华科模电--CH03-2PN结的形成及特性.ppt

* * 3.2 PN结的形成及特性 3.2.2 PN结的形成 3.2.3 PN结的单向导电性 3.2.4 PN结的反向击穿 3.2.5 PN结的电容效应 3.2.1 载流子的漂移与扩散 3.2.1 载流子的漂移与扩散 漂移运动： 在电场作用下引起的载流子的运动称为漂移运动。 扩散运动： 由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散运动。 P型半导体 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － N型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 扩散运动 内电场E 漂移运动 扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。 空间电荷区， 也称耗尽层。 3.2.2 PN结的形成 内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。 3.2.2 PN结的形成 在一块本征半导体在两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。此时将在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程: 因浓度差 空间电荷区形成内电场 ? 内电场促使少子漂移 ? 内电场阻止多子扩散 最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。 对于P型半导体和N型半导体结合面，离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。 在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。 多子的扩散运动? 由杂质离子形成空间电荷区 ? 所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。 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中的空穴.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: 当外加电压的正极接P区，负极接N区时称为加正向电压，简称正偏； 当外加电压的正极接N区，负极接P区时称为加反向电压，简称反偏。 3.2.3 PN结的单向导电性 － － － － + + + + R E 一、PN 结正向偏置 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。 PN结加正向电压时的导电情况 低电阻 大的正向扩散电流 PN结的伏安特性 一、PN 结正向偏置 二、PN 结反向偏置 － － － － + + + + 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 E PN结的伏安特性 PN结加反向电压时的导电情况 高电阻 很小的反向漂移电流 在一定的温度条件下，由本征激发产生的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为反向饱和电流。 二、PN 结反向偏置 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。 结论： 3.2.3 PN结的单向导电性 PN结V-I 特性表达式 其中 PN结的伏安特性 IS ——反向饱和电流 VT ——温度的电压当量 且在常温下（T=300K） 3.2.4 PN结的反向击穿 当PN结的反向电压增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，此现象称为PN结的反向击穿。 热击穿——不可逆 雪崩击穿 齐纳击穿 电击穿——可逆