《模拟电子技术-》课件1-1 2 半导体PN结.ppt

*三．扩散与漂移的动态平衡当内电场达到一定值时，多子的扩散运动与少子的漂移运动达到动态平衡时，这时，虽然扩散和漂移仍在不断进行，但通过界面的净载流子数为零。空间电荷区不再变化，这个空间电荷区，就称为PN结。空间电荷区无载流子停留，故曰耗尽层，又叫阻挡层或势垒层。无外电场作用时，PN结内部虽有载流子运动，但无定向电流形成。实际中，如果P区和N区的掺杂浓度相同，则耗尽区相对界面对称，称为对称结。如果一边掺杂浓度大(重掺杂)，一边掺杂浓度小(轻掺杂)，则称为不对称结。用P+N或PN+表示(+号表示重掺杂区)。这时耗尽区主要伸向轻掺杂区一边。*PN结的形成过程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?多子的扩散运动?由杂质离子形成空间电荷区?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*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。最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡,形成PN结。扩散电流=漂移电流总电流=0PN+---------++++++++由于接触面载流子运动形成PN结示意图内电场-+扩散运动漂移运动*实质上：PN结=空间电荷区=耗尽层=内电场=电阻空间电荷区特点:无载流子阻止多子的扩散进行利于少子的漂移PN+---------++++++++*1.2.2PN结的单向导电性如果外加电压使PN结中：P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；PN结具有单向导电性，若外加电压使电流从P区流到N区，PN结呈低阻性，所以电流大；反之是高阻性，电流小。P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压，简称反偏。*P区N区内电场外电场外电场使多子向PN结移动,中和部分离子使空间电荷区变窄。IF限流电阻扩散运动加强形成正向电流IF。IF=I多子?I少子?I多子（1）外加正向电压(正向偏置)—forwardbiasPN结外加的正向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结内电场方向相反，削弱了内电场。于是,内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响，PN结呈现低阻性。*(2)外加反向电压(反向偏置)—reversebiasP区N区内电场外电场外电场使少子背离PN结移动，空间电荷区变宽。IRPN结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大;反偏截止，电阻很大，电流近似为零。漂移运动加强形成反向电流IRIR=I少子?0PN结外加的反向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结内电场方向相同，加强了内电场。内电场对多子扩散运动的阻碍增强，扩散电流大大减小。此时PN结区的少子在内电场的作用下形成的漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电流，PN结呈现高阻性。*在一定的温度条件下，由本征激发决定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。PN结变窄PN+-R外加正向电压示意(导电）PN结变宽PN-+R外加反向电压示意（截止）正向电流If反向电流Is*(3)PN结的单向导电性正偏导通，呈小电阻，电流较大;反偏截止，电阻很大，具有很小的反向漂移电流，电流近似为零。由此可