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    PN結的形成及PN結工作原理

    來源:未知???發布時間:2021-08-11 ?點擊量:

    學習本文前您可能需要閱讀上一節課《P型半導體和N型半導體的形成》的部分內容,這將有助于您對本文的理解。

    PN結的形成

    如果把一塊本征半導體的兩邊摻入不同的元素,使一邊為P型,另一邊為N型,則在兩部分的接觸面就會形成一個特殊的薄層,稱為PN結。PN結是構成二極管、三極管及可控硅等許多半導體器件的基礎。PN結載流子的擴散運動

    如右圖所示是一塊兩邊摻入不同元素的半導體。由于P型區和N型區兩邊的載流子性質及濃度均不相同,P型區的空穴濃度大,而N型區的電子濃度大,于是在交界面處產生了擴散運動。P型區的空穴向N型區擴散,因失去空穴而帶負電;而N型區的電子向P型區擴散,因失去電子而帶正電,這樣在P區和N區的交界處形成了一個電場(稱為內電場)。

    PN結內電場的建立PN結內電場的方向由N區指向P區,如右圖所示。

    在內電場的作用下,電子將從P區向N區作漂移運動,空穴則從N區向P區作漂移運動。經過一段時間后,擴散運動與漂移運動達到一種相對平衡狀態,在交界處形成了一定厚度的空間電荷區叫做PN結,也叫阻擋層,勢壘。

    PN結的工作原理

    PN結上加正向電壓如果將PN結加正向電壓,即P區接正極,N區接負極,如右圖所示。由于外加電壓的電場方向和PN結內電場方向相反。在外電場的作用下,內電場將會被削弱,使得阻擋層變窄,擴散運動因此增強。這樣多數載流子將在外電場力的驅動下源源不斷地通過PN結,形成較大的擴散電流,稱為正向電流。

    由此可見PN結正向導電時,其電阻是很小的。加反向電壓時PN結變寬,反向電流很小

    如果PN結加反向電壓,如右圖所示,此時,由于外加電場的方向與內電場一致,增強了內電場,多數載流子擴散運動減弱,沒有正向電流通過PN結,只有少數載流子的漂移運動形成了反向電流。由于少數載流子為數很少,故反向電流是很微弱的。

    因此,PN結在反向電壓下,其電阻是很大的。

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