電流。因?yàn)樯僮拥臄?shù)目極少,即使所有的少子都參與漂移運(yùn)動(dòng),
批向電流也非常小,所以在近似分析中常將它忽略不計(jì),認(rèn)為PN結(jié)外加反向電流時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)。
在一定條件下,PN結(jié)具有電容效應(yīng),根據(jù)產(chǎn)生原因不同分為勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容。勢(shì)壘電容是當(dāng)PN結(jié)外加
電壓變化時(shí),空間電荷區(qū)的寬度將隨之變化,即耗盡層的電荷量隨外加電壓而增大或減小,這種現(xiàn)象與電容器的充
放電過程相同。擴(kuò)散電容是PN結(jié)處于平衡狀態(tài)時(shí)的少子常稱為平衡少子。PN結(jié)處于正向偏置時(shí),從P區(qū)擴(kuò)散到N區(qū)
的空穴和從N區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)的自由電子均稱為非平衡少子。當(dāng)外加正向電壓一定時(shí),靠近耗盡層交界面的地方非平
衡少子和濃度高,而遠(yuǎn)離交界面的地方濃度低,且濃度自己高到低逐漸衰弱,直到零。形成一定的濃度梯度,從而形
成擴(kuò)散電流。當(dāng)外加正向電壓增大時(shí),非平衡少子的濃度增大且濃度梯度也增大,從外部看正向電流增大,當(dāng)外加
正向電壓減小時(shí)與上述變化相反。
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