PN结及其特性详细介绍.docx

文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
PN结及其特性详细介绍
PN结及其特性详细介绍
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:
扩散到对方的载流子在P区和N区的交界处附近被相互中和掉，使P区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，N区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。这样在两种半导体交界处逐渐形成由正、负离子组成的空间电荷区（耗尽层）。由于P区一侧带负电，N区一侧带正电，所以出现了方向由N区指向P区的内电场
PN结的形成
当扩散和漂移运动达到平衡后，空间电荷区的宽度和内电场电位就相对稳定下来。此时，有多少个多子扩散到对方，就有多少个少子从对方飘移过来，二者产生的电流大小相等，方向相反。因此，在相对平衡时，流过PN结的电流为0。
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。由于耗尽层的存在，PN结的电阻很大。
PN结的形成过程中的两种运动：多数载流子扩散少数载流子飘移
PN结的形成过程（动画）　　　　　　　　　　　　　
结的单向导电性
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。
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；
P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压，简称反偏。
(1)PN结加正向电压时的导电情况
PN结加正向电压时的导电情况如图所示。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。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　PN结加正向电压时的导电情况　　　　　
(2)PN结加反向电压时的导电情况
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结加反向电压时的导电情况（动画）
（3）PN结的伏安特性
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。由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。
结方程
根据理论分析，PN结两端的电压V与流过PN结的电流I之间的关系为：
其中：IS为PN结的反向饱和电流；VT称为温度电压当量，在温度为300K(27°C)时，VT约为26mV；
所以上式常写为：
PN结正偏时，如果V>VT几倍以上，上式可改写为：
即I随V按指数规律变化。
PN结反偏时，如果V>VT几倍以上，上式可改写为：
其中负号表示为反向。
结的击穿特性
如图所示，当加在PN结上的反向电压