在一�本征半導�的兩�(cè)通過擴散不同的雜�(zhì),分別形成N�半導��P型半導體;P區(qū)和N區(qū)的電子經(jīng)過一系列的運�,在交界處形成一個很薄的空間電荷區(qū),這就是所謂的PN�(jié)�
P型半導體(P指positive,帶正電的):由單晶硅通過特殊工藝摻入少量的三價元素組成,會在半導體內(nèi)部形成帶正電的空�� N型半導體(N指negative,帶負電的):由單晶硅通過特殊工藝摻入少量的五價元素組�,會在半導體�(nèi)部形成帶負電的自由電子�
� P 型半導體中有許多帶正電荷的空穴和帶負電荷的電離雜�(zhì)。在電場的作用下,空穴是可以移動�,而電離雜�(zhì)(離子)是固定不動的 。N 型半導體中有許多可動的負電子和固定的正離�。當P型和N型半導體接觸�,在界面附近空穴從P型半導體向N型半導體擴散,電子從N型半導體向P型半導體擴散??昭ê碗娮酉嘤龆鴱?fù)�,載流子消失。因此在界面附近的結(jié)區(qū)中有一段距離缺少載流子,卻有分布在空間的帶電的固定離子,稱為空間電荷區(qū) 。P 型半導體一邊的空間電荷是負離子 ,N 型半導體一邊的空間電荷是正離子。正負離子在界面附近�(chǎn)生電�,這電場阻止載流子進一步擴� ,達到平��
PN�(jié)具有一定的電容效應(yīng),它由兩方面的因素決�。一是勢壘電容CB ,二是擴散電容CD �
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勢壘電容是由空間電荷區(qū)的離子薄層形成的。當外加電壓使PN�(jié)上壓降發(fā)生變化時,離子薄層的厚度也相�(yīng)地隨之改變,這相當PN�(jié)中存儲的電荷量也隨之變化,猶如電容的充放電�
?。玻當U散電�
擴散電容是由多子擴散�,在PN�(jié)的另一�(cè)面積累而形成的。因PN�(jié)正偏�,由N區(qū)擴散到P區(qū)的電�,與外電源提供的空穴相復(fù)�,形成正向電�。剛擴散過來的電子就堆積� P 區(qū)�(nèi)緊靠PN�(jié)的附�,形成一定的多子濃度梯度分布曲線。反�,由P區(qū)擴散到N區(qū)的空穴,在N區(qū)�(nèi)也形成類似的濃度梯度分布曲線。當外加正向電壓不同�,擴散電流即外電路電流的大小也就不同。所以PN�(jié)兩側(cè)堆積的多子的濃度梯度分布也不�,這就相當電容的充放電過程。勢壘電容和擴散電容均是非線性電容�
PN�(jié)具有單向?qū)щ�?,若外加電壓使電流從P區(qū)流到N區(qū),PN�(jié)呈低阻�,所以電流大;反之是高阻�,電流小�
如果外加電壓使:PN�(jié)P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位稱為加正向電壓,簡稱正��
PN�(jié)P區(qū)的電位低于N區(qū)的電位稱為加反向電壓,簡稱反��
(1) PN�(jié)加正向電壓時的導電情�
PN�(jié)加正向電壓時的導電情�。外加的正向電壓有一部分降落在PN�(jié)區(qū),方向與PN�(jié)�(nèi)電場方向相反,削弱了�(nèi)電場。于�,內(nèi)電場對多子擴散運動的阻礙減弱,擴散電流加大。擴散電流遠大于漂移電流,可忽略漂移電流的影�,PN�(jié)呈現(xiàn)低阻�� PN�(jié)加正向電壓時的導電情�,如打不開點這兒(壓縮后的)
(2) PN�(jié)加反向電壓時的導電情�
外加的反向電壓有一部分降落在PN�(jié)區(qū),方向與PN�(jié)�(nèi)電場方向相同,加強了�(nèi)電場。內(nèi)電場對多子擴散運動的阻礙增強,擴散電流大大減小。此時PN�(jié)區(qū)的少子在�(nèi)電場作用下形成的漂移電流大于擴散電流,可忽略擴散電流,PN�(jié)呈現(xiàn)高阻性�
在一定的溫度條件�,由本征激�(fā)決定的少子濃度是一定的,故少子形成的漂移電流是恒定�,基本上與所加反向電壓的大小無關(guān),這個電流也稱為反向飽和電流�
PN�(jié)加正向電壓時,呈�(xiàn)低電�,具有較大的正向擴散電流;PN�(jié)加反向電壓時,呈�(xiàn)高電阻,具有很小的反向漂移電�。由此可以得出結(jié)論:PN�(jié)具有單向?qū)щ娦浴?BR>
1、雪崩擊�
阻擋層中的載流子漂移速度隨內(nèi)部電場的增強而相�(yīng)加快到一定程度時,其動能足以把束縛在共價鍵中的價電子碰撞出來,產(chǎn)生自由電 子—空穴對新產(chǎn)生的載流子在強電場作用下,再去碰撞其它中性原子,又產(chǎn)生新的自由電子—空穴對,如此連鎖反應(yīng),使阻擋層中的載流子�(shù)量� 劇增�,象雪崩一�。雪崩擊穿發(fā)生在摻雜濃度較低的PN�(jié)中,阻擋層寬,碰撞電離的機會較多,雪崩擊穿的擊穿電壓高�
2、齊納擊�
當PN�(jié)兩邊摻雜濃度很高時,阻擋層很�,不易產(chǎn)生碰撞電離,但當加不大的反向電壓�,阻擋層中的電場很強,足以把中性原子中的價電子直接從共價鍵中拉出來,產(chǎn)生新的自由電子—空穴對,這個過� 稱為場致激�(fā)� 一般擊穿電壓在6V以下是齊納擊�,在6V以上是雪崩擊穿�
3、擊穿電壓的溫度特�
溫度升高后,晶格振動加劇,致使載流子運動的平 均自由路程縮�,碰撞前動能減小,必須加大反向電壓才能發(fā)生雪崩擊穿具有正的溫度系�(shù),但溫度升高,共價鍵中的價電子能量狀�(tài)�,從而齊納擊穿電壓隨溫度升高而降�,具有負的溫度系�(shù)�6V左右兩種擊穿將會同時�(fā)生,擊穿 電壓的溫度系�(shù)趨于��
4、穩(wěn)壓二極管
PN�(jié)一旦擊穿后,盡管反向電流急劇變化,但其端電壓� 乎不變(近似為V(BR),只要限制它的反向電�,PN�(jié) 就不會燒壞,利用這一特性可制成�(wěn)壓二極管�