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PN结的原理
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1.PN结的形成

  (1)当P型半导体和N型半导体结合在一起时,由于交界面处存在 载流子浓度的差异 ,这样电子和空穴都要 从浓度高的地方向浓度低的地方扩散 。但是,电子和空穴都是带电的,它们扩散的结果就使P区和N区中原来的电中性条件破坏了。P区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子,N区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子通常称为 空间电荷 ,它们集中在P区和N区交界面附近,形成了一个很薄的空间电荷区,这就是我们所说的 PN结 。


      图(1)浓度差使载流子发生扩散运动

  (2)在这个区域内,多数载流子已扩散到对方并复合掉了,或者说消耗殆尽了,因此,空间电荷区又称为 耗尽层 。

  (3)P区一侧呈现负电荷,N区一侧呈现正电荷,因此空间电荷区出现了方向由N区指向P区的电场,由于这个电场是载流子扩散运动形成的,而不是外加电压形成的,故称为 内电场 。


      图(2)内电场形成

  (4)内电场是由多子的扩散运动引起的,伴随着它的建立将带来两种影响:一是 内电场将阻碍多子的扩散 ,二是P区和N区的少子一旦*近PN结,便在内电场的作用下漂移到对方, 使空间电荷区变窄 。

  (5)因此, 扩散运动使空间电荷区加宽,内电场增强,有利于少子的漂移而不利于多子的扩散;而漂移运动使空间电荷区变窄,内电场减弱,有利于多子的扩散而不利于少子的漂移。
   当扩散运动和漂移运动达到动态平衡时,交界面形成稳定的空间电荷区,即 PN结处于动态平衡 s。

2.PN结的单向导电性

  (1) 外加正向电压 (正偏)
   在外电场作用下,多子将向PN结移动,结果使空间电荷区变窄,内电场被削弱,有利于多子的扩散而不利于少子的漂移,扩散运动起主要作用。结果,P区的多子空穴将源源不断的流向N区,而N区的多子自由电子亦不断流向P区,这两股载流子的流动就形成了PN结的正向电流。

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