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光电材料与半导体器件第五章第五章 PN PN结结光电材料与半导体器件本章内容? PN结的形成? PN结的单向导电性? PN结的击穿特性? PN结的电容效应? PN结的温度特性光电材料与半导体器件?P型半导体和N型半导体相结合——PN结?PN结是构造半导体器件的基本单元。其中,最简单的晶体二极管就是由PN结构成的。PN光电材料与半导体器件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?? PN结的形成扩散运动:空间电荷区展宽漂移运动:空间电荷区变窄多子的扩散和少子漂移运动达到动态平衡。P区和N区的掺杂浓度相同对称结耗尽层势垒区P(a)NP(b)N空间电荷区内电场UB电位U电子势能BqU?光电材料与半导体器件NP+耗尽区(a)PN+耗尽区(b)不对称PN结如果P区和N区一边掺杂浓度大(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)。 PN结的单向导电特性 PN结的单向导电性只有在外加电压时才会表现出来光电材料与半导体器件?(一)、PN结加正向电压?P-正, N-负。正向电压或正向偏置(简称正偏)PN结处于导通状态, 表现为一个很小的电阻耗尽区内电场UUB-U+-RE外电场正向电流IF扩散运动大于漂移运动多数载流子形成的扩散电流起支配作用少数载流子形成的漂移电流方向相反,很小,可忽略。光电材料与半导体器件(二)、PN结加反向电压将电源的正极接N区, 负极接P区——PN结加反向电压或反向偏置(简称反偏)PN结处于截止状态, 呈现出一个很大的电阻(高达几百千欧以上)。耗尽区内电场UUB+URE+-外电场漂移电流大于扩散电流,可忽略扩散电流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IS。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光电材料与半导体器件综上所述: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。即PN结具有单向导电特性。关键在于耗尽层的存在