（精）3.2PN结的形成及特性.ppt

 3.2 PN结 的形成及特性 一、动态平衡下的PN结 PN结具有单向导电性 PN结的单向导电性—演示 3.PN结的伏安特性曲线 指数函数 4. PN结的击穿特性 4. PN结的击穿特性 5、PN结的电容特性 5、PN结的电容特性 扩散电容：载流子扩散引起得电容。 小结 通过载流子的两种运动形式——漂移和扩散达到动态平衡和稳定的空间电荷区的建立过程，正确理解它最基本和最重要的特点——单向导电性。 PN结和二极管的单向导电性是构成几乎所有半导体器件的基础。 * * 在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导体和N 型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN 结。 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － P 型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N 型半导体 VB P N 空间电荷区 PN结形成的物理过程 因浓度差 空间电荷区 形成内电场 内电场促使少子漂移 多子的扩散和少子的漂移 达到动态平衡，PN结形成。 多子的扩散运动 由杂质离子形成 空间电荷区 内电场 内电场阻止多子扩散 1、空间电荷区中没有载流子。 2、空间电荷区中内电场阻碍P区的空穴、N区 中的电子（都是多子）向对方运动（扩散运动）。 3、P 区中的电子和 N区中的空穴（都是少子），数量有限，因此由它们形成的电流很小。 注意: 二、 PN结的单向导电性 PN 结加上正向电压、正向偏置的意思是： P 区接电源正端、N 区接电源的负端。 PN 结加上反向电压、反向偏置的意思是： P接电源的负端、N 区接电源正端。 － － － － + + + + R VF 1.PN 结正向偏置 P区接“+”，N区接“-” 内电场 外电场 变薄 P N + _ 内电场被削弱，多子的扩散加强能够形成较大的扩散电流。 IF PN结呈导通状态，电阻很小。 2.PN 结反向偏置 N区接“+”，P区接“-” － － － － + + + + 内电场 外电场 变厚 N P + _ 内电场被加强，多子的扩散受抑制。少子漂移加强，但少子数量有限，只能形成较小的反向电流。 R VR IR PN结呈截止状态，只有反向饱和电流流过，电阻很大。 由此得出结论：PN结具有单向导电性。 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。 i/mA 30 20 10 2 4 -i/ uA v/V 0 0.5 1.0 1.5 10 20 Is 其中Is为反向饱和电流，VT=kT/q，称为热电压，为k为玻耳兹曼常数，T为热力学温度，q为电子的电量，常温下，T＝300K时，vT=26mv 当PN结的反向电压增加到一定数值时，PN结的反向电流将随反向电压的增加急剧增大，此现象称为PN结的反向击穿。 用 表示。 雪崩击穿 齐纳击穿(Zener译音)， 雪崩击穿：随着反向电压增大，电场也增大，电子和空穴在强电场加速下获得很大的动能，与硅原子相撞时，使价电子脱离共价键的束缚，产生新的电子空穴对，新的电子空穴对又产生碰撞，又产生新的电子空穴对，这种连锁反应使载流子数目增加，从而电流增加。 击穿电压6V 齐纳击穿(Zener译音)，又称隧道击穿：杂质浓度很高时，PN结的阻挡层很薄，虽然反向电压只有几伏，但电场强度确很大，强电场可把共价键中的电子拉出，新产生的电子空穴使PN结反向电流激增。击穿电压6V 击穿并不意味着PN结烧坏。 势垒电容：因电荷存储在势垒区得名。 势垒电容 ：PN结耗尽层中缺乏载流子，电阻率高，相当于一绝缘介质，它的两侧为P区和N区，其导电率较高，相当于电容器的金属板，耗尽层中存在的不能移动的正负离子相当于存储的电荷，当外加电压改变时，电荷量也改变，即外加反向电压时，电荷量增加；外加正向电压时，电荷量减少，这些现象跟电容的作用类似。因电荷存储在势垒区而得名。 PN结电容： 正偏以扩散电容为主 反偏以势垒电容为主 变容二极管：利用势垒电容制成，工作在反偏状态。 多子扩散运动时，在PN结的N区一侧有空穴的积累，而P区一侧有电子的积累，同样外加正向电压增大时，积累的电子空穴增多；减少时，电子空穴的积累也减少，这一性质用扩散电容CD来描述。 P + - N PN结由P型半导体和N型半导体有机结合形成。